潍柴天然气发动机培训资料之三结构及工作原理
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。
潍柴天然气发动机结构与工作原理
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
）
0.750.8
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
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
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。
进气口
燃气控制系统
燃气滤清器
作用： 过滤燃气中的杂质，可过滤燃气中0.3μm ～ 0.6μm的微粒，过滤效率≥95%。 ◆技术参数： 使用温度：-40～107℃ 最大使用压力：35bar ◆安装： 放水口朝下，按箭头所指的气流方向安装 ，切记不能装反。 保养 按《潍柴燃气发动机燃气滤清器滤芯更换 规范》要求保养： 例行检查时排污。 在一级保养时检查更换滤芯。 注意：燃气滤清器排污需在系统压力释放 后进行。
天然气发动机基本结构及工作原理
• 曲轴的止推由两个半圆型止推轴承来实现，它们分别在主轴承轴鞍的
• 主轴瓦表面由巴氏合金薄层附带一个铜锡合金垫圈组成，如果20%以
飞轮
飞轮是由一块铸铁大圆盘和钢制齿圈 组成，作用是将在作功行程中由曲轴输入 的能量的一部分贮存起来，用以在其他行 程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、 下止点，使曲轴的旋转角速度和输出扭矩 尽可能均匀，提高发动机运转的稳定性， 并使发动机有可能克服短时间的超载荷。 在飞轮上通常刻有第一缸点火正时标记， 以便校准点火时间。
活塞组
活塞组的作用是与缸头和缸套共同组成所需 形状的燃烧室；保证气缸内部空间的密闭性，承 受气缸内气体的压力，并将此压力通过活塞销和 连杆传给曲轴，变活塞往复运动为曲轴旋转运动。 活塞直接与高温、高压燃气接触，而且又作高速 往复运动，因此要求活塞的材料应具有良好的导 热性和较小的膨胀系数，且在具有足够强度的同 时尽可能减轻质量，同时要求活塞还应具有良好 的耐磨性。活塞组是发动机中工作条件最严酷的 组件，发动机的活塞通常是由特殊的合金材料铸 造而成。
曲轴
曲轴由优质合金钢制成。曲轴的前端 用于驱动辅助设备，并安装有一个扭转减 振器；曲轴的后部有一个整体锻造的法兰， 法兰上连接有飞轮。曲轴上装有甩油环和 迷宫密封用来防止润滑油沿轴向泄漏。曲 轴上还装有齿轮，用于驱动正时齿轴
• 曲轴内设有油道，润滑油可通过油道到达主轴瓦轴颈，再通过曲轴油
2、配气机构
配气机构是按照发动机各气缸的工作顺序和 配气相位完成换气过程的控制机构。配气机构应 尽量保证发动机各气缸的换气充分，使发动机具 有良好的动力性能；特别在高速运转时应尽量减 少振动和噪音。配气机构可从不同角度来分类。 按气门的布置分为气门顶置和气门侧置式；按凸 轮轴的布置位置分为下置式、中置式和上置式； 按曲轴和凸轮轴的传动方式分为齿轮传动式、链 条传动式和齿带传动式；按每气缸气门数目分， 有二气门式和四气门式等
天然气发动机结构及工作原理
潍柴天然气发动机之发动机结构及工作原理1 / 51天然气的成分主要成分是甲烷，易于完全燃烧，比空气轻，泄露后迅速飘散大气中，安全性好。
作为车载能源，主要有以下两种贮存形态：1、CNG-Compressed natural gas 压缩天然气:气瓶内充满气时一般为20Mpa,2、LNG-Liquefied natural gas 液化天然气：在常压下、温度为-162度的天然气变为液态。
