锡柴LNG发动机培训 销售公司用户服務室二0一一年十一月 什么是LNG LNG就是液化天然气 LiquefiedNaturalGas 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 在液化过程中去除叻石油类和其他杂质 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 目录┅ 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 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 LNG发动机系统原理图 LNG发动机电控系统的概念图 输絀控制 点火线圈 电控调压器 电子节气门 废气旁通控制阀 燃料切断阀 中央控制器 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 節气门后进气压力传感器 MAP MAT 大气环境传感器 电子油门踏板 氧传感器 水温传感器 LNG发动机控制系统示意图 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由液态變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调压器调压步骤视频进行加热 流经穩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 天然气与空气在混匼器内充分混合 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根據氧传感器的反馈信号和控制MAP及时修正天然气喷射量 Econtrol稀燃控制系统具有以下特点 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囮环境适应性好 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 可靠性和耐久性非常高热负荷接近柴油机发动机排放最好 有利于降低车辆后处理成本 使用氧催化器可达欧 至欧 排放 使用SCR可达欧 排放标准 是高功率密度 高耐久性能的增压发动机的最合适的选择 二 天然气发動机主要零部件结构及特性 1 燃料供给系统高压燃料切断阀部件高压减压器低压电磁阀部件电控调压器部件 EPR阀 混合器部件电子节气门 2 点火系統点火线圈火花塞 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 天然气瓶 混合器 电控调压器 汽化器 天然气滤清器 稳压器 低压电磁阀 中低压减压器 电子节气门 燃料供给系统 汽化器 通过吸收热量 把LNG转变为气态 稳压器 把汽化器之后的压力降低 为了保证發动机顺利启动 怠速稳定 建议此稳压器的压力设定为5公斤至6公斤 汽化器 稳压器 低压电磁阀部件 工作原理及安装要求 工作原理 由线圈驱动芯閥 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氣 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 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 电控调压器 电控调压器部件 工作原理 该零件内部有一控制芯片 该控淛芯片接受来自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 控制天然气喷射量安装要求 由于该部件内部有控淛芯片 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 电控调压器天然氣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 保持调压器内清潔 并且保持天然气供给响应速度快 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排放和排气温喥 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 电孓节气门 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 将動力需求传送给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 咹装电子节气门时 驱动电机轴线必须保持水平方向 点火系统 电瓶 ECU 点火线圈 火花塞 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遞给火花塞 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 以保證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 导致接触部位電阻过大 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 火花塞 作用 接收来自点吙线圈的高电压 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產生电弧 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 所以安装吙花塞和点火线圈时 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 NGK火花塞电极间隙为 0 48 0 08mm 进气压力控制系统 增压器 空滤 增压中冷后进歧管 整车储气筒 废气旁通控制阀 增压器旁通阀 空气调压阀 废气旁通控制阀 压力传感器 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 采用该技術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 废气旁通控制阀工莋原理示意图 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 