锡柴LNG天然气发动机培训教材(Econtrol系统)(1)

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冷却液温度传感器
结构：负温度系数的热敏电阻， 其使用范围为40~130℃。 功用：主要用于测量发动机冷却 液的温度，从而进一步精确控制 天然气的供给量。 安装位置：安装在节温器体上 工作原理：把温度信号转化为电 压信号，温度升高，电压减小， 二者之间成反比线性关系，然后 送给ECU，由其进行相关比较，运 算后控制执行器的动作。
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二、天然气发动机主要零部件结构及特性
1、燃料供给系统 l 高压燃料切断阀部件 l 高压减压器 l 低压电磁阀部件 l 电控调压器部件（EPR 阀） l 混合器部件 l 电子节气门 2、点火系统 点火线圈 火花塞 3、增压压力控制系统 废气旁通控制阀 防喘振阀 空气调压器 4、传感器 5、电子控制模块
中低压减压器 中低压减压器是一个两级减压的调节器， 其功能将稳定的压力输送到电控调压器， 便于其进行压力调节。
中低压减压器
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电控调压器部件
工作原理：该零件内部有一控制芯片， 该控制芯片接受来自ECM的控制指令， 通过高速电磁阀控制天然气气量，从 而实时有效控制空燃比。 作用：控制天然气喷射量 电控调压器
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目
录
一、锡柴LNG发动机结构及原理
二、锡柴LNG发动机主要零部件结构及特性
三、LNG发动机使用维护与保养
四、LNG发动机故障诊断
五、LNG发动机常见故障诊断排除
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一、锡柴LNG发动机结构与原理
1、LNG发动机系统原理图 2、电控发动机工作原理
3、LNG发动机控制系统
4、LNG发动机系统原理
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Econtrol稀燃控制系统具有以下特点： l 驾驶性能及在满足排放要求前提下的燃料消耗经 济性最优化 l 环境适应性好，即对不同海拔高度、燃料气质、 湿度和环境温度的适应性最好。 l 可靠性和耐久性非常高 l 热负荷接近柴油机 l 发动机排放最好，有利于降低车辆后处理成本。 使用氧催化器可达欧Ⅲ至欧Ⅴ排放， 使用SCR可达欧 Ⅳ排放标准。 l 是高功率密度、高耐久性能的增压发动机的最合 适的选择。
节气门前进气压力传感 器(PTP)
节气门后进气压力传感 器（MAP) 进气温度传感器(MAT)
测量进入混合器的空气的压力。
测量中冷后的压力，结合发动机转速、排量、充气效率，利用速度密度 法即可计算出混合气流量。 测量中冷后进气温度，与进气压力一道计算出混合气流量。
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氧传感器
作用：通过检测排气中氧分子浓度，从而测 得燃烧时的空燃比，ECM根据测量所得的空 燃比修正燃气供给量。 安装要求：要求在离增压器出口或排气弯管 下游3~5倍排气管直径（大约250-400mm）的 地方，焊接一个氧传感器安装座，供安装氧 传感器用。 氧传感器应安装在排气管远离发动机一侧 （不能安装在排气管下方），传感器线束走 向应尽量远离发动机和排气管，并可靠固定； 氧传感器不能安装在排气管转弯处；氧传感 器在满足前面的要求的情况下尽可能靠近涡 轮增压器；如果有排气制动阀，氧传感器应 安放在排气管制动阀的下游；氧传感器的安 装位置处不能进雨水；氧传感器和发动机之 间最好有隔热罩等隔热装置。 氧传感器
安装要求：由于该部件内部有控制芯 片，应避免高频振动。该部件自带减 震软垫，切勿自行拆卸。电控调压器 出气口中心水平高度不能低于混合器 进气口中心高度，电控调压器天然气 出气口离混合器天然气进气口距离要 求控制在500mm以内。目的是为了让天 然气中的杂质流到混合器中随着空气 进入缸内燃烧掉，保持调压器内清洁， 并且保持天然气供给响应速度快。
通过测量进气压力、温度、湿度，并根据所测得的湿度、压力来修正实 际控制空燃比和天然气供给量，使发动机运行在最佳状态。
测量冷却水温度，修正来自百度文库火提前角、空然比及怠速车速等参数。水温失 控的情况下限制发动机的功率，从而保护发动机。 电控调压器出口处的天然气温度，ECM根据测量到的温度、压力等参数以 及所需要的目标空然比计算出需要提供给发动机的天然气供给量。
注：需定期检查曲轴转速传感器是否有铁屑 等杂质附着在传感器表面，如有需及时清理。
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注意事项： 1）转速传感器与飞轮顶面间的间隙（1.0±0.5）mm ，更换传感器后必须 以塞尺进行检查确认，如果超出范围，则需进行适当的调整； 2）在转速传感器附近，不能放置磁电设备或大电流电线。 3）转速传感器即将装入发动机之前，传感器的外包装不可以去掉； 4）转速传感器只能通过按压装入安装位置，不可敲击传感器； 5）转速传感器的紧固螺钉的旋紧扭矩为：（8±2）N·m。
