CNG單燃料發(fā)動機培訓資料

玉柴機器股份有限公司

YuchaiMachineryCo.Ltd.玉柴CNG發(fā)動機(EControl系統(tǒng))培訓

CNG發(fā)動機(EControl系統(tǒng))控制原理及系統(tǒng)組成第一部分玉柴CNG發(fā)動機原理圖（EControl）電控調(diào)壓器

CNG發(fā)動機的工作原理

高壓的壓縮天然氣從儲氣鋼瓶出來，經(jīng)過天然氣濾清器過濾后，經(jīng)高壓電磁閥進入高壓減壓器，高壓減壓器的作用是將高壓的壓縮天然氣（工作壓力200bar-30bar）經(jīng)過減壓加熱將壓力調(diào)整至6bar-9bar。高壓天然氣在減壓過程中由于減壓膨脹，需要吸收大量的熱量，為防止減壓器結(jié)冰，須用發(fā)動機冷卻液在減壓器里對燃氣進行加熱。經(jīng)減壓后的天然氣進入電控調(diào)壓器，電控調(diào)壓器的作用是根據(jù)發(fā)動機運行工況精確控制天然氣噴射量。天然氣與空氣在混合器內(nèi)充分混合，進入發(fā)動機缸內(nèi)，經(jīng)火花塞點燃進行燃燒，火花塞的點火時刻由ECM控制，氧傳感器即時監(jiān)控排氣管內(nèi)尾氣的氧濃度，推算出空燃比，ECM根據(jù)氧傳感器的反饋信號和控制MAP及時修正天然氣噴射量。另外,ECM對增壓器的廢氣旁通閥的開度進行控制,使發(fā)動機的扭矩能滿足使用要求.

增壓器能提供一個和負荷相對應的增壓壓力,而增壓器的廢氣旁通閥可以通過調(diào)整經(jīng)過渦輪的排氣來調(diào)整增壓壓力。HDEPR系統(tǒng)利用廢氣旁通控制閥提供一個空氣壓力，經(jīng)過隔膜和推桿的推力傳遞來控制廢氣旁通閥的開度。整車給廢氣旁通控制閥提供的空氣壓力應為23.5Psig，它有一個壓力傳感器監(jiān)控著到隔膜的空氣壓力,這個壓力須等于由ECM計算出來的GWP命令值。通過對增壓壓力的控制,保證了發(fā)動機具有良好的扭矩曲線及良好的瞬態(tài)性能。

增壓壓力的控制

司機通過油門踏板傳遞一個電信號（油門位置命令）給ECM后，ECM將其轉(zhuǎn)換成一個負荷百分比命令。然后計算出要達到此負荷需要的MAP目標和TIP目標。ECM控制電子節(jié)氣門開度和廢氣旁通閥開度使實測的MAP值達到MAP目標。然后節(jié)氣門進行調(diào)整，校正節(jié)氣門前后的壓差，使TIP實測值達到TIP的目標值，在調(diào)整節(jié)氣門的過程中不斷調(diào)整廢氣旁通閥的開度，保持MAP的實測值和目標值一致。負荷的控制

HDEPR系統(tǒng)通過控制電控調(diào)壓器出口的燃料壓力來控制發(fā)動機的燃料供應量。EPR里有一個芯片，它接收從ECM傳來的燃料壓力指令（EPR燃料出口壓力和混合器入口處的空氣壓力之差），同時EPR內(nèi)的壓力傳感器測出這個壓差的實際值，并把這個燃料壓差情況傳遞給ECM。然后EPR內(nèi)的電機驅(qū)動調(diào)壓器內(nèi)膜片和杠桿來調(diào)整EPR出口壓差值，使這個壓差滿足ECM指令要求。同時ECM通過氧傳感器測量尾氣中氧濃度，從而測量混合氣空燃比。發(fā)動機控制系統(tǒng)不斷修正天然氣的供應量，實現(xiàn)全工況閉環(huán)控制，精確控制空燃比，使天然氣在缸內(nèi)燃燒最優(yōu)化。燃料的控制CNG發(fā)動機(EComtrol系統(tǒng))主要零部件介紹高壓減壓器:工作原理：通過壓力膜片克服彈簧阻力，帶動杠桿，調(diào)整節(jié)流孔的流通面積，從而控制減壓后的天然氣壓力。作用：通過節(jié)流和加熱，使高壓的壓縮天然氣減壓至6bar-9bar的低壓天然氣。安裝要求：1）安裝在底盤上位置不能高于發(fā)動機散熱器頂部