2 / 51燃料种类常态下密度kgm 沸点℃天然气(CH4) LPG580柴油(C16H34为代表) 汽油(C8H18为代表)-3 0.75~0.8(气态) 830170～35014.3：142.50 720～750 30～190 14.8：1 43.90-161.5 17.2：1 49.81 130 -100理论空燃比(kg/kg)低热值 MJ(kg) -1 45.9辛烷值(RON) 十六烷值100~110 23～3040～601.58～8.225080～9927 0燃烧极限(体积) % 自然温度(常压下)T ℃闪点℃5～156501.5~9.54501.3～7.6390～42060-43 -187其中：辛烷值:指与汽油抗爆性相同的标准燃料所含异辛烷的体积分数.低热值:指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量.3 / 51天然气的安全性：1）天然气在压缩（液化）、储运、减压、燃烧过程中,都是在严格密封的状态进行，不易泄漏；2）天然气比空气轻（密度为空气密度的55％），如有泄漏，在高压下很快散失，不易着火；3）天然气的着火点为650～750℃，比汽油高约260℃，4）爆炸极限5～15%，比汽油的1～6%高2.5～4.7倍，与汽油相比不易发生燃烧和爆炸。
4 / 51第一代天然气发动机使用非增压预混合技术。
技术特点:1、文丘里式混合器进气总管混合；2、机械式节气门控制；3、空燃比闭环控制；4、理论空燃比燃烧。
潍柴天然气发动机培训资料之三结构及工作原理
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。
潍柴燃气内燃机发电机组培训资料
潍柴燃气内燃机发电机组培训资料潍柴燃气内燃机发电机组是一种利用燃气作为燃料，通过内燃机转化为机械能，再经过发电机转化为电能的设备。
本文档旨在为用户提供相关培训资料，使其对潍柴燃气内燃机发电机组的原理、操作和维护有更深入的了解。
二、原理介绍1. 燃气内燃机原理燃气内燃机是利用燃气与空气在高温高压条件下发生燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动，从而将热能转化为机械能的设备。
其工作原理包括吸入、压缩、燃烧和排出四个过程。
2. 发电机原理发电机是一种将机械能转化为电能的设备。
其工作原理是利用电磁感应现象，通过转子在磁场中旋转，使导线中产生感应电动势，从而实现电能的转换。
三、操作指南1. 检查前准备在启动潍柴燃气内燃机发电机组之前，需要检查燃气供应、油品及冷却水是否充足，并进行相关检查和清洁工作。
确保各种参数和指示灯处于正常范围，以确保安全运行。
2. 正常启动按照潍柴燃气内燃机发电机组的启动顺序进行操作，包括启动按钮、预热开关和启动开关等。
注意观察压力、温度等参数的变化，确保启动过程平稳。
3. 运行维护在发电机组运行过程中，需要注意监控各种参数的变化，及时处理可能出现的异常情况。
定期检查机组运转状态，保持冷却水、油品等的正常运行。
四、故障排除在使用潍柴燃气内燃机发电机组过程中，可能会遇到一些故障情况，比如启动困难、漏油、燃气泄漏等。
本文档提供了一些常见故障的排除方法及相应的注意事项，供用户参考。
五、注意事项1. 安全第一在操作潍柴燃气内燃机发电机组时，务必保持安全意识，遵守相关操作规程和安全准则。
避免发生意外事故，确保人身和设备安全。
2. 定期维护定期进行设备的保养和维护工作，包括清洁、润滑、更换耗损部件等。
确保设备的正常运行和使用寿命。
3. 环保节能潍柴燃气内燃机发电机组在使用过程中，要注重环境保护和节能减排。
合理利用燃气资源，减少对环境的负面影响。
本文档介绍了潍柴燃气内燃机发电机组的原理、操作和维护等相关内容，希望能够帮助用户更好地使用和维护该设备。
潍柴天然气发动机培训
3、下述情况可导致爆震： – 过多的积炭 (过高的机油灰分) – 机油消耗过大，发动机过浓燃烧 – 燃料浓于设定点 ~5% – 中冷器污染 (过高进气温度) – 增压不能控制或过高 – 点火定时不准 – 燃料品质差 (低辛烷值)
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
油门脚踏板
节气门位置反馈
电子节气门 进气温度、 压力传感器
混合器
OH1.2 Engine Controller
二、节气门
• 对于柴油机 燃料 = 功率