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传感器参数： 内置湿度、温度、压力传感器 工作环境温度：-40~105℃ 安装螺栓：2xM6x1 拧紧力矩：最大3.3N·M
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进气压力温度传感器
作用：通过测量中冷后的压力、温度， 结合发动机转速、排量、充气效率，利 用速度密度法即可计算出混合气流量。 安装要求： 按零件要求安装在电子节气门下游的进 气管上，安装时尽可能让传感器温度、 压力探头置于混合气气流中，以测量出 正确的值。
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火花塞
作用：接收来自点火线圈的高电压，产生火 花，点燃天然气。
安装要求：安装时拧紧火花塞，拧紧力矩： 30N·M。拧紧火花塞必须使用专用火花塞套 筒。由于高压电源会在接触表面产生电弧， 弹簧与火花塞头部接触的部位受热氧化，导 致接触部位电阻过大，分压作用过大导致火 花塞点火能量降低，严重时会导致失火。所 以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞 头部涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶 瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶 套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。
压力 传感 器
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废气旁通控制阀工作原理示意图
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防喘振阀
作用：当发动机突然减速时，通过喘振阀通 气软管将节气门后的低压压力传递到防喘振 阀压力反馈接头上，打开喘振阀单向截至膜 片，使增压器压气机前后压力平衡，避免增 压器喘振，保护增压器。 安装要求：该零件共有三个接口。通过喘振 阀通气软管连通防喘振阀和进气管压力，另 外两个φ 25外径的接口分别连接增压器前进 气管和增压器后进气管。一般使用两个防喘 振阀，安装时进出气口均为反装。防喘振阀 两端内径φ 25的连接管由整车厂配套。
锡柴LNG发动机培训
销售公司用户服务室 二0一一年十一月
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什么是LNG？
LNG就是液化天然气（Liquefied Natural Gas）的简称，LNG是通过在常压下气态的天然气冷 却至-162℃，使之凝结成液体，主要成分为甲烷， 在液化过程中去除了石油类和其他杂质，纯度更高， 本质上与CNG（压缩天然气）没有差别。天然气液 化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值 大、性能高的特点。
NGK火花塞电极间隙为：0.48±0.08mm
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进气压力控制系统
废气旁通 控制阀 增压器 旁通阀
空滤
增压器
增压中冷后进歧管
整车 储气 筒
空气调 压阀
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废气旁通控制阀
工作原理及作用：通过控制废 气旁通阀的占空比，控制废气 旁通控制阀的出口压力，从而 控制发动机的增压压力。采用 该技术能有效提升发动机低速 扭矩，满足公交车频繁起步的 工作要求。 安装要求：安装在散热条件较 好的低温区，保证零部件可靠 性。
防喘 振阀
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传感器功能汇总
传感器
凸轮轴位置传感器 曲轴位置传感器 氧传感器
功能
判缸，计算曲轴位置，同时测量曲轴转速。用于控制发动机的点火提前 角、空然比、增压压力等等参数。 检测排气中氧分子浓度，从而测量燃烧时的空燃比，ECM根据测量所得的 空燃比修正燃气供给量。
大气环境传感器
水温传感器 天然气温度传感器
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曲轴转速传感器、凸轮轴转速传感器
结构：磁脉冲式 功用：转速传感器用来采集柴油机转速信号 以便ECU计算循环供气量，还可提供曲轴位 置信号以便ECU对点火正时作出准确控制， 凸轮轴转速传感器用来作为转速信号计算曲 轴转角的基准信号，可进行判缸。 安装位置：飞轮壳上与机体上 工作原理：把采集到的信号分别转化为电脉 冲信号并送到ECU供其进行数据处理。
销售公司 汽化器
燃料供给系统
稳压器
天然气瓶
天然气滤清器 低压电 磁阀
电子节气门
电控调 压器 混合器
中低压减压器
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汽化器：通过吸收热量， 把LNG转变为气态。 汽化器 稳压器：把汽化器之后的 压力降低。 为了保证发动机顺利启动， 怠速稳定，建议此稳压器 的压力设定为5公斤至6公 斤。
