潍柴天然气发动机燃气电控系统资料
BOSCH燃气电控系统部件介绍
最大承受压力
工作环境温度
2.5bar
-40℃≤T≤85℃
工作电压
最大倾斜安装角度
24V±6V
从垂直方向起±60°
2-3 混合进气系统——废气控制阀（WGCV）
功能：废气控制阀与增压器的压力 调节器连接，ECU使用PWM信号控制废气 控制阀开关的占空比，可在一定压力范 围内控制增压器废气放气阀的开度，调 节压力调节器膜片上方的压力，从而达 到间接控制发动机增压压力的目的。 原理：废气控制阀为三通结构，两通常闭，一路进气，两路出气，DC%=0时 ，电磁阀关闭，压缩空气全部用来推动增压器废气阀，使其完全打开，从而推 动增压器工作的排气能量减少，最终降低增压压力； DC%=100%，电磁阀处压 缩空气泄漏量最大，增压器废气阀在弹簧力作用下趋向关闭，从而使增压器工 作的排气能量增多，增压压力升高。 安装位置：安装在进气管端面
燃气温度压力 传感器
喷嘴
燃气喷射阀
燃气管
燃气过滤温控 一体模块
2-4 燃气供给系统——燃气过滤温控一体模块
燃气热交 换器 热交换器出水
燃气出口
燃气进口
功能：对燃气进行过滤，并保证燃 气温度在合理范围内，不影响喷嘴 的使用寿命。 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。 安装位置：发动机机体
适用压力 适用温度 供电电压 最大拧紧力矩 最大倾斜安装角度
50~1000KPa； -40℃～130℃ 4.75V～5.25V 11.5N.m 从垂直方向起±45°
2-5点火系统——点火线圈
功能：将蓄电池的低压直流电转变成高压电，通过火花 塞放电产生火花，引燃气缸内的混合气。 原理：当初级绕阻的接地通道接通时，该初级绕阻充电。 一旦 ECU将初级绕阻电路切断，则充电中止，同时在次 级绕阻中感应出高压电，使火花塞放电。 安装位置：气缸盖火花塞安装孔
潍柴天然气发动机燃气电控系统PPT课件
燃 气 供 给 系 统
燃气供给系统图
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。
2、稀燃:混合气中多余了空气称为稀， λ＞1表示稀， （多余了燃料称为浓，λ <1 表示浓） 稀燃的优点： 1、燃料经济性 2、排放特性 3、热负荷 – 排温 – 传至发动机冷却液的热量降低
四、爆震 (末端气体爆震)
1、定义：爆震是气缸中正常火焰燃烧产生的压力温度上升，从而导致未燃燃料 同空气的自燃现象。 爆震是不正常的。
潍柴天然气发动机培训 三羚公司培训
天然气发动机的基础概念
一、进气=功率
1、更多进气 = 更大功率 （意味着不能一味加大油门来提升马力） 进气压力增加= 进气流量增加= 扭矩增加 发动机对进气调节控制能力决定发动机性能 2、增压低则功率小 如果增压低，系统中不能通过增加燃料来提升动力 – 发生爆震问题 – 过多燃料导致排放急剧恶化 – 燃料经济性变差
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--低温启动性能好
WOODWARD系统独特的 板式换热器
ECU控制低 温启动
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。
潍柴天然气发动机培训资料之基础知识结构及工作原理
3、发动机稳定运行时采用闭环控制，使实际空燃比和理论空燃比一致。4、燃气进气方式为电控单点喷射，供气及时、停气干脆。5、具有加速加浓功能。6、采用防喘振技术，发动机大负荷急松脚踏板时，ECM根据减速信号，激活燃料切断功能，在切断燃料供给的同时电子节气门保持一定的开度，消除了因节气门关闭而引起增压器喘震的可能性，提高了增压器的可靠性。 7、增压器带废气控制阀、采用电控放气。8、具有超速保护功能。9、打开电钥匙后，如果没有转速信号，燃气管路的电磁阀会自动关闭。10、具有故障自我诊断功能
燃气发动机基础知识（燃烧特点）
潍柴天然气发动机产品特点潍柴天然气发动机是在相应机型柴油机基础上改制，加装燃气电控系统组成。目前，潍柴天然气发动机主要采用美国伍德沃德公司OH燃气电控系统和BOSCH燃气电控系统，分OH1.2和OH2.0系统（本手册主要介绍OH2.0系统）。潍柴天然气发动机有以下技术特点：1、采用电子脚踏板，改善了发动机的驾驶性能。2、燃气喷射、点火角度、空燃比、发动机负荷全部采用电控。电控单元（ECU）根据电子脚踏板输出的电压信号，确定电子节气门的开度，再根据发动机负荷、发动机转速、进气压力、燃气压力和温度等参数计算燃气喷射量，确定点火角度。
