玉柴发动机cng培训教材

2007.10.15玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司20082008年年1010月月天燃气发动机培训2007.10.15目录目录1、玉柴天然气发动机结构及原理2、天然气发动机主要零部件结构及特性3、使用与维护与保养4、天然发动机故障诊断5、天然气发动机常见故障检查。一、玉柴天然气发动机结构及原理zCNG发动机系统原理图z电控发动机工作原理z天然气发动机控制系统zCNG发动机系统原理2007.10.15z1.1CNG发动机系统原理图发动机传感器执行器控制器ECU（含微机与控制策略）z监测发动机工况z将信息传至控制器z接收并分析输入信息z决定如何调整发动机z发出指令至执行器z接收控制器指令z按指令改变喷油1.2发动机电控系统的概念图输出控制凸轮轴位置传感器节气门前进气压力传感器节气门后进气压力传感器(MAP\MAT)大气环境传感器氧传感器水温传感器天然气温度传感器电子油门踏板点火线圈电子节气门传感器输入电控调压器废气旁通控制阀燃料切断阀1.3天然气发动机控制系统1.4CNG发动机系统原理从CNG发动机工作原理图可看出，该发动机基本原理为：高压的压缩天然气从储气钢瓶出来，经过天然气滤清器过滤后，经高压电磁阀进入高压减压器，高压电磁阀的开合由ECM控制，高压减压器的作用是将高压的压缩天然气（工作压力200bar-30bar）经过减压加热将压力调整至7bar-9bar。高压天然气在减压过程中由于减压膨胀，需要吸收大量的热量，为防止减压器结冰，从发动机将发动机冷却液引出到减压器对燃气进行加热。经减压后的天然气进入电控调压器，电控调压器的作用是根据发动机运行工况精确控制天然气喷射量。天然气与空气在混合器内充分混合，进入发动机缸内，经火花塞点燃进行燃烧，火花塞的点火时刻由ECM控制，氧传感器即时监控燃烧后的尾气的氧浓度，推算出空燃比，ECM根据氧传感器的反馈信号和控制MAP及时修正天然气喷射量。二、天然气发动机主要零部件结构及特性5、电子控制模块1、燃料供给系统z高压燃料切断阀部件z高压减压器z低压电磁阀部件z电控调压器部件（EPR阀）z混合器部件z电子节气门2、点火系统‹点火线圈‹火花塞3、增压压力控制系统¾废气旁通控制阀¾防喘振阀¾空气调压器4、传感器增压中冷后空气天然气管路空气管路混合气管路电控调压器(EPR)高压减压器混合器电子节气门低压电磁阀2.1燃料供给系统天然气瓶2.1.1高压燃料切断阀部件工作原理及安装要求：工作原理：由线圈驱动阀芯，由ECM控制其开合，停机状态下处于常闭状态作用：及时切断或恢复燃料供给。安装要求：为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位漏气，安装该接头时，必须使用螺纹密封胶（如乐泰262），并且锁紧接头使铜垫略有变形，有效密封。2.1.2高压减压器高压减压器工作原理：工作原理：通过压力膜片克服弹簧阻力，带动杠杆，调整节流孔的流通面积，从而控制减压后的天然气压力。作用：通过节流和加热，使高压的压缩天然气减压至7bar-9bar的低压天然气2）减压器出气接头使用O形圈进行密封，出气接头与低压电磁阀、低压电磁阀与电磁阀出气接头采用锥螺纹连接，安装时必须使用螺纹密封胶。安装要求：1）减压器进气接头螺纹部分必须使用螺纹密封胶，并且使用铜垫进行密封加热水管接头天然气温度传感器3）高压减压器通过两根水管与发动机的冷却水循环水路连通，安装水管时请锁紧环箍，以免漏水。4）高压减压器必须通过一根压力反馈管与进气管连接，目的是为了根据工况控制调压器出口压力。5）减压调节器应安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，但不应直接安装在发动机上。所以减压调节器必须安装在汽车（底盘）大梁上。设计减压调节器支架时，应注意减压调节器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。否则会导致加热水不能流经减压器，导致减压器结冰冻裂。