锡柴天然气发动机培训教材(产品介绍篇)

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4、压缩比 根据这种燃料特性，一般天然气发动机压缩比要比柴 油机低（柴油机是17.5，天然气发动机是10.5），一 般采用的是加大燃烧室容积。 5、增压器 由于天然气发动机属于点燃式发动机，排温要比柴油 机高的多，因此在选择增压器时选择的是水冷式增压 器。 6、其它 气门的材质、排气门角度作了改变。 由90°=>120°
2）其他螺栓 • 排气管紧固螺栓
对称拧紧到60±2N·M • 空压泵齿轮螺母
一次拧紧到155±3N·M • 机油泵主动轴齿轮螺母
一次拧紧到30±2N·M • 活塞冷却喷嘴接头螺栓
一次拧紧到35±5N·M • 螺母——喷油泵传动齿轮
一次拧紧到195±15N·M
12xM10 1xM18
1xM10 6xM12 1xM20
13套筒扳手 27套筒扳手
13套筒扳手 16套筒扳手
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3）一般螺栓
默认直径（mm）
6 8 10 12 14 16 18
表1-2 一般螺栓的拧紧力矩
拧紧力矩（N·M）
8.8级
10.9级
8
13
22
31
39
58
70
100
115
162
176
240
235
330
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4）扭矩规定 • L系列天然气发动机所用的螺栓（螺母）均采用公制。 • 使用时一定要注意：确保发动机上的螺栓按其原来的位置装 配。当需要调换螺栓时，其尺寸和强度都与要更换的螺栓一样。 不合格的螺栓将可能导致柴油机的损坏。 • L系列天然气发动机主要采用汽车标准件的六角法兰面螺栓。 螺栓的命名法：
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锡柴天然气发动机产品介绍篇
目录
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一 天然气发动机产品概述
二 天然气发动机主要性能参数
三 天然气发动机的开发历程及配套适应性
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一 天然气发动机产品概述
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天然气发动机产品概述
概述： 我国燃气汽车发展始发于50年代，即低压天燃气汽车。80 年代中、后期天然气汽车的开发及应用步伐加快。根据燃 气汽车使用天然气的不同形态可分为：压缩天然气 （CNG），压力一般为20~30MPa；液化天然气（LNG）， 天然气在超低温（-162℃）常压状态下液化，天然气经过 净化处理后通过压缩升温，在混合剂作用下冷却移走热量， 再节流膨胀而得到液态天然气。两种形态的燃料发动机在 国内均已得到应用。 锡柴目前已开发出8款系列排放达到国Ⅳ标准、带CAN通 讯功能，功率为170马力~310马力的天然气发动机。采用 的燃料形态是压缩天然气（CNG）
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天然气发动机主要技术特点
1、保持与原柴油机的基本结构不变，具有与原柴油机相同的 配套适应性 1、高精度空燃比闭环控制，ECU通过采集发动机的各种实时 参数，精确控制天然气的喷射量及增压压力。 2、采用水冷增压器及电控废气放气阀，提高反应速度。 3、采用高能点火，各缸独立点火，，充分利用点火能量，提 高燃烧效率。 4、具有超速保护功能和怠速调节功能，适合公交车辆的需求。 5、采用稀薄燃烧，具有良好的经济性，降低了发动机的热负 荷并增加爆震裕度。 6、具有故障诊断功能，发动机保护功能，确保发动机安全可 靠的运行。
≤1.5 ≤95.5 国III（带氧化反应器）
国IV
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一、润滑系统：
• 机油压力
怠速时（允许最低的压力）kpa
80
标定转速时（允许最低的压力）kpa
400
• 调压阀开启压力kpa
500
• 滤清器旁通阀开启压力kpa
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
137
• 机油冷却器旁通阀开启压力kpa
200
• 机油泵在标定转速时流量L/min
6缸、直列直喷、增压中冷、湿式缸套、OH1.2、OH2.0电控系 统、Econtrols电控系统
110X135 4气门/缸
7.7
188/2300
203/2300
203/2300
890/1300-1400
990/13001400
990/1300
全负荷最低燃油耗率（g/kw.h)
≤195
烟度（FSN) 噪音dB(A) 排放指标（TAS）
