潍柴天然气发动机燃气电控系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,*,页 共 页,潍柴天然气发动机培训,第,2,页 共 页,目 录,一、企业及产品概况,二、天然气发动机结构及工作原理,三、天然气发动机使用维护保养,四、,天然气发动机故障诊断软件安装及使用,五、天然气发动机常见故障排除,第一部分：企业及产品概况,第,4,页 共 页,一、企业概况 （产权结构）,潍柴控股集团有限公司,潍坊潍柴,道依茨公司,潍柴进出口公司,山东巨力股份公司,000880SZ,潍柴动力股份有限公司,2338HK,000338 SZ,陕西,法士特,陕西重汽,株洲,火花塞,株洲,齿轮,东风,越野车,富通,空调,潍柴西港,新能源,主营业务：动力总成、整车、零部件,重潍柴,中速机业务,重潍柴,高速机,业务,上海,和达,40%,第,5,页 共 页,一、企业概况 （公司简介）,公司是潍柴动力控股的新能源发动机制造企业，成立于,1999,年，现厂房建筑面积,2,万余平方米，年生产能力,2,万台，满负荷生产，年销售收入可达,20,亿元，建有先进的产品开发试验装备。公司成功开发了,WP5NG,、,WP6NG,、,WP7NG,、,WP10NG,、,WP12NG,等车用气体发动机产品，功率覆盖,120-280,千瓦，达到国,、国,、国,排放标准，广泛应用于城市公交、公路客车、重型卡车等各个领域，并出口到多个国家和地区。,第,6,页 共 页,潍柴新能源发动机公司产品试验室占地,6000,多平方米，有,12,个气体机专用整机试验台，其中包括瞬态交流电力测功系统,1,套，全流排放设备,1,套，燃烧分析仪,1,套，发电机组试验台,1,个，自动化性能试验台,10,个，天然气压缩子站一座，具有国,、国,、国,气体发动机燃烧开发及性能标定的能力,试验装备达到世界一流水平,.,企业概况 （试验室）,第,7,页 共 页,产品介绍,型号,1000,转扭矩,(,N,m,),最大扭矩,(,N,m,)/rpm,额定功率,(kW/hp),额定转速,(r/min),最低燃气耗,(,g/kW,h,),1,米噪声,dB(A,),WP10NG260E30,900,980/(1200-1600),191/260,2200,195,95,WP10NG280E30,950,1160/(1200-1600),206/280,2200,195,95,WP10NG300E30,1000,1230/(1200-1600),220/300,2200,195,95,WP12NG330E30,1050,1350/(1200-1600),243/330,2200,195,95,WP12NG350E30,1100,1400/(1200-1600),257/350,2200,195,95,WP12NG380E30,1150,1500/(1200-1600),280/380,2200,195,95,参数说明：,NG-,天然气的总称包括,CNG(,压缩天然气,),和,LNG(,液化天然气,),E30-,表示达到国,排放标准,第二部分：天然气发动机结构及工作原理,天然气发动机结构特点,潍柴天然气发动机是在相应型号潍柴柴油机基础上改制，增加燃气电控系统而成。目前潍柴,LNG,发动机,采用美国,WOODWOOD2.0,燃气电控系统。,1,、取消了柴油机的燃油系统,(,高压油泵、喷油器、高压油管等件），增加了燃气供给系统（气瓶、高压切断阀、减压器、燃气热交换器和节温器、喷射阀等件）。,2,、采用点燃式燃烧方式（气缸盖上的喷油器安装孔改为火花塞安装孔），增加了点火控制系统（点火控制器、点火线圈、高压线、火花塞）。,3,、压缩比比柴油机的小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同。,4,、增加了信号发生器，用于判缸和测量发动机转速。,5,、增加了混合器和节气门，使燃气和空气在混合器中充分混合。,6,、排气温度高，增压器采用水冷中间壳，进、排气门座采用耐磨、耐高温材料，采用带隔热材料的排气管。,7,、,WOODWARD,系统,单点喷射，稀薄燃烧。,第,10,页 共 页,燃气机专用气门座圈及气门,1,、耐高温；,2,、耐腐蚀；,3,、自润滑性能好,4,、气门阀座和气门寿命与柴油机相同,密封带堆焊,专用气门座圈和气门,第,11,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；,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,专用,活塞,第,12,页 共 页,隔热材料排气管,1,、可以降低排气管温度,30,50,隔热材料排气管,外包隔热材料排气管,第,13,页 共 页,潍柴燃气电控系统,WOODWARD OH2.0,系统结构示意图,三、工作原理,液化天然气从储气瓶流出，经过水浴式汽化器加热后汽化，经过滤清器过滤杂质后，到达高压切断阀，高压切断阀的开合由,ECU,控制，减压器的作用是进一步调整汽化后的天然气压力，调整至,7bar-8bar,。经调压后的天然气进入热交换器，热交换器通给天然气加热，以控制燃气温度，然后经过节温器流入燃料计量阀，燃料计量阀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,ECU,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，,ECU,根据氧传感器的反馈信号及时修正天然气喷射量。