潍柴天然气发动机结构与工作原理ppt课件

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,*,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,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,2.0,系统结构及工作原理,潍柴西港新能源动力有限公司,潍柴天然气发动机潍柴西港新能源动力有限公司,一、天然气的特性,目 录,二、天然气发动机的结构特点,三、燃气控制系统,四、进气控制系统,五、尾气处理系统,六、点火控制系统,七、水循环系统,一、天然气的特性 目 录 二、天然气发动机的,天然气的特性,天然气成分以甲烷（,CH4,）为主，同时含有少量的乙烷、丙烷和丁烷 等烃类气体，氮、二氧化碳、硫化氢等非烃类气体。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，可分为以下几种：,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 天然气成分以甲烷（CH4）为主，同时含有,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/m,3,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，在,5,15,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,。,燃料种类,天然气,柴油,汽油,蒸气密度,/,（,kg/m3,）,0.75-0.8,3.4,4,沸点,-162,170,350,30,190,理论空燃比,(kg/kg),17.2,：,1,14.3,：,1,14.8,：,1,辛烷值,(RON),130,23,30,80,99,燃烧极限,(,体积,)%,5,15,1.58,8.2,1.3,7.6,自然温度,(,常压下,)T,650,250,390,420,天然气、柴油、汽油比较,安全性,天然气的特性1）天然气在压缩（液化）、储运、减压、燃烧过,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,。,如果,LNG,车辆预计停放,7,天以上，建议停车前罐内残液量小于,1/2,，运行前需重新加满液，防止燃气成分变化大，导致发动机燃烧异常，带来损坏。,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：,天然气的特性1)CNG:压缩天然气LNG储存特性 2）LN,一、天然气的特性,目 录,二、天然气发动机的结构特点,三、燃气控制系统,四、进气控制系统,五、尾气处理系统,六、点火控制系统,七、水循环系统,一、天然气的特性 目 录 二、天然气发动机的,天然气发动机与柴油机的区别,天然气发动机,柴油机,燃料供给系统,燃气供给系统,（电磁切断阀、稳压器、燃料计量阀等）,燃油供给,（高压油泵、高压油管、喷油器等）,点火方式,点燃,（点火模块、点火线圈、高压线、火花塞等）,压燃,压缩比,12,17,相位转速信号采集,信号发生器（相位传感器）,油泵及飞轮,燃料空气混合,混合器、节气门,无,排温,高,增压器、排气管、进排气门座等优化,低,国,IV,后处理装置,催化转化器,SCR,后处理系统,电控系统,目前为美国伍德沃德系统,国,以上发动机采用,BOSCH,天然气发动机与柴油机的区别天然气发动机柴油机燃料供给系统燃,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，将关闭通往热交换器的水路。,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：开启与关闭受燃气温度控制，,冷却液进口标记：“,IN”,出口标记：“,OUT”,不能接反。,工作压力：,燃气：,10bar,冷却液：,3.5bar,节温器,热交换器燃气控制系统作用：利用发动机的冷却液给天然气加热,燃气控制系统,燃气温控模块,+,+,=,热交换器,节温器,燃气滤清器,燃气温控模块,1、,燃气滤清器、节温器和热交换器功能集成一体；,2,、水路、气路内部集成，安全可靠。,燃气控制系统燃气温控模块+=热交换器节温器燃气滤清器燃气,燃料计量阀（,FMV）,燃气控制系统,作用：,根据发动机运行工况，,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：不同机型配置不同数量的喷嘴。,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，变工况下，喷嘴同时喷射以加快系统反应速度。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,燃气温度传感器,NGT,：测量燃气温度,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,燃料计量阀（FMV）燃气控制系统作用：作用：混合器,燃气控制系统,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,3,5,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。,燃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,低温监测电磁阀,+,=,超低温传感器,低压电磁阀,低温监测电磁阀,低温监测,电磁阀为先导活塞式，,没有,膜片，低温适应性,更,好；,集成了量程,(-200-100),超,低温传感器,，,软件具备低温,安全保护,功能。,燃气控制系统,低温监测电磁阀+=超低温传感器低压电磁阀低温监测电磁阀低温监,稳压器升级,-,活塞式稳压器,寿命提升,3,倍,；,耐低温性好，,LNG,适应性好,；,符合,ECE/R110,标准,。,膜片式稳压器,活塞式稳压器,低温密封测试,燃气控制系统,稳压器升级-活塞式稳压器寿命提升3倍；膜片式稳压器活塞,一、天然气的特性,目 录,二、天然气发动机的结构特点,三、燃气控制系统,四、进气控制系统,五、尾气处理系统,六、点火控制系统,七、水循环系统,一、天然气的特性 目 录 二、天然气发动机的,进气控制系统,OH1.2,OH1.2,Engine,Engine,Controller,Controller,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,进气控制系统OH1.2OH1.2EngineEngineCo,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，发出怠速确认开关（,IVS）,信号，接着发出踏板位置（,FPP）,电位计信号，,ECU,将踏板位置信号计算成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。,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,进气控制系统,作用：,采用非接触式传感器，输出,0,5V,的电压信号。,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，怠速确认开关关闭并发出一个信号通知,ECU,，电位计,FPP,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。,脚踏板接头,线束端,脚踏板端,线束端,过渡线,脚踏板端,定义,33(J1A24),1,信号地,51(J1A8),2,信号,34C(J1A11),3,提供,5V电压,33D(J1A24),4,信号地,52(J1B7),5,IVS常开,6,不接,过渡线,电子脚踏板,进气控制系统作用：脚踏板接头线束端 脚踏板端线束端过渡线脚,电子节气门,进气控制系统,脚踏板控制模式：转速在怠速和最大额定转速之间时，正常运行下控制模式。,该控制模式时：脚踏板踩下，,ECU,接受踏板位置信号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。,怠速控制模式：当发动机转速降至怠速以下时，节气门进入怠速控制，此时节气门由怠速,PID,控制。,最大调速控制模式：发动机的运行状态满足软件中最大转速的设置（转速高于标定转速加上一定的限值及延迟）时，进入此控制模式。此时节气门受此模式下,PID,参数的控制。即转速越高，节气门开度位置越小。,轻度,/,中度,/,重度限扭矩：当系统有故障出现且该故障对应的故障动作中包含有轻度,/,中度,/,重度限扭矩时，任何对节气门的需求高于轻度,/,中度,/,重度限扭矩限值时都是被限制的，当节气门位置达到限扭矩的限值后将不再增加。,水温,/,燃气温度,/,空气温度过高时进行扭矩限制。,作用：电子节气门由,ECU,控制其阀门开度大小，以控制混合气进气量，从而改变发动机的输出功率。,结构：节气门集成有执行器，位置传感器，节气阀门等。绝大部分控制逻辑都是基于节气门来实现的，节气门有多种控制模式：,电子节气门 进气控制系统 作用：电子节气门由ECU控制,进气控制系统,增压压力示意图,增压压力控制：,ECU,根据进气压力测量值与,ECU,内部设定压力值之间的差值，通过,PID,参数，调整废气控制阀的占空比,控制增压器产生增压压力的大小，直到实际增压压力,MAP,等于设定增压压力。,气体机使用专用水冷增压器。,废气控制阀