117.1
• 机油温度（标定转速时）℃
90~110
• 油底壳容量（机油标尺“高”~“低”）L
23~19.5
注意：对于新机或长期不用的需额外加入3升以充满滤清器等用
二、冷却系统
• 调温器
开启视点℃
76
全开℃
86
• 冷却液最高使用温度
≤100 ℃
• 冷却液流量
300
（调温器全开，天然气发动机转速为2300r/min）L/min
第三次 180°
自由长度
147.6±0. 1
198.3±0. 1
105±0.1
60N·M 180° 50N·M 210°
97.8±0.1
109.3±0. 1
使用极限长度 149 202 106 98.8
110.5
紧固螺栓——凸 轮轴齿轮
1XM14
21
60N·M 120°
69.8±0.1
70.4
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为了确保发动机的正常运行和长寿命、改善发动机的排放，推 荐采用锡柴牌专用机油。表一为天然气发动机专用润滑油的技术 规格。
表一：天然气发动机专用润滑油15W-40技术规格
项目
单位
要求值
SAE粘度等级
15W-40
粘度（cst@40℃)
110
粘度（CST2@100℃）
14.4
粘度指数
130
硫酸盐灰分
开发亮点
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1、根据发动机动力性要求，发动机进行了精确的增压器匹 配试验，为提高发动机可靠性，继续采用水冷增压器。
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2、采用天然气流量控制阀（FMV）控制发动机不同转速和 负荷下的天然气流量和空燃比，精确标定发动机燃气消耗率， 最大限度降低排放。
CNG喷射 阀（6或8 个喷嘴）
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F系列天然气发动机调整与运转数据
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项目
冷态气门间隙
进气门 排气门
点火提前角（曲轴转角）
风扇皮带的挠度（mm）
冷却水出口温度
机油压力
火花塞头部高出缸盖底平面 气门导管高出缸盖弹簧座孔平面
油底壳润滑油注入量
CA6SF2各型
0.30 0.35 电控 10~15（加39.5N力时） 《95 标定转速：343~390； 怠速：》98 约6 18 25
开发历程
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依托一汽锡柴强大的开发体系，在开发之前就制定了非常严密 的产品开发计划，坚定按开发流程来进行开发试验。这为发动 机的成功开发奠定了基础。 在性能开发的过程中，针对天然气发动机的特点，除正常的开 发试验外，还进行了专项的匹配开发试验： 1、点火系统匹配试验 2、气门温度场试验 3、气门及座圈可靠性试验 4、活塞压缩比定型试验 5、增压器匹配试验 6、气缸盖涡流比对比试验 7、进气均匀性试验 通过大量的试验验证及科学的改进措施保证了我们产品的先进 性和可靠性。
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表1-1 L系列天然气发动机强力螺栓拧紧方法
名称 主轴承螺栓 缸盖螺栓 连杆螺栓 飞轮螺栓 减振器螺栓
数量X规 格
14XM1 6
26XM1 5
12XM1 2
10XM1 4
6XM14
套筒扳 手规格
21 21
21
21 21
拧紧方法 第一次 第二次 90N·M 180°
75N·M 180° 35N·M 180°
Q184 08 16
螺栓长度 mm 螺纹外径 mm 六角法兰面螺栓
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F系列天然气天然气发动机主要参数
柴油机型号
CA6SF2-17NE3
CA6SF2-19NE3
CA6SF2-21NE3
CA6SF2-23NE3
型式
气缸直径x活塞行程 （mm） 总排量（L） 标定功率/转速 (kw/r/min) 最大扭矩/转速 (N.m/r/min) 全负荷最低油耗率 （g/kw.h) 烟度（FSN） 噪音dB（A） 控制方式
排放指标（TAS）
6缸、直列、电控、增压中冷 woodwardOH1.2 OH2.0电控系统、 Econtrols电控系统
110x125
125/2300
7.13 140/2300
155/2300
170/2300
630/1300
690/1300 750/1300 830/1300
≤195
≤1.5 ≤95.5 WOODWARD电控单点喷射系统 国III（带氧化传感器） 国IV
3、进行了火花塞匹配试验，点火线圈直接连接到火花塞，取消了 高压线，提高了可靠性，也便于维护。
Wt%
0.5
总碱值
mg KOH/g
5.0
倾点℃
