闭环电控燃气发动机使用

第一章闭环电控式气体发动机的结构与使用闭环电控式气体机采用了外混方式，稀薄燃烧技术，其最大的特点就是能根据负荷变化调节过量空气系数。由于采用负压吸气的进气方式，因此此机型对气压要求不是很高。其机型机体部件、缸盖部件、油底壳部件、曲轴、连杆活塞、进排气系统、冷却系统等等跟2000系列的柴油机基本相同，不作一一介绍。重点对其天然气供气系统、点火系统、控制系统和机器试验过程中出现的一些故障作一个详细介绍。第一节发动机的基本参数名称G12V190ZLDTG12V190ZLDT1G12V190ZLDT-2G12V190ZLDT1-2气缸数及布置形式12V标定转速r/min15001000标定功率12h功率kW800550持续功率kW720500点火提前角（°）34±132±1气门间隙mm进气门：0.45±0.05排气门：0.65±0.05最底空载转速r/min700发火顺序1→8→5→10→3→7→6→11→2→9→4→12曲轴转向逆时针压缩比10：1活塞平均速度m/s10.57燃气压力（kPa）7～9热耗率（kJ/kW.h）≤11000机油消耗率（g/kW.h）≤1.6排气温度（℃）650出水温度（℃）≤85中冷进水温度（℃）≤45机油温度（℃）≤90主油道机油压力（kPa）500～800调速率（%）0～5可调机油牌号发动机专用机油或15W40CD冷却方式强制水冷润滑方式压力润滑和飞溅润滑外形尺寸（长×宽×高）mm2670×1588×2366净质量（kg）5300第二节天然气供气系统闭环电控式天然气机供气管路燃气流向为球阀→燃气滤清器→减压阀→电磁阀→燃气控制阀→截流阀→混合器和空气混合→经过增压中冷→蝶阀然后进入燃烧室燃烧。一、燃气滤清器1512T系列机型采用的是GL系列过滤器，滤心采用不锈钢丝网，过滤性能较好，压损小，可清洗再用。在使用过程中，燃滤器两端的压损一般在3~15kPa，滤芯积尘后运行阻力变大，观察过滤器的压差计可以判断滤芯积尘情况。滤芯可以使用到0.1MPa不会损坏，但为了滤芯安全和机器正常运转，压差最高到0.05~0.07MPa就应该取出清洗，待滤芯干燥后再装入过滤器。正常情况下不锈钢滤芯可多次清洗。若损坏更换滤芯。一般滤芯清洗周期取决气体含尘浓度，城镇燃气一般为半年清洗一次。如气体中含硫化铁粉末时，打开过滤器要立即喷水，以免硫化铁在空气中燃烧。二、减压阀减压阀是采用进口压力补偿设计，提高了调节压力精度。最佳的尺寸设计，允许较高的燃气流量通过；在进口腔和出口腔分别有压力测试孔，用Rp1/4螺纹连接。且随机带有安装导压管用的阻力阀Rp3/8一个。在调节出口压力时，用压力计在出口端测试，逆时针旋开阀上端螺母，再用M6的六角扳手进行调节（顺时针出口压力升高，反之，降低），直到调到所需压力为止。减压阀不得放置或安装在露天处，且需水平或垂直安装，不允许有安装应力。三、电磁阀电磁阀为防爆型，间接常闭式，通常安装到燃气主管到入口处，用以控制气源的通断，当直流24V电源通过时，吸起铁心，开动活塞，阀门打开；当电源切断时，铁心下落关闭。四、混合器混合器直接影响到缸内的燃烧质量，混合器两边需要一样，否则机器两边会出现燃烧很不一样的情况，甚至会一排工作一排不工作的情况，安装混合器时要注意于其配套的外壳有无损坏，安装间隙是否大体一致。另外安装时需要注意与进天然气的管口与混合器的一个口对齐，否则天然气进气阻力变大，混合不均，会导致机器无法启动。第三节点火系统闭环电控式发动机的点火系统主要分为点火控制器IC500、电源线、霍尔传感器、点火定时盘、高压线包、火花塞等部件。一、系统介绍1、接线系统图3-1IC500控制器低压线接线图图3-2定时盘2、工作原理参照图3-1和图3-2发动机正常工作时，IC500点火控制器通过霍尔传感器从定时盘上接受到点火信号和复位信号，按机器点火顺序通过低压线、点火线圈、高压线、火花塞，实现燃烧室内着火。