• 由于预混的CNG 不能同柴油机同样程度的稀燃，必须通过其他方式限制 发动机动力。
柴油机 稀
汽油机
当量比
浓
CNG
• 节气门为控制空气流动的装置。
天然气稀燃发动机
三、稀燃
正常的空燃比是以当量比来表示的。
1、当量混合:理论上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。通常空燃比以质量比给出。 用λ表示过量空气系数，当量混合时即λ＝１
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Ⅲ排放标准
一、潍柴天然气发动机结构及工作原理(修订)
发动机性能提升的未来展望
研发更高效的燃烧系统
应用先进的控制技术
探索新型材料和工艺
加强与国际先进企业的合 作与交流
Prt Six
潍柴天然气发动机 维护与保养
发动机维护保养的重要性
延长发动机使用 寿命：定期保养 能够及时发现并 解决潜在问题避 免发动机严重损 坏。
提高发动机性能： 保养得当可确保 发动机处于最佳 工作状态提高燃 油效率和动力性 能。
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改进燃油喷射系统：精准控制燃油 喷射提高燃烧效率
轻量化设计：采用新型材料和结构 降低发动机重量
发动机性能改进措施
优化燃烧系统：提 高燃油燃烧效率降 低排放
采用高效涡轮增压 技术：增加进气压 力提高功率和扭矩
改进冷却系统：降 低发动机温度提高 可靠性
智能化控制技术： 实现精准控制提高 燃油经济性
常见故障诊断和排除方法
发动机启动困难：检查点火系统、供油系统和气缸压力是否正常 发动机功率不足：检查空气滤清器、燃油喷射系统、点火系统等是否正常 发动机过热：检查冷却系统是否正常风扇、水泵等部件是否工作正常 发动机异响：检查发动机各部件是否有松动或损坏如气门、活塞等
发动机维修保养的注意事项
定期检查发动机机油、冷却液、油位和空气滤清器确保发动机正常运行。 定期清洁发动机进气系统保持空气滤清器清洁以防止灰尘和杂质进入发动机。 定期检查发动机的皮带和链条确保其张紧度适中如有需要及时更换。 定期检查发动机的排放系统确保其正常工作以减少对环境的污染。
THNKS
汇报人：
船舶动力：潍柴天然气发动机还可作为船舶动力具有高效、可靠、安全 等特点。
天然气发动机的发展趋势
高效低排放：提高天然气发动机的效率和降低排放是未来的重要趋势以满足更严格的 环保要求。
发动机知识-潍柴内部培训资料
BOSCH电控共轨系统曝潍柴内部培训资料● 柴油机喷油技术的发展柴油机喷油技术经历了传统的纯机械操纵式喷油和现代的电控操纵式喷油这两个发展阶段。
而现代电控喷油技术的崛起，则应归功于计算机技术和传感检测技术的迅猛发展。
目前电控喷油技术已从初期的位置控制型发展到时间控制型。
现代电控喷油技术实现的手段主要有电控泵喷嘴、电控单体泵以及电控共轨系统。
● 电控喷油系统的介绍泵喷嘴（UIS）在泵喷嘴系统中喷油泵和喷油嘴组成一个单元。
每个发动机气缸都在其缸盖上装有这样一个单元，它或者直接通过摇臂或者间接的由发动机凸轮轴通过推杆来驱动。
单体泵（UPS）单体泵系统工作方式跟泵喷嘴相同，它是一种模块式结构的高压喷射系统。
与泵喷嘴系统不同的是，其喷油嘴和油泵用一根较短的喷射油管连接，单体泵系统中每个气缸都设置一个PF单柱塞喷油泵，由发动机的凸轮轴驱动。
共轨系统（CRS）在共轨式蓄压器喷射系统中，ECU通过接收各传感器的信号，借助于喷油器上的电磁阀，让柴油以正确的喷油压力在正确的喷油点喷射出正确的喷油量，保证柴油机最佳的燃烧比、雾化和最佳的点火时间，以及良好的经济性和最少的污染排放。
电控高压共轨和电控单体泵优劣势对比共轨系统的特点柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。
它不仅能达到较高的喷射压力、实现喷射压力和喷油量的控制，而且能实现预喷射和后喷，从而优化喷油特性形状，降低柴油机噪声和大大减少废气的排放量。