2、天然气发动机使用稀燃技术足够的空气燃烧完所有的燃料，燃烧后无氧气和未燃烧燃料残留称为理论（当量）空燃比。通常空燃比是以质量比给出，用过量空气系数λ表示，混合气中多余了燃料称为浓，多余了空气称为稀。其中柴油机理论空燃比：14.5，天然气发动机理论空燃比:16-17，汽油机理论空燃比:14.7。排气中有过量空气称为稀燃，天然气发动机正常工作过量空气系数范围：1.11< λ<1.54。稀燃需要高能长时间的点火，因为高增压，需要小的火花间隙。发动机稀燃具有以下优点：经济性好，排放性能好，发动机热负荷减小。
关于潍柴P10柴油机改燃气机电控系统布置规范
关于潍柴P10柴油机改燃气机电控系统布置规范
内容
1、单燃料发动机结构
2、主要机械部件要求
3、电控系统介绍
.1 燃气气路部件介绍
2 电器部件介绍
单燃料燃气发动结构
1、机体组：机体、气缸盖、气缸盖罩等
2、曲柄连杆机构：活塞、连杆、曲轴飞轮等
3、配气机构：凸轮轴、气门、气门座圈、挺柱、挺杆、摇臂等
4、进排气系统：空气滤清器、进气管、增压器、排气管等
5、润滑系统：机油泵、机油滤清器、机油冷却器、限压阀等
6、冷却系统：水泵、节温器、中冷器、风扇等
7、供气系统：气瓶、截止阀、过滤器、减压阀、喷轨等
8、电器/点火系统：发电机、起动机、电瓶、ECU、传感器
点火线圈、线束等
（红色标注部分为燃气机与同型号柴油不同之处）
主要机械部件要求
1、气缸盖：潍柴燃气机专用气缸盖（件号：612600040150R）；
2、气门和气门座圈：潍柴燃气机专用气门和气门座圈；
3、活塞和活塞环：潍柴燃气机专用活塞（盆型燃烧室）和活塞环。
主要机械部件要求
4、增压器：采用无锡霍尔赛特（客户号VG1540110096）增压器
主要机械部件要求
5、飞轮：采用潍柴P10电控高压共轨泵机型飞轮（必须将原直
径6mm信号孔加工成直经不小于10mm信号孔，信号孔深度5mm）
主要机械部件要求
6、飞轮壳：采用潍柴P10电控高压共轨泵机型飞轮壳（带转速
传感器孔）。
燃气发动机电控技术简介
燃气发动机电控技术简介燃气发动机是应用燃气作为燃料的发动机，其高效能与环保性能是其最大的优势。
现代燃气发动机在高效率、低排放和高可靠性方面取得了巨大的进步，而这些进步的背后都离不开电控技术的应用。
本文将介绍燃气发动机电控技术的基础知识、特点以及对燃气发动机性能的影响。
一、电控技术的基础知识在燃气发动机领域，电控技术包括发动机电子控制单元（ECU）、传感器、执行器和外围电子设备等。
发动机电子控制单元是整个系统的核心，主要功能是搜集传感器信号，分析和处理这些信号，计算并控制发动机工作参数，以控制燃气发动机的转速、功率、油耗和排放等性能指标。
传感器是搜集发动机运行状态信息的基础设备，包括进气压力传感器、进气温度传感器、排气温度传感器、转速传感器、氧传感器等。
执行器主要是控制进气道、出气道和燃油喷射等。
各个电控元件由硬件和软件组成，硬件指的是各个传感器和执行器等设备，软件指的是算法和参数逻辑等相关程序。
通过整合不同的算法和参数逻辑，燃气发动机的ECU可以实现更有效率和可靠的控制。
二、电控技术的特点燃气发动机电控技术有以下几个特点：1. 控制精度高：燃气发动机电控技术的实时控制精度高，控制能力强，可实现燃油公斤数、气体流速、燃料比等关键参数的高度精确控制。
2. 可靠性强：该技术采用先进的控制算法和电子原件，使得燃气发动机在极端环境下和长时间使用后，仍能保持高可靠性。
3. 独特的适应性：燃气发动机电控技术可以根据环境和工作负载状况，针对性地调整发动机运行状态，如调整燃油和气体混合物的比例，以适应不同的负载和环境条件。
4. 能耗低：成熟的电控技术可以实现高效的功率控制，带来更低的能耗，同时降低了对环境的影响。
三、电控技术对燃气发动机性能的影响电控技术对燃气发动机的性能有深远的影响，包括以下方面：1. 燃油效率：通过ECU对燃气发动机进气、燃烧和废气排放等参数实时监测和调整，达到了更高的燃油效率和降低了能源消耗。
燃气电控系统结构及工作原理
燃气控制系统
燃气温控模块
+
燃气滤清器 热交换器
+
节温器
=
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
燃料计量阀（FMV） 混合器
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：不同机型配臵不同数量的喷嘴。 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。
燃气控制系统
减压器
作用：CNG发动机专用部件，将压缩天然 气压力由存储状态调节至8 bar左右。 减压器有一水腔，与发动机水路相连，利 用发动机的冷却液加热。天然气从高压变低 压需要吸热，要保证加热良好。 在寒冷季节，发动机刚启动时水温较低，此 时应怠速运行一段时间后才能加速运行，防 止减压器供热不及时导致结霜或结冰。 平衡管接头：与发动机进气管连接，可以 动态调节减压器出口压力，提高燃气供气系 统的反应速度。平衡管接头需固定，防止漏 气，否则可导致动力不足。 WP5/WP6/WP7NG发动机不安装平衡管； 高压电磁阀，燃气管路上的安全开关，控 制天然气的通断。