-27
闪电℃
210
密度@15℃
Kg/l
0.88
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天然气发动机冷却液的选用
冷却液同燃气和润滑油一样，对发动机同样重要。通过正确选用冷却液，并正确 保养冷却系统可以避免许多与冷却系统相关的故障，如：天然气发动机过热、水 泵泄漏、散热器堵塞和气缸套穴蚀、天然气热交换器和低压管路结冰等。 1）冷却液一般由三种成分组成：水（蒸馏水或去离子水）、添加剂和乙二醇。 冷却液的添加剂在冷却系统中能有效保护冷却系统的金属表面。冷却液添加剂可 由天然气发动机上安装的水滤清器提供。水滤清器有两种，一种为装机用水滤清 器，用于新装天然气发动机及更换冷却液后的天然气发动机，另一种为保养用水 滤清器，用于天然气发动机每运行300小时或15000公里维护时更换使用，以期 补充冷却系统中的添加剂。 2）建议使用“锡柴牌”专用冷却液。使用“锡柴牌”专用冷却液时，不必定期 更换水滤清器。该冷却液可全年保护天然气发动机从-45℃到108 ℃。 3）冷却液每两年更换一次。 注意：天然气发动机随整车出厂时如使用的是带有冷却液添加剂的水滤清器，则 水滤清器阀芯在出厂时处于关闭位置（水平状态）。用户应将其调到开启位置 （竖直状态）。
天然气发动机润滑油选用
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由于天然气发动机燃料与柴油机燃料有较大区别，必须采用专用润滑油，该润滑油成 分与柴油机润滑油相比增加了灰分，降低了总碱值，增加了抗磨剂。 如果天然气发动机使用普通机油容易造成许多问题： （1）燃烧室温度高机油易氧化、积碳、影响排放 天然气发动机燃烧完全，燃烧室温度比柴油发动机高几十到几百度不等，使用普通的柴油 机油会过快氧化，导致机油品质，粘度下降或润滑失效，气缸温度较高时润滑油容易产生 积碳而导致早燃，火花塞积碳会引发发动机异常磨损或故障，也可能加大NOX的排放。 （2）阀门构件易磨损 柴油发动机中柴油是以雾状小液滴形态喷入气缸，对阀门、阀座等部件可起到润滑、冷却 作用，而天然气发动机则呈气态进入气缸，不具备液体润滑功能，易使阀门、阀座等部件 干涩无润滑，易产生粘结磨损。在高温作用下，普通机油的高灰成分添加剂极易在发动机 部件表面生成坚硬沉淀物，促使发动机异常磨损，火花塞堵塞及阀门积碳，引起发动机爆 震，点火失时和阀门喷火；致使发动机动力下降，功率不稳定等，甚至缩短发动机使用寿 命。 （3）易形成有害物质 使用普通机油排放尾气中过量的氮氧化物无法解决，加速生成油泥，会造成油路堵塞或生 成漆膜等有害物质，极易造成机油质量下降，过滤器堵塞，粘度和酸、碱值失控等趋势。
• 冷却液容量（仅发动机）L
11
注意：为保护天然气发动机，必须知道冷却系统的总容量，而该容量还取决于车
辆散热器的容量。
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三、主要螺纹联接件的拧紧力矩和拧紧方法 1）强力螺栓 • L系列天然气发动机强力螺栓采用扭矩转角法拧紧。 • 采用扭矩转角法的螺栓只能使用三次，当反复使用超过 3次或长度超过使用权限的螺栓应予以更换。 • 使用权限长度的量取为包含螺栓头部的总长。 • 扭矩转角法拧紧时，当第一次拧紧到规定力矩后，用记 号笔在螺栓头部和被连接件体上划一条线，以帮助判断 角度。 • 采用扭矩转角法拧紧的强力螺栓，安装是必须在螺栓的 螺纹上和法兰下端面涂机油或二硫化钼作润滑。 • 采用扭矩转角法拧紧的螺栓的拧紧方法和力矩见表1-1
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天然气发动机与原柴油机相比，主要存在以下方面的差别： 1、燃料供给系统 取消了原柴油机的燃油喷射系统相关的零部件，增加了减压 器（CNG发动机）等供给燃料的相关零部件。 2、点火系统 柴油机是压燃式发动机，而天然气发动机采用的是点燃方式， 在取消了喷油器后，将原缸盖上的喷油器孔改为了火花塞孔。 在取消了油泵后，在原油泵安装位置装上了一个点火传动装 置，通过点火正时传感器获得发动机的点火正时信号。增加 了以点火模块、点火线圈及火花塞等零件组成的点火系统。 3、控制系统 控制精确，增加了相应的进气温度、进气压力、水温、点火 正时及氧传感器等传感器。
锡柴天然气发动机
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L系列天然气发动机
F系列天然气发动机
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我厂天然气发动机的主要技术参数
L系列天然气发动机主要技术参数
柴油机型号
型式
气缸直径X活塞行程（mm) 气门数 总排量（L） 标定功率/转速（kw/r/min) 最大扭矩/转速(N.m/r/min)
CA6SL1-24E3 CA6SL1-26E3 CA6SL1-26E4