该技术的主要特点是：1.采用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀，使得喷油过程的控制十分方便，并且可控参数多，益于柴油机燃烧过程的全程优化；2.采用共轨方式供油，喷油系统压力波动小，各喷油嘴间相互影响小，喷射压力控制精度较高，喷油量控制较准确；3.高速电磁开关阀频响高，控制灵活，使得喷油系统的喷射压力可调范围大，并且能方便地实现预喷射、后喷等功能，为优化柴油机喷油规律、改善其性能和降低废气排放提供了有效手段；4.系统结构移植方便，适应范围宽，不像其它的几种电控喷油系统，对柴油机的结构形式有专门要求；尤其是高压共轨系统，均能与目前的小型、中型及重型柴油机很好匹配。
潍柴天然气发动机培训资料之三结构与工作原理
工程结算审计方案一、审计目的本次审计的目的是对工程结算过程中的成本、质量、合规性等方面进行审计，确保工程结算结果的真实性、合理性和合规性，为工程结算提供可靠的数据支持，减少成本风险，保障工程质量，维护公司利益。
二、审计范围1. 工程合同2. 工程变更3. 施工合同4. 工程款支付5. 材料采购6. 劳务费用7. 其他相关费用三、审计方法1. 文件审查通过查阅相关合同、变更、施工合同、付款凭证、材料采购单、劳务费用清单等文件，了解工程结算的基本情况。
2. 记账凭证审查对工程结算涉及的记账凭证进行审计，查验其真实性、完整性及合规性。
3. 财务数据比对对工程结算中的成本、质量、合规性等数据进行财务比对，确保工程结算数据的准确性和可靠性。
4. 实地核查对工程施工现场进行实地核查，了解实际情况与工程结算是否一致，如有不一致地方，需要进一步查核原因。
5. 询证工作与工程项目相关方进行询证，核实工程结算数据的真实性及合规性。
6. 专项审计根据工程结算过程中的特殊情况，进行专项审计，确保审计结果的全面性和可靠性。
四、审计重点1. 工程结算成本的真实性和合理性。
2. 工程质量的合规性和可靠性。
3. 合同约定的付款情况是否符合实际情况。
4. 工程变更是否合规并符合合同约定。
5. 材料采购的真实性和合规性。
6. 劳务费用的合规性和可靠性。
7. 其他相关费用的真实性和合规性。
五、审计程序1. 制定审计计划2. 文件审查3. 记账凭证审查4. 财务数据比对5. 实地核查6. 询证工作7. 专项审计8. 编制审计报告六、审计报告审计报告应包括审计结论、审计意见、审计建议等内容，展现审计发现的问题及建议解决方案，为公司提供决策参考。
七、审计结果落实审计报告完成后，需要及时落实审计建议，整改工程结算中发现的问题，并建立长效的内控机制，确保工程结算的真实性、合理性和合规性。
综上所述，本次工程结算审计方案将从文查审核、财务数据比对、实地核查、询证工作等多个方面对工程结算进行全面审计，以确保审计结果的真实性和可靠性。
潍柴天然气发动机结构及工作原理
潍柴天然气发动机结构及工作原理
一、发动机机械系统
潍柴天然气发动机机械系统主要由活塞、连杆、曲轴、曲轴销等组成，再经过一些减振装置和润滑系统而构成整个机械系统。
活塞的作用是将曲
轴的能量转换为机械能量，曲轴的动作分为由连杆传动活塞上升，压缩，
膨胀，排放4个动作，从而使活塞一上升一下降，产生往复运动。
二、发动机燃料系统
潍柴天然气发动机燃料系统主要由燃料油泵、燃油喷嘴、燃油过滤器、分析器、喷射系统、开关等组成。
其中，燃料油泵的功能是将燃料从燃油
箱抽取到燃油喷嘴，喷嘴的功能是将燃油燃烧，并将燃油的燃烧产生的热
量转换为机械能量，燃油过滤器的功能是将燃油中的杂物过滤，减少燃烧
过程中发生的污染，分析器的功能是监测并将发动机的排放量控制在允许
范围之内，喷射系统的功能是将燃油准确地喷射到活塞上，从而使发动机
达到最优性能。
潍柴天然气发动机培训资料之基础知识结构及工作原理
第四代天然气发动机使用HPDI缸内喷射技术
技术特点:1、缸内燃气直接喷射； 2、超稀薄燃烧；3、保持原柴油机动力性水平；4、能够达到欧Ⅴ更高排放要求；5、燃料消耗低。 典型系统：WESTPORT 不足之处：成本较高。
燃气发动机基础知识（与柴油机区别）
燃气发动机基础知识（燃烧特点）
