潍柴天然气发动机培训资料之三结构及工作原理0001课件

潍柴天然气发动机之

发动机结构及工作原理

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第2页共页潍柴天然气发动机工作原理天然气发动机工作原理天然气发动机工作原理：LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽化，经过稳压罐稳压后由燃气滤清器滤清，之后通过电磁切断阀控制通断进入稳压器稳压，稳压后的燃气进入热交换器。CNG从压缩气瓶通过管路进入减压器减压至7-8bar后，经过滤清器进入热交换器。燃气经过热交换器加热后通过节温器进入FMV，由FMV控制喷射入混合器中与增压后的空气混合。电子节气门控制混合气进入发动机气缸内燃烧做功。第5页共页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。第6页共页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。内冷油道内冷油道喷油入口内冷油道喷油出口内冷油道连杆小头喷油口天然气发动机结构特点（专用活塞）第7页共页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、传热性能好第9页共页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天然气发动机结构特点（专用增压器）第10页共页天然气发动机结构特点（燃气供给系统）气瓶切断阀FMV燃料计量阀混合器滤清器稳压器热交换器节温器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第11页共页天然气发动机结构特点（燃气供给系统示意图）第13页共页天然气发动机燃气供给系统（电磁阀）第14页共页最大进口压力：28bar出气压力范围：7～14bar工作温度：-40℃～75℃注意箭头所指的气流方向压力表安装在出气端怠速时调整NGP为8.2bar天然气发动机燃气供给系统（稳压器）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。性能：在冷却水温高于0度的发动机所有工况，热交换器能保证燃气始终高于-40℃。冷却水温高于82C时燃气温度高于0度。天然气发动机燃气供给系统（热交换器）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。天然气发动机燃气供给系统（混合器）OH1.2OH1.2EngineEngineControllerControllerEngine发动机排气管电子节气门增压器AirAirFilterFilter空气滤清器节气门位置反馈中冷器废气控制阀排气空气、燃气混合新鲜空气节气门前压力传感器进气温度、压力传感器混合器氧传感器油门脚踏板天然气发动机结构特点（空气供给系统）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接受电子脚踏板位置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。天然气发动机空气供给系统（负荷控制）发动机排气能量排气能量损失增压后空气增压器废气阀天然气发动机空气供给系统（增压压力示意图）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30Hz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空气供给系统（废气庞统控制阀）弹簧力方向废气控制阀PWM信号：DC%=0时，电磁阀关闭，压缩空气全部用来推动增压器废气阀，使其完全打开，从而推动增压器工作的排气能量减少，最终降低增压力；DC%=100%，电磁阀处压缩空气泄漏量最大，增压器废气阀在弹簧力左右下趋向关闭，从而使增压器工作的排气能量增多，增压压力升高。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。天然气发动机空气供给系统（废气庞统控制阀）安装在电子节气门之前仅用来测量压力作为计算进入发动机空气流量的修正参数，对涉及燃气量修正的充气效率(VE)提供基准OH2.x系统中，有许多错误代码的判断需要PTP参数作为参考。 （如：SFC331,371,372,373,491）注意事项：可以和TMAP传感器互换，但线束不能插错。天然气发动机空气供给系统（TMAP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。安装位置要求：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置，氧传感器必须安装在此装置的后方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750C天然气发动机空气供给系统（氧传感器）Trigger触发信号Reset复位信号V+V+V+IMONPCM128-HDEDM-HD天然气发动机结构特点（点火系统）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置（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置。调整：准确的点火提前角度需用点火正时灯测量。天然气发动机点火系统（信号发生器）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（点火控制模块）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）V+初级线圈次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：25～40N.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！1.绝缘体2.火花塞头部3.密封垫圈4.中间柱体5.火花塞体6.玻璃密封剂7.垫圈8.电极9.密封垫圈10.中心电极11.地电极天然气发动机点火系统（高压线圈）第35页共页单独的水循环：发动机出水管->水浴式汽化器->水泵进水管

发动机出水管->热交换器->节温器->水泵进水管

增压器出水管->水泵进水管水浴式汽化器安装位置不高于发动机出水管天然气发动机结构特点（循环水系统）第36页共页天然气发动机结构特点（整车接口）第37页共页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）

第38页共页天然气发动机结构特点（电磁离合器风扇）潍柴天然气发动机增加三速电磁离合器风扇：第39页共页天然气发动机结构特点（电磁离合器风扇）电磁离合器风扇优点：有效降低风扇无用功耗，降低油耗冷车启动时发动机升温速度快