；2）豎直安裝且接反饋管一端朝上；3）進氣接頭螺紋部分必須使用螺紋密封膠，并且使用銅墊進行密封。CNG發(fā)動機(EComtrol系統(tǒng))主要零部件介紹低壓電磁閥：工作原理：由線圈驅(qū)動閥芯，由ECM控制其開合，停機狀態(tài)下處于常閉狀態(tài)。作用：及時切斷或恢復燃料供給。安裝要求：為有效防止高壓電磁閥進氣接頭與高壓電磁閥結(jié)合部位漏氣，安裝該接頭時，必須使用螺紋密封膠（如樂泰262），并且鎖緊接頭使銅墊略有變形，有效密封。

混合器:工作原理及作用：將天然氣和中冷后的空氣充分混合，使燃燒更充分、柔和。有效降低NOx排放和排氣溫度。安裝要求：調(diào)壓器出氣管安裝在混合器天然氣入口處，安裝時錐螺紋部分必須使用螺紋密封膠以防止漏氣。將混合器墊片I、混合器墊片II安裝在混合器接管I、混合器接管II與混合器的結(jié)合面，注意擰緊螺栓以防止漏氣。

電子節(jié)氣門:工作原理及作用：通過控制蝶閥的開度，控制進入缸內(nèi)的混和氣的量，從而控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷。駕駛者通過油門踏板，將動力需求傳送給ECM，ECM接收到油門踏板信號后，根據(jù)發(fā)動機運行工況控制電子節(jié)氣門開度。通過控制蝶閥開度，控制怠速轉(zhuǎn)速和調(diào)速特性曲線。安裝要求：安裝電子節(jié)氣門時，驅(qū)動電機軸線必須保持水平方向。

電控模塊:作用：電控CNG發(fā)動機管理核心，通過各種傳感器監(jiān)控發(fā)動機運行工況，并根據(jù)發(fā)動機運行工況和控制MAP控制各執(zhí)行器，并且通過CAN總線與汽車各子系統(tǒng)通訊。工作環(huán)境：1）溫度：（-40-105）℃

2）最大震動：8G@10-1000HZ

工作電壓：18-32VDC安裝要求：可以安裝在發(fā)動機上，但應盡可能將ECM安裝在振動小的位置，并且要有可靠的防水、防油、散熱措施。

廢氣旁通控制閥:工作原理及作用：通過控制廢氣旁通控制閥的占空比，控制廢氣旁通控制閥的出口壓力，從而控制發(fā)動機的增壓壓力。采用該技術能有效提升發(fā)動機低速扭矩及動力響應性，滿足公交車頻繁起步的工作要求！安裝要求：安裝在散熱條件較好的低溫區(qū)，保證零部件可靠性。

防喘振閥:作用：當發(fā)動機突然減速時，通過喘振閥通氣軟管將節(jié)氣門后的低壓壓力傳遞到防喘振閥壓力反饋接頭上，打開喘振閥單向截止膜片，使增壓器壓氣機前后壓力平衡，避免增壓器喘振，保護增壓器。安裝要求：該零件共有三個接口。通過喘振閥通氣軟管連通防喘振閥和進氣管壓力，另外兩個φ25外徑的接口分別連接壓氣機前進氣管和壓氣機后進氣管。6G、6J系列CNG發(fā)動機使用兩個防喘振閥，兩個防喘振閥安裝時進出氣口剛好相反，使氣流能相互流通。4G系列CNG發(fā)動機只需要一個防喘振閥即可滿足要求。防喘振閥兩端內(nèi)徑φ25的連接管由汽車廠配備。