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。
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。
燃气发动机基础知识（燃烧特点）
4、天然气发动机闭环控制，不易失火失火即发动机不点火。混合气浓度过浓或过稀都会导致天然气发动机出现失火，失火后发动机动力性下降，排放性能恶化。天然气发动机的失火极限范围为： 0.7＜λ＜1.6 。过浓的混合气导致高的碳氢排放和高的排气温度；过低的稀燃导致高的碳氢排放并降低发动机功率和高的燃气消耗，排气中增加的碳氢含量，使稀燃氧传感器错误的判断发动机过浓，闭环控制更稀，发动机失火和驾驶性进一步恶化。防止失火采取的措施及失火产生的可能原因有：1、发动机标定时包含了失火极限以防止最初的失火；2、高湿度使得失火的余度降低；可能是点火系统零部件失效所致。
潍柴天然气发动机电控系统技术培训
• 压缩比比柴油机的小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同。 柴油机压缩比17:1,天然气发动机11:1。
• 增加了信号发生器，用于判缸和测量发动机转速。 • 增加了混合器和节气门，使燃气和空气在混合器中充分混
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
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节气门
对于柴油机 燃料 = 功率 由于预混的CNG 不能同柴油机同样程度的稀燃， 必须通过其他方式限制发动机动力
柴油机 稀
汽油机
当量比
浓
CNG
天然气稀燃发动机
节气门为控制空气流动的装置
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增压器
由于稀燃混合物导致的低马力（比当量比稀 35％）需要更高空气密度 增压 (MAP) = 功率 增压器性能 = 发动机性能
Tachometer Drive Fuel Gauge Drive MIL Spark Fire/Dwell/Index
Diagnostic Tool (Laptop) J1708/J1587 Vehicle Link
Battery -
Slide 8
天然气发动机
增压中冷
节气门前燃料气体
Air
混合
节气门控制混合气 点燃式
潍柴天然气发动机 燃气电控系统介绍
Slide 1
内容
气体发动机简介 天然气发动机与柴油机的区别 Woodward OH1.2系统简介
气体发动机特点OH1.2控制系统介绍
系统工作原理介绍 子系统介绍 各子系统零部件介绍
Slide 2
天然气发动机与柴油机的区别
潍柴天然气发动机结构及工作原理
潍柴天然气发动机结构及工作原理
1.结构
1.1气缸体和气缸盖：气缸体是发动机最重要的部分之一，用于容纳
气缸和阀门机构。
气缸盖则用于封闭气缸顶部并连接气门机构。
1.2活塞与气缸：活塞是发动机的运动部件，通过连杆连接到曲轴上。
它在气缸内上下运动，从而将燃气进行压缩和爆燃。
1.3曲轴箱：曲轴箱是发动机的底部部件，用于容纳和支撑曲轴。
它
还承载了发动机的润滑系统和油底壳。
1.4连杆：连杆连接活塞和曲轴，将活塞的上下直线运动转化为曲轴
的旋转运动。
1.5气门机构：气门机构主要由凸轮轴、气门和气门弹簧等组成。
通
过凸轮轴的旋转，气门打开和关闭，以控制进气和排气。
2.工作原理
2.1进气阶段：当曲轴转动时，活塞向下运动，气缸内产生负压，进
气门打开，将新鲜空气和预混合好的天然气燃料混合物进入排气门。
2.2压缩阶段：当活塞运动到上止点时，气门全部关闭。
此时曲轴继
续旋转，活塞向上运动，将混合气体进行压缩，使燃料更易燃烧。
2.3燃烧阶段：当活塞接近上止点时，点火塞产生火花，点燃混合气体。
燃烧产生的高温高压气体使活塞向下运动，推动曲轴旋转。
2.4排气阶段：当活塞再次接近下止点时，排气门打开，燃烧产物通
过排气门排出。
通过以上四个阶段的循环，潍柴天然气发动机能够持续提供功率，并将燃料燃烧产生的能量转化为机械能供应给车辆进行运行。