机器每工作一个循环，通过复位磁钉复位一次，然后再按1→8→5→10→3→7→6→11→2→9→4→12顺序点火。二、点火系统的维护1、点火控制器点火控制器通过减振垫安装在发动机底盘上，并通过导线接地。点火控制器接24V直流电源，接线中必须有开关和保险丝。工作电源允许范围：12~32VDC，低了工作不正常，高了会损坏点火控制器。工作电流峰值为20A，平均消耗电流5A，要求导线直径不低于2.5mm。2、信号传感器点火系统中采用霍尔传感器作为信号传感器。传感器顶端与磁钉的间隙为0.5mm。安装方法可按以下步骤：盘车，观察传感器安装孔，当磁钉与孔对齐后，将传感器拧入到与磁钉接触为止，向后退1/2~2/3圈，然后与螺母琐紧，注意保证传感器不与锁紧螺母一起转动，以免引起间隙变化。盘车几次，保证所有螺钉都不会与传感器相碰。3、根据图3-2，按照导线的颜色连接到对应的缸的点火线圈的正极和负极上，发动机各缸线圈负极两端通过机体接地。控制器通过低压线输出100~300V的电压。4、点火线圈及高压线（1）、点火线圈将控制器输出的低压电转成高压电，最高输出电压为50000V。当输出电压为20000V时，火花塞跳火持续时间为600μs。（2）、点火线圈工作温度范围是-40℃～100℃。（3）、工作时决不要拔插高压线，以免危险。5、火花塞（5kΩ电阻型）（1）、火花塞螺纹为M18×1.5mm，装入缸头时，其扭紧力矩为42～52N.m。（2）、火花塞标准间隙为0.5mm，现场可根据天然气的不同成分等实际情况适当放大间隙。发动机工作一段时间后，火花塞间隙会有所放大，这是正常现象。当间隙值增大到0.89mm时，火花塞将出现失火现象，使发动机运转不稳，甚至停车。现场使用时要定期检查和调节，同时消除火花塞及其螺纹处出现的积碳。（3）、火花塞拆检时注意下端螺纹处的密封垫，不要遗漏或装反。第四节控制系统闭环电控式气体机的控制系统采用的时WOODWARD公司出产的EGS-01燃气控制系统。整个控制系统包括EGS-01、燃气控制阀（TecJet50+）、执行器、温度传感器、压力传感器、转速传感器、功率传感器以及氧传感器，其中氧传感器是在调节程序时取消燃气质量死循环控制的情况下给出一个实际的λ值，在采用燃气质量死循环控制的状态下并不需要。一、燃气控制阀济柴出产的闭环电控式气体机燃气控制阀采用的是WOODWARD公司生产的TecJet50+，其工作特性是通过CAN通讯口接收EGS-01的流量命令信号，在全工况范围内精确地控制气体流量，并根据燃气压力或温度的变化自动地补偿流量控制。1、安装济柴出产的1512T机型燃气阀采用的是竖直安装，其安装注意事项是：出口必须朝上，应该有支架支撑TecJet，保证没有扭矩加载到执行器上，为了保证流量计量精确，不能随便更换两端气管，如果有特殊原因需要更换两端气管，需保证入口有至少6倍管径的直线段，出口至少2倍管径的直线段。图4-1燃气控制阀注意：任何时候任何情况都不能用脚踩踏TecJet，尤其是电路部分，否则会造成电路故障。2、运行压力：（1）、入口压力：绝对压力876~1289mbar(或hPa)，FGP传感器可以补偿海拔3000米的高度。如果阀前后压差值能够满足要求，低于876mbar也能在大负荷下运行。（2）、阀前后压差：TecJet50+的阀前后压差(delta-p)应该在69~345mbar之间。在发动机启动和怠速阶段，压差可以低于这个范围，但是流量精度会受到影响。当压差高于276mbar，流量精度开始下降，并且也会影响阀的稳定性。3、接线由于TecJet50+阀控制的是燃气，故在装配线束时应格外注意装配质量，避免有插针压接或焊接不牢、插头密封不严、裸线有毛刺、裸线外漏等现象出现。图4-2燃气控制阀接线图4、燃气控制阀常见的故障/故障信息及排除方法故障一、显示信息为150号错误：CAN控制器状态错误。出现此错误解决办法为：（1）、确保EGS和TecJet之间的接地是正确的，并使用了专门的接地连接。