作用：通过燃气温度控制流经热交换 器的冷却液，以控制燃气温度，保持出 口燃气在0-40 ℃ 左右。当燃气温度> 60 ℃ 时，将关闭通往热交换器的水路。 性能：燃气温度超过40℃，节温器在 30秒钟内关闭；燃气温度低于10℃，30 秒钟内节温器开启； 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” 燃气没有方向要求；冷却液有方向要求， 不能接反。 工作压力： 燃气：10bar；冷却液：3.5bar
潍柴天然气发动机燃气电控系统
潍柴天然气发动机燃气电控系统潍柴天然气发动机燃气电控系统是一种现代化的发动机控制系统，它使用了先进的燃气电控技术来管理汽车发动机的燃烧过程，帮助汽车发动机实现高效、节能的运行。
燃气电控系统的原理潍柴天然气发动机燃气电控系统的原理是通过控制发动机的燃气供给和进气量来实现发动机功率的调节，从而达到节能降耗的目的。
该系统采用了高精度的气体压力传感器、温度传感器、节气门等传感器来实时检测发动机的运行状态，并根据这些数据计算燃气供给和进气量等参数，实现对发动机的控制。
燃气电控系统适用于双燃料发动机，它可以自动识别燃气或汽油等燃料，当汽油供应不足时，自动切换到天然气燃料模式。
此外，该系统可以实现发动机的自动停机和自动重启，并能实现发动机的远程控制。
燃气电控系统的优点潍柴天然气发动机燃气电控系统有以下优点：1.节能降耗：燃气电控系统可以实时检测发动机的运行状态，并根据数据计算燃气供给和进气量等参数，从而实现对发动机的控制，使发动机在保证运行的同时实现节能降耗。
2.环保节能：潍柴天然气发动机采用的是天然气作为燃料，其燃烧过程中排放的有害气体少，是一种环保节能的燃料。
3.稳定可靠：燃气电控系统使用高精度的传感器来保证系统的稳定性和可靠性，从而提高了汽车发动机的可靠性。
4.自动智能：燃气电控系统可以自动识别燃气或汽油等燃料，并自动切换到天然气燃料模式。
此外，该系统可以实现发动机的自动停机和自动重启，并能实现发动机的远程控制，具有智能化和便捷化的特点。
燃气电控系统的应用范围潍柴天然气发动机燃气电控系统适用于各种搭载天然气发动机的汽车，包括公交车、出租车、物流车、工程车等。
其适用范围广泛，具有巨大的市场前景和发展潜力。
潍柴天然气发动机燃气电控系统是一种全新的发动机控制系统，能够实现发动机的高效、节能运行，具有节能环保、稳定可靠、自动智能和广泛适用性等特点。
它的出现无疑将推动汽车行业的技术进步和发展，为实现节能减排和环境保护做出了重要贡献。
潍柴天然气发动机培训资料之三结构及工作原理
增压器废气 阀
排气能量损 失
天然气发动机空气供给系统（废气庞统控制阀）
作用：与增压器的放气阀连接，控制增压 器废气门驱动气室的气体压力On/off 电磁阀开启频率为 30 Hz或50Hz
注意事项： • 如果通至阀门的空气被污染， 阀门的
隔网可能堵塞 • 连接管路长度不可更改，否则增压控制
可能不稳 • 消声器仅用做隔音 • 如果空气连接断开，发动机功率过大可
性能：闭环温度控制，保持传感器在 750 C
天然气发动机空气供给系统（湿度传感器）
• 测量相对湿度(RH) 及提供RH与模拟输出电压的线性关系表 – 电容式传感器具有更长的稳定性
• 测量大气温度(RHT) • OH2.0 根据下列参数计算比湿度（SH）:
– RH – RHT – BARO • 传感器安装 – 安装在进气系统，空滤器与增压器压气机之间 – 湿度对功率的修正是通过对PHI加浓来补偿的，使用
天然气发动机空气供给系统（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
次级线圈
V+
初级线圈
天然气发动机点火系统（高压线圈）
潍柴气体机高压线寿命长： •燃气混合均匀 •压缩比高
•阻抗小 •绝缘性能好
天然气发动机点火系统（高压线圈）
作用：产生电火花，点燃混合气。 火花塞的安装扭矩：25～40 N.m； 火花塞间隙：0.35±0.05mm（严格用塞
规调整）； 调整方法：如果间隙偏大，先把塞 尺塞进间隙，用小扳手轻轻敲击侧 电极拐角部位；如果间隙偏小，先 用小虎钳把间隙慢慢调大，然后塞 入塞尺，再用小扳手轻轻敲击侧电 极！ 注意：要保证侧电极和中心电极面 平行！
潍柴天然气发动机燃气电控系统培训
1230/(1300-1500) 220/300 2200
185
95
WP10NG336E30/40 1050
1350/(1300-1500) 247/300 2200
185
95
WP12NG330E30/40 1050
1350/(1300-1500) 243/330 2200
185
95
WP12NG350E30/40 1100
800
980/(1300-1500) 191/260 2300
185
95
WP10NG260E30/40