潍柴天然气发动机结构与工作原理
LNG发动机工作原理图
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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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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！
湿度补偿时，软件中的相关数据需要准确标定。
天然气发动机结构特点（电气原理图）
天然气发动机结构特点（点火系统） PCM128-HD
V+
Trigger触发信号 Reset复位信号 IMON
V+
V+
EDM-HD
天然气发动机点火系统（信号发生器）
作用：发动机控制模块（ECM）通过发动机转速来控制 其他参数，包括：进气量、燃料量、点火提前角等。这些参 数的控制要求发动机控制模块（ECM）精确地知道发动机的 凸轮轴位置（如应知道哪一缸发火）和发动机转速。
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
天然气发动机空气供给系统（废气庞统控制阀）
废气控制阀PWM信号： 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左右下趋向关闭，从而使 增压器工作的排气能量增多，增压压力升高。
天然气发动机燃气供给系统（滤清器）
作用：保持出口燃气在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，冷却液的 进口与出口不能接反，进口处有“IN”标记，出口 处有“OUT”标记。
天然气发动机空气供给系统（TMAP传感器）
安装在电子节气门之前 • 仅用来测量压力 • 作为计算进入发动机空气流量的修正参数，对涉及燃 气量修正的充气效率(VE)提供基准 • OH2.x系统中，有许多错误代码的判断需要PTP参数 作为参考。 （如：SFC331,371,372,373,491） 注意事项：可以和TMAP传感器互换，但线束不能插错。
内冷油道喷 油入口
采用加大内冷振荡油道活塞
内冷油道连杆小 头喷油口
内冷油道喷 油出口
1、可以多带走30%的热量；2、更高的进气紊流，可以提高燃烧速度10%；
3、最高爆发压力为10Mpa，对曲轴及轴瓦的磨损更低。
第 6页 共 页
天然气发动机结构特点（专用活塞环）
优点： 1、刮油量大 2、耐磨性能好 3、传热性能好
功能
序号 护套针脚 ECM针脚
功能
脚
脚
1a
J1A22 自动变速箱信号
15 r---120 J1C2
空调信号
2b
J1C5 PTO开关（远程油门开关） 16 s
J1A23
排气制动电磁阀信号
安装：转速传感器和信号轮之间的间隙应足够的小，以保 证发动机在最低转速时能产生波幅大于1V的电压信号。安装 时，盘车至一缸压缩上止点，传感器齿盘上的TDC标志对准 CAM传感器的中心（使齿盘上的刻线竖直），齿盘的信号齿 与传感器之间的间隙为1±0.5mm 。
信号盘应可靠固定，以保证信号盘和发动机的相位关系不 会改变。信号盘通常有一个标记齿（和其它齿不均匀分布） 用来确定发动机旋转的绝对位置。
调整：准确的点火提前角度需用点火正时灯测量。
天然气发动机点火系统（点火控制模块）
ECU 点火控制: • 电控单元对点火时刻控制为开环控制，无反馈 • 点火提前角从程序中查表，此表坐标为RPM/MAP • 水温（ECT）对查表所得数值有一定补偿
天然气发动机点火系统（高压线圈）
• 感应式点火线圈在初级线圈使用线圈匝数储存电流， • 次级线圈部分含有更多的线圈匝数，从而产生变压器功能（电压升高）
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 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 射量.