點火線圈:作用：接收來自ECM點火指令，產(chǎn)生高電壓并將高電壓傳遞給火花塞，產(chǎn)生火花，點燃天然氣。點火線圈能根據(jù)ECM指令控制點火時刻，使發(fā)動機實現(xiàn)低排放、低氣耗。安裝要求：安裝時擰緊點火線圈安裝螺栓，以保證點火線圈膠套內(nèi)彈簧與火花塞頭部緊密接觸。由于高壓電源會在接觸表面產(chǎn)生電弧，彈簧與火花塞頭部接觸的部位易受熱氧化，導致接觸部位電阻過大，分壓作用過大導致火花塞點火能量降低，嚴重時會導致失火。所以安裝火花塞和點火線圈時，必須在火花塞頭部與點火線圈彈簧結(jié)合部位涂抹導電膏。在膠套與火花塞接觸的陶瓷部位應該涂抹絕緣潤滑油脂，以防止因膠套老化導致火花塞與缸蓋之間漏電。

火花塞:作用：接收來自點火線圈的高電壓，產(chǎn)生火花，點燃天然氣。安裝要求：安裝時擰緊火花塞，擰緊力矩：(20-40)N.m。擰緊火花塞必須使用專用火花塞套筒。由于高壓電源會在接觸表面產(chǎn)生電弧，彈簧與火花塞頭部接觸的部位受熱氧化，導致接觸部位電阻過大，分壓作用過大導致火花塞點火能量降低，嚴重時會導致失火。所以安裝火花塞和點火線圈時，必須在火花塞頭部涂抹導電膏。在膠套與火花塞接觸的陶瓷部位應該涂抹絕緣潤滑油脂，以防止因膠套老化導致火花塞與缸蓋之間漏電。

電子油門踏板:作用：駕駛者通過電子油門踏板驅(qū)動和控制發(fā)動機運行工況，反映駕駛者的實際動力需求。安裝要求：該油門踏板為接觸式電子油門踏板，安裝時注意將油門踏板布置在防油、防水、防電磁干擾條件較好的地方。為防止整車電磁干擾影響電子油門踏板傳遞給ECM的信號，要求電子油門踏板至整車接口信號線必須使用屏蔽線，并且屏蔽層要接地牢固可靠。

氧傳感器:作用：通過檢測排氣中氧分子濃度，從而測量燃燒時的空燃比，ECM根據(jù)測量所得的空燃比修正燃氣供給量。安裝要求：要求在離增壓器出口或排氣彎管下游3～5倍排氣管直徑（大約250～400mm）的地方，焊接一個氧傳感器安裝座，該零件由玉柴提供，汽車廠安裝，供安裝廢氣氧傳感器（即UEGO_SENSOR）用；氧傳感器應安裝在排氣管遠離發(fā)動機一側(cè)（不能安裝在排氣管下方），傳感器線束走向應盡量遠離發(fā)動機和排氣管，并可靠固定；氧傳感器不能安裝在排氣管轉(zhuǎn)彎處；氧傳感器在滿足前面的要求的情況下盡可能靠近渦輪增壓器；如果有排氣制動閥，氧傳感器應安放在排氣制動閥的下游；氧傳感器的安裝位置處不能進雨水；氧傳感器和發(fā)動機之間最好有隔熱罩等隔熱裝置。

大氣環(huán)境傳感器:作用：通過測量進氣壓力、溫度、濕度，并根據(jù)所測得的濕度、壓力來修正實際控制空燃比和天然氣供給量，使發(fā)動機運行在最佳狀態(tài)。安裝要求：該傳感器要求安裝在空氣濾清器和增壓器之間的空氣管路上，環(huán)境傳感器安裝座由玉柴提供，汽車廠負責將環(huán)境傳感器安裝座焊接在進氣管路上，焊接時必須保證焊接部位密封可靠。為保證環(huán)境傳感器測量值正確，安裝時必須保證傳感器底面4個濕度測量小孔不被擋住，并且該傳感器溫度、壓力探頭必須置于氣流中以測量正確值。