此处连接到进气管2.1.3低压电磁阀部件工作原理及安装要求：工作原理：由线圈驱动阀芯，由ECM控制其开合，停机状态下处于常闭状态。作用：及时切断或恢复燃料供给。安装要求：1、为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位漏气，安装该接头时，必须使用螺纹密封胶（如乐泰262）有效密封。2、要求安装电控调压器上面。2.1.4电控调压器部件（EPR阀）工作原理：该零件内部有一控制芯片，该控制芯片接受来自ECM的控制指令，通过高速电磁阀控制天然气气量，从而实时有效控制空燃比。作用：控制天然气喷射量安装要求：由于该零件内部有控制芯片，应避免高频振动。该零件自带减震软垫，切勿自行拆卸。电控调压器出气口中心水平高度不能低于混合器进气口中心高度，电控调压器天然气出气口离混合器天然气进气口距离要求控制在500mm以内。目的是为了让天然气中的杂质流到混合器中随空气进入缸内燃烧掉，保持EPR阀内清洁，并且保持天然气供给响应速度快。2.1.5混合器部件工作原理及作用：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。安装要求：调压器出气管安装在混合器天然气入口处，安装时锥螺纹部分必须使用螺纹密封胶以防止漏气。将混合器垫片I、混合器垫片II安装在混合器接管I、混合器接管II与混合器的结合面，注意拧紧螺栓以防止漏气。2.1.6电子节气门工作原理及作用：通过控制蝶阀的开度，控制进入缸内的混和气的量，从而控制发动机的转速和负荷。驾驶者通过油门踏板，将动力需求传送给ECM，ECM接收到油门踏板信号后，根据发动机运行工况控制电子节气门开度。通过控制蝶阀开度，控制怠速转速和调速特性曲线。安装要求：安装电子节气门时，驱动电机轴线必须保持水平方向。2.2点火系统电瓶ECU火花塞点火线圈2.2.1点火线圈作用：接收来自ECM点火指令，产生高电压并将高电压传递给火花塞，产生火花，点燃天然气。点火线圈能根据ECM指令控制点火时刻，使发动机实现低排放、低气耗安装要求：安装时拧紧点火线圈安装螺栓，以保证点火线圈胶套内弹簧与火花塞头部紧密接触。由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹簧与火花塞头部接触的部位易受热氧化，导致接触部位电阻过大，分压作用过大导致火花塞点火能量降低，严重时会导致失火。所以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部与点火线圈弹簧结合部位涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。2.2.2火花塞作用：接收来自点火线圈的高电压，产生火花，点燃天然气。安装要求：安装时拧紧点火花塞，拧紧力矩：30N.m。拧紧火花塞必须使用专用火花塞套筒。由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹簧与火花塞头部接触的部位受热氧化，导致接触部位电阻过大，分压作用过大导致火花塞点火能量降低，严重时会导致失火。所以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。2.3进气压力控制系统整车刹车气灌增压中冷后进歧管进气流向增压器旁通阀两个喘振阀的两个内径25的连接管口方向相反空气调压阀废气旁通控制阀空滤增压器2.3.1废气旁通控制阀工作原理及作用：通过控制废气旁通控制阀的占空比，控制废气旁通控制阀的出口压力，从而控制发动机的增压压力。采用该技术能有效提升发动机低速扭矩，满足公交车频繁起步的工作要求！安装要求：安装在散热条件较好的低温区，保证零部件可靠性。压力传感器废气旁通控制阀原理示意图：2.3.2防喘振阀作用：当发动机突然减速时，通过喘振阀通气软管将节气门后的低压压力传递到访喘振阀压力反馈接头上，打开喘振阀单向截止膜片，使增压器压气机前后压力平衡，避免增压器喘振，保护增压器安装要求：该零件共有三个接口。通过喘振阀通气软管连通防喘振阀和进气管压力，另外两个φ25外径的接口分别连接增压器前进气管和增压器后进气管。