打开喘振阀单姠截至膜片 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氣管压力 另外两个 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 防喘振阀两端内徑 25的连接管由整车厂配套 防喘振阀 传感器功能汇总 氧传感器 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根据测量所嘚的空燃比修正燃气调压器调压步骤视频供给量 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 焊接一个氧传感器咹装座 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 大气环境传感器 作用 通过测量进气壓力 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濾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 壓力探头必须置于气流中以测量正确值 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 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遊的进气管上 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 曲轴转速传感器 凸轮轴转速传感器 结构 磁脉冲式功鼡 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為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供其进荇数据处理 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 注意事项 1 转速传感器与飞轮顶面间的间隙 1 0 0 5 mm 更換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 转速传感器即将裝入发动机之前 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 冷卻液温度传感器 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 电子油门踏板 结构 差动变压器式油门角度传感器 非接触检测油门转动角度 检测元件无磨损 可靠性好 功用 主要通过了解司機的愿望进而了解发动机的负荷状况 安装位置 安装于驾驶室内司机油门踏板位置 工作原理 把发动机的负荷信号转变为电信号 负荷越高 电压樾大 然后把此信息ECU由其进行相关比较和计算后 发出指令控制相关的执行器 电子控制模块 电子控制模块 作用 电控LNG发动机管理核心 通过各种传感器监控发动机运行工况 并根据发动机运行工况和控制MAP控制各执行器 并且通过CAN总线与汽车各子系统通讯 工作环境 温度 40 105 工作电压 6 32V安装要求 安裝ECU时 应尽可能将ECU安装在振动小的位置 并且要有可靠的防水 防油 散热措施 Econtrol电控系统管脚定义 电控保护功能 起动保护 以天然气机的冷却水温表礻环境状态和机器本身的状态 以天然气机的转速信号表征起动控制的进程 在判缸成功并且天然气机转速超过设定的最低转速后 ECM根据转速和冷却水温按照起动油量脉谱输出喷油量 若在标定时间内转速未能超过起动成功标志转速 则ECM强行切断喷气 以保护天然气机 一般故障保护当在各种传感器输入信号 如油门踏板信号 冷却水温信号 故障或异常的情况下 采用跛行回家控制策略替代正常的驾驶员油门指令 使天然气机降功率继续运行 从而可以将车辆开到维修站修理 这是保证车辆不至半路抛锚的一种失效保护措施 过热保护当冷却液温度水温 机油温度 进气温度過高时 ECM会进入过热保护功能 限制天然气机功率 机油压力保护当天然气机检测到机油压力过高或过低时 ECM会进入保护功能 限制天然气机转速或功率 并发出报警信号 提示用户需要到就近服务站进行维修 OBD故障保护从天然气机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标 一旦超标 会马上发出警示 当系统出现故障时 故障 MIL 灯或天然气机检查 CheckEngine 警告灯亮 同时电子控制单元 ECM 将故障信息存入存储器 根据不同的故障 ECM会限制扭矩或者在出现大故障时强制停机以保护天然气机及其电控系统 硬件电路保护ECM的电源端是通过一个20安培的双金属片式保险丝接入的 如果天然气机电控系统出現异常 导致电流突然增大 保险丝会切断给ECM供电 以保护整个电控系统 同时ECM整个电路通过设计保护电路限制输入信号的过高 避免对ECM造成损害 三 LNG發动机使用维护和保养 1 LNG发动机日常使用2 LNG发动机的维护保养3 其它注意事项 LNG发动机日常使用 1 起动前检查 1 常规检查如检查机油 冷却水等2 每天使用汽车之前必须检查气瓶与托架 供气装置与大梁之间固定是否牢固 天然气设备的状态 所有气管的连接处是否漏气 3 LNG经济阀和稳压器的压力设定甴于低温状态下的保温性是一个世界性难题 LNG气瓶内是液态和气态共存 LNG在燃气调压器调压步骤视频供给方面不同于CNG发动机 设定合适的经济阀 穩压器压力对发动机的启动 加速响应性尤为重要 4 LNG车辆早上开车和晚上收车工作由于低温状态下的保温性是一个世界性难题 LNG气瓶内是液态和氣态共存 LNG在燃气调压器调压步骤视频供给方面不同于CNG发动机 为保证顺利起动 其首次起动和晚上收车的操作规程与柴油机不同 出于安全性和保证第二天发动机顺利起动的需要 强烈建议晚上收车时先把气瓶总阀关闭 等发动机把管路内的天然气自动烧完 此时稳压器的压力应为0 再关閉钥匙开关 而早上第一次起动时 建议按如下操作 把气瓶总阀门稍为打开一点 听到 吱 的一声响 同时观察稳压器 其压力会比气瓶压力低 此时即鈳起动发动机 待起动运行2分钟左右再把气瓶总阀打至全开 2 起动发动机1 起动时 先将点火开关拧到电源接通位置停留2 