确保TecJet的屏蔽线接到EGS的接地端。（2）、检查CAN总线线束。确保120Ohm的终端电阻已经安装。（3）、在Parameters/CANInterface窗口中检查CAN总线的设置。（4）、检查在TecJet中的CAN参数设置。（5）、断开TecJet的接线插头，用奥姆表检查，屏蔽线没有连接到电缆插头上。151号错误：CAN控制器未在线。出现此错误解决办法：（1）、检查CAN总线线束。确保120Ohm的终端电阻已经安装。（2）、在Parameters/CANInterface窗口中检查CAN总线的设置。（3）、检查在TecJet中的CAN参数设置。一般150、151号错误是一起出现的，故障现像是EGS01红灯报警，由于EGS-01信号传递有一定滞后时间，因此出现此错误时先等1～2分钟后故障没有消除时再检查线路。故障二、燃气阀不动作，EGS-01没有任何报警提示。出现此故障解决办法：1、检查燃气管是否由燃气通过。2、检查如上图所示的F-9线之间是否有断路现象。故障三、燃气流量不够，显示信息为：233TecJet_1/2flownotreached。此故障现像是突然关闭燃气阀关闭，机器停车或转速掉到700来转。出现此故障原因是：1、燃气进口压力和/或通过阀的压力太低：燃料系统压力降过大2、燃气进口压力和/或通过阀的压力太低：调压器问题3、燃气参数与当前燃气特性不匹配4、TecJet尺寸不匹配出现此故障解决办法：1、检查燃气压力是否达到要求。2、检查燃气阀上有设备是否有堵塞显现。如滤请器滤芯是否清洁。3、调整进口压力到正确数值。4、检查燃气参数的配置。出现下列故障需要更换燃气阀：1、DeltaP传感器高，但DeltaP传感器没有达到高值。2、DeltaP传感器低，但DeltaP传感器没有达到低值。3、位置传感器高，但位置传感器未能达到高值。4、位置传感器低，但位置传感器未能达到低值。5、位置错误；执行器不能正确达到要求位置。二、执行器执行器的全称是：ProActDigitalPlus全电执行器，以下简称执行器，它集数字驱动器为一体，接受控制器的命令信号，经内置驱动器的处理最终执行器产生动作，它还有一个RS232串口和CAN通讯口，通过内置软件可以和外部设备进行通讯，实现相关信息共享和参数设置功能。执行器可以承受高频振动和极限温度。输出轴是0.625in/36规格的花键轴。工作温度范围：40°～+85°C；储存温度范围：-40°～+125°C。1、安装及注意事项图4-3执行器（1）、执行器安装在支架。使用M8X1.25的螺栓。螺栓应该能够承受其重量和来自发动机的振动。（2）、连杆机构移动应平滑，无可见的摩损或划伤。（3）、蝶阀应正确方向平滑运动；能执行全部行程；在执行器达到最小前，蝶阀是全关；在执行器达到最大前，蝶阀要全开。如果执行器到最小而碟阀未到最小，可能开车转速会比较高；如果执行器到最大而碟阀未到最大，EGS通电可能会烧保险，开车转速极不稳，机器运转出现突突突的声音等现象。2、执行器接线图及注意事项图4-4执行器接线图在本应用中仅需要接24Vdc电源(N、P)、运行开关(L、O)、PWMINPUT(C、D)6条线，接线注意事项（1）、执行器的电源输入端应该直接接到电源的正负极上，不要和其它设备共享一条电源线，见下图。如果供电系统是蓄电池，确保蓄电池备有发电机或其它充电设备。III型执行器的电源保险丝应选20A速熔型。正确的连接如下：33图4-5供电系统3、故障排除（1）、游车，如怀疑执行器有问题，检查如下：检查杠杆是否松动；检查连杆是否松动或磨损；核实执行器安装是否正确；核实安装螺栓是否拧紧到合适的力矩；核实惯性设定值,针对1512T应用，默认值是5，如果振动严重，可以跟厂家提出略微减小；（2）、开车不动作可以进入EGS调试程序进入TESTMODE，输入一定角度看执行器是否动作；按接线图LO运行线是否断路；三、EGS-01数字控制器EGS01是整个系统的核心元素，其接线原理图如下：图4-