6G系列CNG发动机使用两个防喘振阀，两个防喘振阀安装时进出气口刚好相反，使气流能相互流通。4G系列CNG发动机只需要一个防喘振阀即可满足要求。防喘振阀两端内径φ25的连接管由汽车厂配备。2.4传感器汇总¾1、凸轮轴传¾2、节气门前进气压力传感器¾3、节气门后进气压力传感器¾4、水温传感器¾5、电子油门踏板¾6、氧传感器¾7、大气环境传感器¾8、节气门后进气压力温度传感器¾9、天然气温度传感器2.4传感器功能汇总传感器功能凸轮轴位置传感器判缸，计算曲轴位置，同时测量曲轴转速。用于控制发动机的点火提前角、空然比、增压压力等等参数。Λ氧传感器检测排气中氧分子浓度，从而测量燃烧时的空燃比，ECM根据测量所得的空燃比修正燃气供给量大气环境传感器通过测量进气压力、温度、湿度，并根据所测得的湿度、压力来修正实际控制空燃比和天然气供给量，使发动机运行在最佳状态水温传感器测量冷却水温度，修正点火提前角、空然比及怠速车速等参数。水温失控的情况下限制发动机的功率，从而保护发动机天然气温度传感器电控调压器出口处的天然气温度，ECM根据测量到的温度、压力等参数以及所需要的目标空然比计算出需要提供给发动机的天然气供给量。节气门前进气压力传感器(PTP)测量进入混合器的空气的压力。节气门后进气压力传感器（MAP)测量中冷后的压力，结合发动机转速、排量、充气效率，利用速度密度法即可计算出混合气流量。进气温度传感器(MAT)测量中冷后进气温度，与进气压力一道计算出混合气流量2.4.1Λ氧传感器作用：通过检测排气中氧分子浓度，从而测量燃烧时的空燃比，ECM根据测量所得的空燃比修正燃气供给量。氧传感器应安装在排气管远离发动机一侧（不能安装在排气管下方），传感器线束走向应尽量远离发动机和排气管，并可靠固定；氧传感器不能安装在排气管转弯处；氧传感器在满足前面的要求的情况下尽可能靠近涡轮增压器；如果有排气制动阀，氧传感器应安放在排气制动阀的下游；氧传感器的安装位置处不能进雨水；氧传感器和发动机之间最好有隔热罩等隔热装置安装要求：要求在离增压器出口或排气弯管下游3～5倍排气管直径（大约250～400mm）的地方，焊接一个氧传感器安装座，该零件由玉柴提供，汽车厂安装，供安装废气氧传感器（即UEGO_SENSOR）用；2.4.2大气环境传感器作用：通过测量进气压力、温度、湿度，并根据所测得的湿度、压力来修正实际控制空燃比和天然气供给量，使发动机运行在最佳状态。安装要求：该传感器要求安装在空气滤清器和增压器之间的空气管路上，环境传感器安装座由玉柴提供，汽车厂负责将环境传感器安装座焊接在进气管路上，焊接时必须保证焊接部位密封可靠。为保证环境传感器测量值正确，安装时必须保证传感器底面4个湿度测量小孔不被挡住，并且该传感器温度、压力探头必须置于气流中以测量正确值。传感器参数：内置湿度、温度、压力传感器工作环境温度：-40~105°C安装螺栓：2XM6X1拧紧力矩：最大3.3N.m2.4.3进气压力温度传感器作用：通过测量中冷后的压力、温度，结合发动机转速、排量、充气效率，利用速度密度法即可计算出混合气流量。安装要求：按零件要求安装在电子节气门下游的进气管上，安装时尽可能让传感器温度、压力探头置于混合气气流中，以测量出正确的值。进气压力温度传感器针脚定义温度信号接地5V参考电压压力信号针脚定义Pin1:压力信号输出电压Vout(P),voltageoutputforpressurePin2:5V参考电压VRef,supplyvoltagePin3:温度信号TemperaturesignalPin4:接地GND2.4.4凸轮轴位置传感器作用：通过信号轮的触发信号，将第一缸活塞压缩上止点位置及时准确的传递给ECM同时有测量曲轴转速的功能，ECM根据触发信号及控制MAP来控制发动机的点火提前角、空然比、增压压力等等参数。接插件针脚定义：屏蔽线信号低端信号高端安装要求：下图为发动机处于第一缸上止点时，信号轮和传感器的相对位置。安装时请注意：信号轮正时标记齿朝外，并且先将发动机转动到第一缸上止点位置，然后调节油泵齿轮，使信号轮与传感器相对位置如下所示。安装时保证传感器与信号轮之间的间隙在(0.6~1.0)mm。电气特性参数z可变磁阻式（VR），工