潍柴天然气发动机培训资料之三结构及工作原理

第 9统）
燃气供给系统的作用:
压力管理: 气罐压力混合器前极低压力 温度控制: 极低温度的燃气将冻结管路和部件，系统件 有效加热并控制燃气温度在合理范围内 传感器: 提供稀燃燃烧需要的燃气温度信息，精确控制 喷嘴喷射量. 安全性: 燃气需要电磁阀控制燃气的开断
天然气发动机燃气供给系统（滤清器）
作用：保持出口燃气在0-40 ℃ 左右，当燃气出 口温度> 60 ℃ 时会导致燃气流量的减少。 性能： 燃气温度超过40℃，30秒钟内关闭 燃气温度低于10℃，30秒钟内开启 注意事项： 节温器的开启与关闭受燃气温度控制，冷却液的 进口与出口不能接反，进口处有“IN”标记，出 口 处有“OUT”标记。
弹簧力方向
增压控制逻辑为:
MAP < 设定增压压力, DC％ 增加； MAP > 设定增压压力, DC％ 减少。
TMAP传感器 天然气发动机空气供给系统（TMAP传感器）
• • • 安装在电子节气门之后。 集成压力温度的传感器 用途 – 燃料喷射计算 – 增压控制 压力传感器 – 测量进气管绝对压力 – 测量范围从真空到增压压力 温度传感器 – 测量进气歧管温度 注意事项：可以和PTP传感器互换，但线束不能 插错。
天然气发动机点火系统（点火控制模块）
ECU 点火控制: • 电控单元对点火时刻控制为开环控制，无反馈 • 点火提前角从程序中查表，此表坐标为RPM/MAP • 水温（ECT）对查表所得数值有一定补偿
天然气发动机点火系统（高压线圈）
• • 感应式点火线圈在初级线圈使用线圈匝数储存电流， 次级线圈部分含有更多的线圈匝数，从而产生变压器功能（电压升高）
天然气发动机空气供给系统（增压压力示意图）
增压后空气 发动机排气能量
增压器废气阀
排气能量损失
天然气发动机空气供给系统（废气庞统控制阀）
作用：与增压器的放气阀连接，控 制增压器废气门驱动气室的气体 压力On/off 电磁阀开启频率为 30 Hz或50Hz 注意事项： • 如果通至阀门的空气被污染， 阀门的隔网可能堵塞 • 连接管路长度不可更改，否则增 压控制可能不稳 • 消声器仅用做隔音 • 如果空气连接断开，发动机功率 过大可能会损坏发动机，或者产 生故障码（该故障码通过限制节 气门来保护发动机和降低功率） • 如果电气连接断开，则发动机功 率下降
天然气发动机燃气供给系统（混合器）
工作原理及作用：将天然气和中冷后的空气充分混 合，使燃烧更充分、柔和。有效降低NOx排放和排 气温度。 结构：采用喉管和十字叉 结构，天然气从小孔中进 入混合器。
天然气发动机结构特点（空气供给系统）
节气门前 压力传感器 中冷器
混合器 节气门位置反馈 电子节气门 油门脚踏板 进气温度、 压力传感器 增压器
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密封带堆焊
天然气发动机结构特点(专用气门密封套)
气体机专用气门密封套
1、提高对气门杆的密封性能
2、有效降低机油消耗。
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天然气发动机结构特点（专用活塞）
内冷油道
内冷油道 喷油入口
内冷油道连杆 小头喷油口
内冷油道 喷油出口
采用加大内冷振荡油道活塞
1、可以多带走30%的热量；2、更高的进气紊流，可以提高燃烧速度10%； 3、最高爆发压力为10Mpa，对曲轴及轴瓦的磨损更低。
天然气发动机空气供给系统（氧传感器）
作用：稀薄燃烧闭环控制传感器，通过测量排气成分中 氧分子浓度，把此信号传给ECU， ECU 判断混合气 的实际空燃比相对于设定值是稀还是浓，并相应控 制喷气量的增减，从修正空燃比。 安装位臵要求： 1）安装在离增压器出口或排气弯管下游3～5倍排气 管直径的地方。 2）氧传感器不能安装在排气管弯管处。 3）如果车辆安装有排气制动装臵，氧传感器必须安 装在此装臵的后方 4）满足上述前提下，氧传感器尽量靠近增压器。 5）氧传感器线束及接插件应尽量远离排气管，不能 有被烧结的可能。 6）氧传感器的安装座面不能太高，焊接在排气管上 的氧传感器螺座高度要小于10mm，以保证氧传感器 头部能完全伸入排气管。 性能：闭环温度控制，保持传感器在 750 C
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天然气发动机结构特点（专用活塞环）
优点：
1、刮油量大
2、耐磨性能好
3、传热性能好
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天然气发动机结构特点（专用排气管）
外包隔热材料排气管
隔热材料排气管
1、可以降低排气管温度30℃～50℃
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天然气发动机结构特点（专用增压器）
冷却水接口
采用加大流量水冷增压 器 1、水流量加大； 2、通过冷却水冷却机油 降低增压器温度
水浴式汽化器安装位置不高于发动机出水管
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天然气发动机结构特点（整车接口）