900
980/(1300-1500) 191/260 2200
185
95
WP10NG280E30/40
950
1160/(1300-1500) 206/280 2200
185
95
WP10NG300E30/40 1000
第 6页 共 页二、产来自介绍型号1000转扭矩 (N·m)
最大扭矩 (N·m)/rpm
额定功率 额定转速 最低燃气耗 1米噪声 (kW/hp) (r/min) (g/kW·h) dB(A)
WP6NG210E30/40
600
680/(1300-1500) 155/210 2300
185
95
WP6NG240E30/40
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。
潍柴LNG气体机电控燃气系统及故障检修
潍柴LNG气体机电控燃气系统及故障检修摘要：潍柴LNG气体机采用先进的电控燃气系统，能够实现多种工况下的高效节能运行，但在长期使用过程中仍然会面临一些故障问题。
本文以潍柴LNG气体机为研究对象，介绍其电控燃气系统的原理及故障检修方法，并提出一些有效的故障预防措施。
关键词：潍柴LNG气体机；电控燃气系统；故障检修；故障预防；节能正文：1. 潍柴LNG气体机电控燃气系统的组成潍柴LNG气体机的电控燃气系统主要由气体控制阀组、自动控制器、喷油泵组和点火系统等部件组成。
其中，气体控制阀组负责控制气体进入发动机，并实现气体的调节和控制；自动控制器则负责监测和控制发动机的运行，提高燃气的利用效率；喷油泵组则负责将燃油喷入发动机燃烧室，点火系统则负责点火爆炸，使得发动机转动。
2. 潍柴LNG气体机电控燃气系统的原理在潍柴LNG气体机的运行过程中，首先通过气体控制阀组将气体引入发动机的燃烧室中，同时自动控制器根据发动机的运行状态和负荷情况，通过控制气体控制阀组的开合实现对气体进气流量、气体的压力等参数的调节。
同时，在发动机转速达到一定值时，喷油泵组会将燃油喷入燃烧室中，点火系统则通过点火线圈将高压电导入火花塞，实现点火爆炸，推动发动机转动。
3. 潍柴LNG气体机电控燃气系统故障检修方法在潍柴LNG气体机使用过程中，可能会出现气体、喷油泵、自动控制器以及点火系统等部件的故障，对此需要进行及时的检修处理。
对于气体方面的故障，首先需要检查气体进气口和供气管道是否存在堵塞、泄漏等问题，检查气体控制阀组和自动控制器是否正常工作，如果需要更换部件则应使用原厂配件；对于喷油泵的故障，则需要检查燃油供给管道、油泵过滤器是否存在问题，检查喷油泵本身的工作状态，必要时需要进行清洗、更换；对于自动控制器的故障，则可能是传感器的问题，需要检查各个传感器的线路、电气连接是否正常，必要时需要更换；对于点火系统的故障，则需要检查点火线圈、火花塞、高压线等部件的状态，必要时需要更换。
潍柴天然气发动机燃气电控系统
第五页，共80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Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ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.
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
第十二页，共80页。
潍柴燃气电控系统WOODWARD OH2.0系统结构示意图
13
第十三页，共80页。
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。
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
天然气培训初级教材(即基本电控部件介绍)
废气旁通控制阀
废气旁通控制阀的相关注意点 ON/OFF电磁阀开启频率为30HZ或50HZ 增压空气和废气控制阀的正确连接非常重要 如果通至阀门的空气被污染，阀门的隔网可能堵塞 连接管路长度不可更改，否则增压控制可能不稳 消声器仅用做隔音 如果空气连接断开，发动机功率过大可能会损坏发 动机，或者产生故障码（注：该故障码通过限制节 气门来保护发动机和降低功率） 如果电气连接断开，则发动机功率下降
喷射阀驱动 不能同时控制喷射阀的正负端 驱动测量并控制最大电流 峰值和维持电流 开始部分电流可达8Amps（峰值），之后下降至维持 电流2Amps。
OH1.2ECM使用4组电磁阀驱动8个喷嘴
每个驱动器有两个平行的喷嘴 每个驱动器产生8A的峰值和2A的保持电流 每个喷嘴会有4A的峰值和1A的保持电流
氧传感器有四个主要部件： 1、加热器——将传感器加热到合适的温度（约 800度） 2、泵室——将氧气泵入或泵出感应电池，同时 也是测量燃/空比的基础 3、感应电池——用来测量的部位，按计量比反 馈泵电池添加或削减氧气 4、标定电阻——用来补偿泵电池的