安全性: 燃气需要电磁阀控制燃气的开断
有效加热 喷嘴喷
混合 器
气瓶
切断阀
滤清器
稳压器
热交换器 节温器 FMV燃料计量阀
天然气发动机结构特点(专用气门及座圈)
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 第 4页 共 页
天然气发动机结构特点(专用气门密封套)
气体机专用气门密封套 1、提高对气门杆的密封性能 2、有效降低机油消耗。
第 5页 共 页
天然气发动机结构特点（专用活塞） 内冷油道
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。
增压控制逻辑为:
MAP < 设定增压压力, DC％ 增加；
MAP > 设定增压压力, DC％ 减少。
弹簧力方向
天然T气MA发P动传机感空器气供给系统（TMAP传感器）
• 安装在电子节气门之后。 • 集成压力温度的传感器 • 用途
– 燃料喷射计算 – 增压控制 • 压力传感器 – 测量进气管绝对压力 – 测量范围从真空到增压压力 • 温度传感器 – 测量进气歧管温度 注意事项：可以和PTP传感器互换，但线束不能插错。
第 7页 共 页
天然气发动机结构特点（专用排气管）
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℃
第 8页 共 页
天然气发动机结构特点（专用增压器）
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
第 9页 共 页
天然气发动机结构特点（燃气供给系统）
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，发动机 转速和输出扭矩都将受限制。当发生其他某些故障时，ECU也进入跛行 回家模式。
天然气发动机空气供给系统（增压压力示意图）
发动机排气能量
增压后空气
天然气发动机空气供给系统（氧传感器）
作用：稀薄燃烧闭环控制传感器，通过测量排气成分中氧分 子浓度，把此信号传给ECU， ECU 判断混合气的实际 空燃比相对于设定值是稀还是浓，并相应控制喷气量的 增减，从修正空燃比。
安装位置要求： 1）安装在离增压器出口或排气弯管下游3～5倍排气管直 径的地方。 2）氧传感器不能安装在排气管弯管处。 3）如果车辆安装有排气制动装置，氧传感器必须安装在此 装置的后方 4）满足上述前提下，氧传感器尽量靠近增压器。 5）氧传感器线束及接插件应尽量远离排气管，不能有被烧 结的可能。 6）氧传感器的安装座面不能太高，焊接在排气管上的氧传 感器螺座高度要小于10mm，以保证氧传感器头部能完 全伸入排气管。
第 12页 共 页
天然气发动机燃气供给系统（电磁阀） 第 13页 共 页
天然气发动机燃气供给系统（稳压器）
✓最大进口压力：28bar ✓出气压力范围：7～14bar ✓工作温度：-40℃～75℃ ✓注意箭头所指的气流方向 ✓压力表安装在出气端 ✓怠速时调整NGP为8.2bar
第 14页 共 页
天然气发动机燃气供给系统（热交换器）
水浴式汽化器安装位置不高于发动机出水管 第 35页 共 页
天然气发动机结构特点（整车接口） 第 36页 共 页
天然用针脚； 蓝颜色字体为一般用户选用针脚；（例如带空调、排气制动） 黑颜色字体为特殊车辆选用针脚；（例如使用自动变速箱、远程油门）
序号 护套针 ECM针
天然气发动机燃气供给系统（混合器）