,工作原理,燃 气 供 给 系 统,燃气供给系统图,气瓶,切断阀,FMV,燃料计量阀,混合器,滤清器,低压滤清器,(,选装,),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,17,页 共 页,滤清器,第,18,页 共 页,电磁阀,第,19,页 共 页,稳压器,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。,热交换器,第,21,页 共 页,低温启动性能好,最低启动温度：零下,30,度,1,、,WOODWARD,系统采用独特的板式换热器，对燃气进行二次换热，保证混合气可靠燃烧。,2,、,ECU,根据水温、空气温度对燃料喷射和点火提前角进行补偿，保证低温启动性能。,WOODWARD,系统独特的板式换热器,ECU,控制低温启动,热交换器,-,低温启动性能好,三、节温器,作用：保持出口燃气,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，燃气的进,口与出口不能接反，进口处有“,IN”,标记，出口处,有“,OUT”,标记。,节温器,燃料计量阀,作用：根据发动机运行中的各温度、压力、,转速信号来决定供给混合器的天燃气量的多,少。由,ECU,来控制。,结构特点：,脉宽调制,(PWM),喷射阀，每个喷嘴都单独控制，即一个驱动对应一个喷嘴。,节气门体上游喷射；,喷射阀与各缸时序对应,(,瞬态除外,),；,一体式燃气压力传感器,(NGP),；,一体式燃气温度传感器,(NGT),；,OH2,最多可以支持,12,个喷嘴,在喷射阀上安装有压通式单向阀以用于检测,燃气压力，安装,FMV,时应保证便于检测燃气压,力。,燃料计量阀,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。,混合器,空 气 控 制 系 统,OH2,空气控制系统图,OH1.2,OH1.2,Engine,Engine,Controller,Controller,Engine,发动机,排气管,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,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,线传电控系统,电子脚踏板和节气门间不使用机械部件连接。,电子脚踏板踩下，,ECU,接受油门位置信号并计算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,对稀燃而言，信号的传递非常关键,电子脚踏板,电子脚踏板必须有一电,位计和怠速确认开关,(IVS),当脚踏板踩下，,怠速确认必须是关闭,的。,电子脚踏板有特殊的标,定。,ECU,在每一次开电循环,后会自动重新标定脚踏,板。,IVS,一端接地，另一端接,ECM,。当油门脚踏板没有踩下去的时候，,IVS,开关是开着的。当油门脚踏板下踩到某个点时，,IVS,将关闭并发出一个信号通知,ECM,，,IVS,和电位计两者保持一致（电性方面）。,电子脚踏板,1.,针脚定义：,WILLIAMS,1 WHT APS GND,2 BLK APS SIGNAL,3 RED APS 5V SUPPLY,4 ORN IVS COMMON,5 GRN IVS N.C.,6 BLU NOT USED,2.,接线方式：在连接,Williams,脚踏板至线束时请按照下表的连接方式正确连接。,脚踏板接插件针脚脚踏板线束颜色 对应原图纸针脚,1 WHITE,白色,J1A24,2 BLACK,黑色,J1A8,3 RED,红色,J1A11,4 ORANGE,橙色,J1A24,5 GREEN,绿色,J1B7,6 BLUE,蓝色,NOT USED,ECU,电控单元,作用：,ECU,是一个微缩了的计算机管理中心，它以信号（数据）采集作为输,入，经过计算处理、分析判断、决定对策，然后以发出控制指令、指挥执行器工作作,为输出，同时给传感器提供稳压电源或参考电压。其全部功能是通过各种硬件和软件,来完成的。,WOODWARD2.0,系统采用,PCM128-HD,微处理器。,结构：,1,、最大有,34,模拟量输入，,5,个数字量输入,，,5 PWM,输入等；,2,、最大支持,12,个喷嘴驱动，,1,个驱动单独对应一个喷嘴；,3,、,11,个低端输出；,4,、,2 CAN,通讯口；,5,、,1 RS-485,通讯口。,电源：两个从,ECU,到传感器的,5 Volt,电源输出，传感器由,ECU,内部电源供电，两电源相互独立，如果,5v,电源短路，电压下降并会导致许多系统错误。,接地：有一专门应用于连接传感器和,ECU,的接地，以保证传感器的精确读数。,通信：,ECU,采用,RS485,用于,Toolkit,软件连接，故障检查和标定。,电子节气门,电子节气门集成有执行器，位置传感器，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置，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,限制节气门开度位置，即速度越高节气门开度位置越小。,3,、当发动机速度在怠速和最大额定转速之间时，节气门开度位置直接由脚踏板控制，即节气门开度位置随脚踏板位置同步变化。,结构特点：,电子节气门内部包含节气门开度位置传感器，,ECU,通过比较节气门位置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，在