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天然气发动机结构特点（整车接口）
红颜色字体为用户必须使用针脚； 蓝颜色字体为一般用户选用针脚；（例如带空调、排气制动） 黑颜色字体为特殊车辆选用针脚；（例如使用自动变速箱、远程油门）
序号 护套针 脚 1 a 2 b 3 c 4 d 5 e 6 f 7 g 8 h 9 i 10 k 11 l 12 m 13 n---12214 p---43 ECM针 功能 序号 护套针脚 ECM针脚 脚 J1A22 自动变速箱信号 15 r---120 J1C2 J1C5 PTO开关（远程油门开关） 16 s J1A23 J1C10 巡航开关 17 t J1A5 J1C1 巡航加速信号 18 u---32b J1B24 J1C9 制动开关 19 v---33e J1A24 J1C3 巡航减速信号 20 w J1C4 J1C11 巡航设置 21 x J1A28 J1C16 门锁功能 22 N J2B15 J2B08 巡航、PTO指示灯 23 P J2B18 J2B07 燃料过低报警灯 24 K J2B20 J2B19 电磁风扇信号1 25 A 100a J1A12 车速信号 26 J E2e J2B6 故障指示灯信号 27 L---80 J1B9 J1B2 点火钥匙、排气制动电磁 28 M---81 J1B10 阀等电源共线
天然气发动机空气供给系统（节气门）
电子节气门集成有执行器，位臵传感器，节气阀门等。接收PWM信号由 ECU控制其开度大小，节气阀门开度大小控制混合气进气量，从而 改变发动机的输出功率。 电子节气门根据ECU指令，有三种工作状态： 1、当发动机速度低于怠速目标值时，ECU 进行怠速控制，即控制节气 门开度位臵，保持发动机速度在怠速目标值附近。 2、当发动机速度超过最大额定转速时，ECU 限制节气门开度位臵，即 速度越高节气门开度位臵越小。 3、当发动机速度在怠速和最大额定转速之间时，节气门开度位臵直接 由脚踏板控制，即节气门开度位臵随脚踏板位臵同步变化。 结构特点： • 电子节气门内部包含节气门开度位臵传感器，ECU通过比较节气门 位臵传感器反馈信号和节气门开度指令信号之间的差值来确定电子 节气门是否处于正常的工作状态。 • 一旦电子节气门发生故障，ECU 将进入特定的跛行回家模式，发动 机转速和输出扭矩都将受限制。当发生其他某些故障时，ECU也进 入跛行回家模式。
天然气发动机空气供给系统（湿度传感器）
• 测量相对湿度(RH) 及提供RH与模拟输出电压的线性关系表 – 电容式传感器具有更长的稳定性 • 测量大气温度(RHT) • OH2.0 根据下列参数计算比湿度（SH）: – RH – RHT – BARO • 传感器安装 – 安装在进气系统，空滤器与增压器压气机之间 – 湿度对功率的修正是通过对PHI加浓来补偿的，使用 湿度补偿时，软件中的相关数据需要准确标定。
天然气发动机结构特点（电气原理图）
天然气发动机结构特点（点火系统）
PCM128-HD EDM-HD Trigger触发信号 Reset复位信号
IMON V+ V+ V+
天然气发动机点火系统（信号发生器）
作用：发动机控制模块（ECM）通过发动机转速 来控制其他参数，包括：进气量、燃料量、点火提 前角等。这些参数的控制要求发动机控制模块（ ECM）精确地知道发动机的凸轮轴位臵（如应知道 哪一缸发火）和发动机转速。 安装：转速传感器和信号轮之间的间隙应足够 的小，以保证发动机在最低转速时能产生波幅大于 1V的电压信号。安装时，盘车至一缸压缩上止点， 传感器齿盘上的TDC标志对准CAM传感器的中心（使 齿盘上的刻线竖直），齿盘的信号齿与传感器之间 的间隙为1±0.5mm 。 信号盘应可靠固定，以保证信号盘和发动机的 相位关系不会改变。信号盘通常有一个标记齿（和 其它齿不均匀分布）用来确定发动机旋转的绝对位 臵。 调整：准确的点火提前角度需用点火正时灯测 量。
次级线圈
V+
初级线圈
天然气发动机点火系统（高压线圈）
潍柴气体机高压线寿命长： •燃气混合均匀 •压缩比高
•阻抗小 •绝缘性能好
天然气发动机点火系统（高压线圈）
作用：产生电火花，点燃混合气。 火花塞的安装扭矩：25～40 N.m； 火花塞间隙：0.35±0.05mm（严格 用塞规调整）； 调整方法：如果间隙偏大，先把塞 尺塞进间隙，用小扳手轻轻敲击侧 电极拐角部位；如果间隙偏小，先 用小虎钳把间隙慢慢调大，然后塞 入塞尺，再用小扳手轻轻敲击侧电 极！ 注意：要保证侧电极和中心电极面 平行！
Air 空气 Filter 滤清器
OH1.2 Engine Controller Engine 发动机
排气管 废气控制阀
新鲜空气
空气、燃气混合 排气
氧传感器
天然气发动机空气供给系统（负荷控制）
天然气发动机通过脚踏板控制节气门来控制发动机负荷： 电子脚踏板和节气门间不使用机械部件连接。 ECU接受电子脚踏板位臵信号并转换成节气门开度信号， 节气门从ECU处接受开度命令信号，并将实际开度反馈给 ECU。
热交换器的作用： 天然气从液态变为气态 导致燃气温度大幅降低，通过发动机的 冷却液给天然气进一步加热，可防止进 入燃料计量阀前的燃气结晶，以免影响 燃料计量阀性能。 结构：换热器采用叉流结构以避免因燃气 过冷和冷却液过热时导致的热冲击。