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1、潍柴天然气发动机2.0系统结构及工作原理,单位：潍柴西港新能源动力有限公司 时间：2013年8月,目 录,六、点火控制系统,七、水循环系统,天然气的特性,天然气成分主要以甲烷（CH4）为主，同时含有少量的丙烷（C3H8）和丁烷 （C4H10）等烃类气体，氮、二氧化碳、硫化氢非烃类气体。各个地方天然气的形成过程不尽相同，所以成分也不完全一样。天然气在我国分布很广，根据开采和形成的方式不同，天然气可分为5种：纯天然气：从地下开采出来的气田气为纯天然气；石油伴生气：伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气；矿井瓦斯：开采煤炭时采集的矿井气；煤层气：从井下煤层抽出的矿井气；凝析气田气：含石油轻质馏分的
2、气体。高纯度的天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性、易燃、易爆的气体。为防止泄露时易于觉察，在天然气中添加了加臭剂。燃烧速度：是火焰在可燃气体混合物中的传递速度。燃烧速度也称为点燃速度或火焰传播速度。天然气的燃烧速度比较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。因此天然气燃烧后排温高，需对排气系统部件进行强化。,天然气的特性,1）天然气在压缩（液化）、储运、减压、燃烧过程中, 在严格密封的状态进行，不易泄漏； 2）天然气密度在426-470kg/m3之间，比空气轻，易挥发，不易聚集，安全性能好。如有泄漏，很快散失，不易着火； 3）天然气的着火温度为650，比汽油高约260。 4）天然气燃烧范围比较窄，
3、在515之间，天然气的燃烧下限明显高于其他燃料：柴油：1.58，汽油：1.3。,天然气、柴油、汽油比较,安全性,天然气的特性,1)CNG:压缩天然气 气瓶内充满气时一般为20Mpa（即200bar)。存储压力很高。 天然气因生产区域不同，成分可能不同，若差别较大，需根据CNG气质成分表调整ECU数据。,LNG储存特性 隔热保冷:保持真空; 分层:长时间停放时,隔几天启动车辆。,2）LNG: 液化天然气在常压下、温度为-162度的天然气变为液态。 通常条件下，1个体积的LNG将产生600个体积的气体。因此，LNG适用于长途运输和储贮。 LNG接触到皮肤时，可造成与烧伤类似的灼伤。从LNG中漏出的
4、气体也非常冷，并且能导致灼伤。,作为车载能源，主要有以下两种贮存形态：,目 录,六、点火控制系统,七、水循环系统,天然气发动机与柴油机的区别,天然气发动机的燃烧特点,1、空燃比精确控制，空气进气量决定燃气量 进气调节能力决定发动机性能； 增压低，系统中不能通过增加燃料来提升动力，否则 爆震； 排放恶化； 经济性变差,2、采用稀燃技术。天然气理论空燃比:16-17，混合气中的天 然气浓度小于理论空燃比。 稀燃优点： 经济性好，排放性能好，热负荷小 稀燃注意事项： 需高能长时间点火和小的火花塞间隙； 失火极限混合气浓度 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
5、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，冷却液进口处有“IN”标记，出口处有“OUT”标记，不能接反。 工作压力：燃气：10bar冷却液：3.5bar,节温器,燃料计量阀（FMV）,燃气控制系统,作用：根据发动机运行工况，电控单元ECU调整燃料计量阀喷嘴脉宽占空比，控制燃气喷射量，保证发动机在设定的空燃比下运行。 结构：喷嘴：FMV 配置8 /10/12个喷嘴，根据需要配置不同的机型。分成2 组平行布置，每个喷嘴一个驱动器，在正常喷射模式下，喷嘴依次轮流喷射，在某些变工况下，喷嘴同时喷射以加快系统反应速度。喷嘴工作电压16V-32V，峰值电流是4A，维持电流是1
6、A；注意喷嘴线束一定要插紧。 燃气压力传感器NGP ：测量 燃气压力，反馈给ECU 燃气温度传感器NGT ：测量燃气温度，反馈给ECU。 维护保养：使用一段时间后，需要清洗，清洗时使用专门的清洗设备，并且应用诊断软件中专门的清洗功能。按潍柴燃气发动机喷嘴清洗规范操作。,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。 维护保养： 喉管和十字叉小孔定期拆卸清洗或用化油器清洗剂冲洗。,混合器,进气控制系统,氧传感器,作用：测量排气成分中氧分子浓度，将信号传递给ECU， ECU依此判断混合气实际空燃比相
7、对于设定值稀或浓，控制喷气量增或减，从而修正空燃比，使实际空燃比与设定空燃比相符。是稀薄燃烧闭环控制传感器。 注意事项： 安装在排气管上，离增压器出口35倍排气管直径的地方。氧传感器不能安装在排气管弯管处。 安装在排气制动（若有）后方。 氧传感器线束端外包隔热罩，氧传感器线束及接插件尽量远离排气管，防止烧结。 氧传感器螺座高度小于10mm，优先考虑竖直安装，允许与竖直方向角度偏差不超过30，以防止排气管中的冷凝水氧传感器头部凝聚，造成传感器失效。,目 录,六、点火控制系统,七、水循环系统,进气控制系统,OH1.2,OH1.2,Engine,Engine,Controller,Controlle
8、r,Engine,发动机,电子节气门,增压器,Air,Air,Filter,Filter,空气 滤清器,节气门位置反馈,中冷器,废气控制阀,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,油门脚踏板,进气控制系统图,负荷控制 ：ECU电控单元主要采集电子脚踏板信号，指挥电子节气门动作，控制发动机输出功率，实现整车负荷对发动机的需求。,进气控制系统,脚踏板和节气门之间不使用机械部件连接； 脚踏板踩下时，ECU接受踏板位置信号，并计算转换发出节气门开度命令信号，节气门接受开度命令信号，并将实际开度反馈给ECU； 对稀燃而言，信号的传递非常关键。,进气控制系统,作用：脚踏板采用非接触式传感器，输出05V的电压信号，ECU根据脚踏板的信号来控制电子节气门的开度。结构：脚踏板有一电位计（FPP）和怠速确认开关(IVS)， IVS 一端接地，另一端接ECU。脚踏板下踩到某个点时，怠速确认开半关闭并发出一个信号通知ECU，电位计开始起作用。 特点： 脚踏板的参数必须符合潍柴技术要求或装配潍柴专用脚踏板。否则将导致ECU报错。 ECU在每一次开电循环后会自动重新标定脚踏板。,