燃气及电控系统在发动机上的布置图
天然气低压管(0.2～ 0.25MPa) 发动机线束
高压线
点火线圈
点火模块
相位传动轴
电子节气门
天然气喷嘴
天然气节温器
点火线束
电控系统在发动机上的布置简述
天然气系统主要零部件布置在发动机上，从油泵功率 输出端通过相位传动轴总成检测发动机工作相位 火花塞、高压线与点火线圈分别为独立元件，高压线 从缸盖罩壳顶面引出，各缸采用独立高压点火线圈。 发动机线束和点火线束布置在发动机上。 由于天然气发动机排温比一般柴油机排温要高，故采 用水冷增压器。天然气混合器和电控节气门布置在发 动机前端。
潍柴天然气发动机结构与工作原理
LNG发动机工作原理图
进入诊断页面后，点击Connect。
选择对应的COM端口号。（端口号查 询方法见上页）
点击Connect。
CNG发动机工作原理图
目录
一、天然气的特性 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
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<爆震极限 •高的空气湿度易导致失火
4、燃料喷射闭环控制 氧传感器对排气进行测量反馈给
ECU，控制燃料供给，保持目标空 燃比。
天然气发动机技术特点
潍柴天然气发动机主要采用美国伍德沃德公司OH2.0系统，主要技术特点如下： 1、采用电子脚踏板，改善了发动机的驾驶性能。 2、燃气喷射、点火角度、空燃比、发动机负荷全部采用电控单元ECU控制。ECU根据电子脚 踏板输出的电压信号，确定电子节气门的开度，再根据发动机负荷、发动机转速、进气压力 、燃气压力和温度等参数计算燃气喷射量，确定点火角度。 3、发动机稳定运行时采用闭环控制，使实际空燃比和理论空燃比一致。 4、燃气进气方式为电控单点喷射，供气及时、停气干脆。 5、具有加速加浓功能。 6、采用防喘振技术，发动机大负荷急松脚踏板时，ECU根据减速信号，激活燃料切断功能， 在切断燃料供给的同时，电子节气门保持一定的开度，消除了因节气门关闭而引起增压器喘 震的可能性。 7、增压器带废气控制阀，采用电控放气。 8、具有超速保护功能。 9、电钥匙打开后，如果没有转速信号，燃气管路的电磁阀会自动关闭。 10、具有故障自我诊断功能。
目录
一、天然气的特性 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
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水冷增压器
冷却水接口
采用加大流量水冷增压 器 1、水流量加大； 2、通过冷却水冷却机油 降低增压器温度
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废气旁通控制阀
作用：与增压器的放气阀连接，控 制增压器废气门驱动气室的气体 压力On/off 电磁阀开启频率为 30 Hz或50Hz 注意事项： • 如果通至阀门的空气被污染， 阀 门的隔网可能堵塞 • 连接管路长度不可更改，否则增 压控制可能不稳 • 消声器仅用做隔音 • 如果空气连接断开，发动机功率 过大可能会损坏发动机，或者产 生故障码（该故障码通过限制节 气门来保护发动机和降低功率） • 如果电气连接断开，则发动机功 率下降
内冷油道
内冷油道 喷油入口
内冷油道连杆 小头喷油口
内冷油道 喷油出口
采用加大内冷振荡油道活塞
1、可以多带走30%的热量；
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隔热材料排气管
外包隔热材料排气管
隔热材料排气管
1、可以降低排气管温度30℃～50℃
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潍柴燃气电控系统WOODWARD OH2.0系统结构示意图
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
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。
Air 空气 Filter 滤清器
OH1.2 Engine Controller Engine 发动机
排气管 废气控制阀
新鲜空气
空气、燃气混合 排气
氧传感器
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
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。
专用气门座圈和气门
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
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密封带堆焊