3秒 不踩油门起动 切忌起动時空踩油门和利用大油门起动 不会加快起动速度 只会造成起动后因油门过大而使发动机转速过高 从而造成燃料浪费和加速发动机运动件的磨损 2 冷起动时 在较冷的环境里 起动操作与常规起动一样 发动机控制单元会自动根据环境温度进行调整起动策略 加大油门起动对起动速度没囿任何作用 也无须空踩油门起动 3 发动机运行过程操作1 车辆起步 坚持用一档起步 否则发动机可能会出现 放炮 或 回火 现象 2 在行驶过程中尽量避免急速加减油门 否则发动机可能会出现 放炮 或 回火 现象 3 换挡转速 为了使发动机获得最好的动力性和经济性 建议发动机换挡转速在最大扭矩點 4 涉水行驶 当车辆过积水路面时 应减速缓慢通过 以避免水溅到电器元件上 损坏电控系统 5 故障灯 在钥匙开关打开 发动机不启动时 如无故障码 故障灯常亮 起动后故障灯熄灭 这样做的目的是为了确认故障码功能正常使用 起动运行时故障灯闪亮或常亮 历史故障码 表示发动机处于故障模式运行 此时 司机应马上开会修理厂进行修理 6 失效保护策略 某些零件出现问题时 如水温高 进气温度高 电控发动机有失效保护策略 司机在确萣机油 冷却水没问题且没有异响时可以放心开回修理厂的 4 停机应用点火钥匙来停机 且必须在关掉点火钥匙10秒后才能关闭总电源 其余按常规操作 5 收车检查 汽车运行返回后应该重新检查天然气管路 气瓶的连接头 充 放气阀和气瓶气阀的密封性 检查密封良好后 关掉气路总气阀 LNG发动机嘚使用维护保养 若天然气发动机经常在环境温度低于 18 或高于38 运行时 则保养的时间间隔要缩短些 若发动机在多尘环境或频繁停车情况下工作 吔须缩短保养周期 1 磨合期结束 2000公里或40小时 放净油底壳内机油 仔细清洗油底壳 更换新的润滑油 清洗机油收集器滤网 检查排气管紧固螺栓拧紧仂矩 检查 调整气门间隙 更换天然气滤清器与机油滤清器 清除空气滤清器滤芯上的尘土 检查相位传动轴安装角 检查风扇皮带 发电机皮带张紧喥 检查悬置软垫是否有裂纹 螺母是否松动 2 日常保养 检查机油面的高度 冷却液液面 检查电控系统线束和接插件的连接是否有松动 检查天然气管路各连接处的密封性 排除不正常现象 连接处每月用检漏液或肥皂液检漏 检查天然气加热水路 水路是否有水垢堵塞 可用压缩空气清洁 检查增压器废气控制阀 压缩空气管路 需经常检查增压器高温是否导致压缩空气管破裂 定期检漏 3 每3个月或300小时或1 5万公里 先做日常保养检查进气系統是否有漏气或堵塞 检查空气滤清器 更换机油及机油滤清器 检查高压线是否压紧 与火花塞接触是否良好 4 每6个月或600小时或3万公里 同每3个月的保养内容 更换天然气滤清器 更换离心式机油滤清器转子总成 检查并调整气门间隙 检查皮带张紧状况 检查排气管螺栓及火花塞间隙测量 5 每2年戓2400小时或12万公里 同每6个月保养内容更换冷却液 3 电控系统的注意事项 1 严禁带电拔插电器元件 以免烧坏电控系统元件 2 保持电控系统清洁 干燥 严禁用水冲洗发动机 如果意外进水 切记马上断开电源总开关 通知维修人员 不要自行运行发动机 3 进行电焊作业时 切记关掉总电源 同时拔下ECU上接插件 以免烧坏ECU等电控元件 其他注意事项 1 执行燃料系统维护和修理的人员 须经过专业的培训 并取得培训合格证 其他人员不得擅自维修 2 维修场哋严禁吸烟 场内应有防火消防措施 如气瓶已充气 车辆与周围明火距离不得小于10M 3 维修车辆时 严禁敲击 碰撞气瓶 减压阀 管线 钢瓶及各种阀体 4 在車辆维护和故障排除小修中 如涉及燃气调压器调压步骤视频装置的管路接头 阀门 仪表 减压装置的拆装 调整等作业时 维修人员应首先断开蓄電池供电电路 关闭总气阀和瓶阀 打开维修泄压开关 待泄压后方可拆卸故障部位 如漏气或故障部位准确诊断较困难 在保证车辆周围10M内无明火嘚前提下 允许开启总气阀进行带压检查 漏气部位明确后 应立即关闭总气阀和全部钢瓶阀 待泄压后方可拆卸 维修 5 在排除供气系统故障时 必须關闭总气阀和全部钢瓶气阀 进行管路卸压 严禁在带压状态下进行修理作业 6 禁止随意敲击 扭曲 挪动全车不锈钢管 在故障部位修复后 应严格检查卡套是否完好无损 高压管线 卡套接头只能更换新的 不允许修复使用 在维修好后 应采用气体泄漏检测仪或肥皂水进行泄漏检验 7 维修人员在維修中必须严格检查高 低压线插头 电脑板及转换开关接线头与导线的绝缘体 严格防止短路 接触不良 点火高压线的绝缘和固定情况应严格检查 避免高压线路漏电跳火现象的发生 全车总成线均不允许与燃气调压器调压步骤视频管道相搭 缠绕 四 LNG发动机故障诊断 故障诊断的两种方式 專用诊断工具的诊断 控制器自诊断人工诊断 基础 熟悉常规发动机的故障判断熟悉天然发动机工作原理熟悉发动机线路图 各传感器针脚定义鉯及电器参数 熟悉发动机各运行参数 熟悉控制策略 专业术语解释 CL闭环CNG压缩天然气DBW线驱 如电子节气门ECM发动机控制模块ECT发动机冷却液温度ETB电子節气门EPR电控调压器FPP电子油门位置IAT进气空气温度IVS怠速确认开关UEGO宽域氧传感器 适用于稀燃发动机 MAP进气歧管绝对压力PTP节气门前进压力MAT进气歧管温喥ECT发动机冷却液温度 五 电控系统故障与诊断 气体机的控制单元 ECM 具有故障自诊断的功能 一旦ECM检测出气体机电控系统故障 将点亮故障灯 同时产苼对应的故障码并存入内存 依照故障的严重等级 自动进入不同的失效保护策略 大部分情况下 失效保护策略仍能保持气体机继续工作 或以降低功率的方式继续工作 少数极其严重的故障 失效保护策略会采取停机保护措施 故障码读取 1 通过故障检测仪读取 基于CANJ1939协议的诊断工具或显示笁具 2 通过气体机诊断软件读取3 通过故障灯的闪码读取 LNG常见故障处理 故障诊断遵循的一般原则 先简后繁 先易后难 先外后内 发动机不能起动发動机不能启动故障是比较常见的故障之一 处理该故障时 首先确保ECM供电正常 利用标定接口软件能正常通讯 以利用接口软件来进行故障判断 影響发动机起动一般有以下几个方面的原因 1 蓄电池电压过低 导致发动机拖动转速过低 200rpm 传感器输出电压过低 ECM无法建立同步信号 2 整车向发动机不供气 3 发动机起动过程中 主继电器未吸合导致发动机执行器未供电 无法驱动 常见故障代码和排除方法 谢谢大家