稳压器
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LNG发动机系统原理图
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监测发 动机工况 l 将信息 传至控制 器
l
接收并分 析输入信息 l 决定如何 调整发动机 l 发出指令 至执行器
l
接收控 制器指令 l 按指令 改变喷油
l
传感器
控制器ECU （含微机与 控制策略）
执行器
发 动 机
LNG发动机电控系统的概念图
点火线圈 凸轮轴位置传感器 曲轴位置传 感器 节气门前进气 压力传感器 节气 门后进 气压力传感器 (MAP\MAT) 水温传感器
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大气环境传感器
作用：通过测量进气压力、温度、湿度，并 根据所测得的湿度、压力来修正实际控制空 燃比和天然气供给量，使发动机运行在最佳 状态。 安装要求：该传感器要求安装在空气滤清器 和增压球之间的空气管路上。为保证环境传 感器测量值正确，安装时必须保证传感器底 平面4个湿度测量小孔不被挡住，并且该传感 器湿度、压力探头必须置于气流中以测量正 确值。
电 子 节 气 门
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点火系统
点火线圈
电瓶
火花塞
ECU
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点火线圈
作用：接收来自ECM点火指令，产生高电压并将 高电压传递给火花塞，产生火花，点燃天然气。 点火线圈能根据ECM指令控制点火时刻，使发动 机实现低排放、低气耗。 安装要求：安装时拧紧点火线圈安全螺栓，以 保证点火线圈胶套内弹簧与火花塞头部紧密接 触。由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹 簧与火花塞头部接触的部位易受热氧化，导致 接触部位电阻过大，分压作用过大导致火花塞 点火能量降低，严重时会导致失火。所以安装 火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部与点 火线圈弹簧结合部位涂抹导电膏。在胶套与火 花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂， 以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。
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输 出 控 制
氧传感器
电控调压器
电子节气门
废气旁通 控制阀 燃料切 断阀
大气环境 传感器
中央控制器
电子油门踏板
LNG发动机控 制系统示意图
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LNG发动机系统原理 从LNG发动机工作原理图可看出，该发动机基本原理为： -162℃的LNG从储气钢瓶出来，经过天然气滤清器过滤后，经 汽化器进入稳压器（又称减压器），再经过低压电磁阀进入 发动机。LNG由液态变成气态的过程中需要吸收大量的热量， 为防止汽化器结冰，从发动机将发动机冷却液引出到汽化器 对燃气进行加热。流经稳压器的气态天然气再经过低压电磁 阀进入电控调压器（电控调压器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ECM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，ECM根据氧传感器的反馈信号和控制MAP 及时修正天然气喷射量。
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混合器部件
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。 安装要求：调压器出气管安装在 混合器天然气入口处，安装时锥 螺纹部分必须使用螺纹密封胶以 防止漏气。注意拧紧螺栓以防止 漏气。
混合器
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电子节气门 工作原理及作用：通过控制 蝶阀的开度，控制进入缸内 的混合气的量，从而控制发 动机的转速和负荷。驾驶者 通过油门踏板，将动力需求 传送给ECM，ECM接收到油门 踏板信号后，根据发动机运 行工况控制电子节气门开度。 通过控制蝶阀开度，控制怠 速转速和调速特性曲线。 安装要求：安装电子节气门 时，驱动电机轴线必须保持 水平方向。
低压电磁阀部件
工作原理及安装要求：
工作原理：由线圈驱动芯阀，由ECM 控制其开合，停机状态下处于常闭状 态。 作用：及时切断或恢复燃料供给。
安装要求： 1）为有效防止高压电磁阀进气接头 与高压电磁阀结合部位漏气，安装该 接头时，必须使用螺纹密封胶有效密 封。 2）要求安装电控调压器上面。
低压电磁阀
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