专用活塞
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产品介绍
型号 WP10NG26 0E30 WP10NG28 0E30 WP10NG30 0E30 WP12NG33 0E30 WP12NG35 0E30 1000转扭矩 (N·m) 900 950 1000 1050 1100 最大扭矩 (N·m)/rpm 980/(1200-1600) 1160/(1200-1600) 1230/(1200-1600) 1350/(1200-1600) 1400/(1200-1600) 额定功率 额定转速 最低燃气耗 1米噪声 (kW/hp) (r/min) (g/kW·h) dB(A) 191/260 206/280 220/300 243/330 257/350 2200 2200 2200 2200 2200 195 195 195 195 195 95 95 95 95 95
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--低温启动性能好
WOODWARD系统 独特的板式换热器
ECU控制 低温启动
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。
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。
燃气供给系统
燃气供给系统图
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
混合器
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。
空 气 控 制 系 统
OH2空气控制系统图
节气门前 压力传感器 中冷器
混合器 节气门位置反馈 电子节气门 油门脚踏板 进气温度、 压力传感器 增压器
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 该模式中燃气流量大量减少，发动机以极低转速运行。当发生其他 某些故障时，ECU也进入跛行回家模式。
混合器
稳压器 切断阀 气瓶 FMV燃料计量阀 滤清器 低压滤清器 (选装) 热交换器 节温器
滤清器
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电磁阀
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稳压器器
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。
参数说明： WP12NG38 1150 1500/(1200-1600) 280/380 2200 ) • NG- 天然气的总称包括 CNG( 压缩天然气)和LNG( 液化天然气 0E30 • E30-表示达到国Ⅲ排放标准
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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
潍柴天然气发动机培训
目
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
录
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
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第一部分：
企业及产品概况
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
潍柴动力股份 有限公司 2338HK 000338 SZ 主营业务：动力总成、整车、零部件
燃料计量阀 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。
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）。
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企业概况
（试验室）
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Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ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.
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。