進氣壓力溫度傳感器/節(jié)氣門前壓力傳感器:作用：通過測量中冷后的壓力、溫度，結(jié)合發(fā)動機轉(zhuǎn)速、排量、充氣效率，利用速度密度法即可計算出混合氣流量。安裝要求：1）進氣壓力溫度傳感器要求安裝在電子節(jié)氣門下游的進氣管上，安裝時盡可能讓傳感器溫度、壓力探頭置于混合氣氣流中，以測量出正確的值。

2）節(jié)氣門前傳感器要求安裝在混合器之前的進氣管上，安裝時盡可能讓傳感器溫度、壓力探頭置于混合氣氣流中，以測量出正確的值。

凸輪軸位置傳感器:作用：通過信號輪的觸發(fā)信號，將第一缸活塞壓縮上止點位置及時準確的傳遞給ECM,同時有測量曲軸轉(zhuǎn)速的功能，ECM根據(jù)觸發(fā)信號及控制MAP來控制發(fā)動機的點火提前角、空然比、增壓壓力等等參數(shù)。安裝要求：左圖為發(fā)動機處于第一缸上止點時，信號輪和傳感器的相對位置。安裝時請注意：信號輪正時標記齒朝外，并且先將發(fā)動機轉(zhuǎn)動到第一缸壓縮上止點位置，然后調(diào)節(jié)油泵齒輪，使信號輪與傳感器相對位置如下所示。安裝時保證傳感器與信號輪之間的間隙在(0.4~0.8)mm。

第二部分電路原理、氣路布置

及調(diào)整參數(shù)玉柴CNG發(fā)動機電路原理圖（EControl）玉柴CNG發(fā)動機整車電路圖（EControl）

玉柴CNG發(fā)動機氣路走向方式（EControl）

冷態(tài)氣門間隙

進氣門：（0.4±0.05）mm排氣門:(0.5±0.05)mm

CNG火花塞電極間隙:0.33±0.05mm火花塞擰緊力矩:20N.m～40N.m

Econtrol系統(tǒng)凸輪軸位置傳感器與信號輪間隙：0.6±0.2mmEcontrol系統(tǒng)整車提供給發(fā)動機增壓器壓力：1.6bar(相對壓力)/2.6bar(絕對壓力)

CNG發(fā)動機相對柴油機變動的主要參數(shù)

●玉柴CNG發(fā)動機必須使用CD級或CD以上級別的CNG發(fā)動機專用機油。發(fā)動機潤滑油

對CNG發(fā)動機所使用的燃料，首先要求使用國家標準規(guī)定的車用CNG（主要成分為甲烷，有少量乙烷、丙烷及油），禁止使用家用天然氣（雜質(zhì)含量高,成份不符合車用CNG標準）。針對各地區(qū)天然氣成份略有差別，為保證發(fā)動機性能、排放一致，使用時請用戶提供其所使用的天然氣氣體成分，以便于發(fā)動機廠家根據(jù)其所使用的天然氣進行燃料參數(shù)調(diào)整，使發(fā)動機運行在最佳狀態(tài)。發(fā)動機用燃料(CNG)

●CNG發(fā)動機中的高壓減壓器需要發(fā)動機的冷卻水對CNG進行加熱，若發(fā)動機冷卻水水質(zhì)不好而導致高壓減壓器的水腔結(jié)垢，將降低熱交換量，會導致高壓減壓器凍裂。因此，要求CNG發(fā)動機一定要使用軟化水加防凍液作為發(fā)動機的冷卻水。發(fā)動機冷卻液

第三部分系統(tǒng)主要零部件的結(jié)構(gòu)和

工作原理

工作原理：通過壓力膜片克服彈簧阻力，帶動杠桿，調(diào)整節(jié)流孔的流通面積，從而控制減壓后的天然氣壓力。通過節(jié)流和加熱，使高壓的壓縮天然氣減壓至6bar-9bar的低壓天然氣。高壓減壓器

高壓減壓器

電控調(diào)壓器是一個電子控制的壓力調(diào)節(jié)器，在它的內(nèi)部有一個由微處理器控制的大馬力的高速電機，微處理器通過CAN和ECM連接傳輸信息。EPR有兩個功能：一是將天然氣的壓力降低；二是控制EPR出口的燃料