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文檔簡介
玉柴機(jī)器股份有限公司
YuchaiMachineryCo.Ltd.玉柴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)(EControl系統(tǒng))培訓(xùn)
CNG發(fā)動(dòng)機(jī)(EControl系統(tǒng))控制原理及系統(tǒng)組成第一部分玉柴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)原理圖(EControl)電控調(diào)壓器
CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理
高壓的壓縮天然氣從儲(chǔ)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(jìn)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(dòng)機(jī)冷卻液在減壓器里對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行加熱。經(jīng)減壓后的天然氣進(jìn)入電控調(diào)壓器,電控調(diào)壓器的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi),經(jīng)火花塞點(diǎn)燃進(jìn)行燃燒,火花塞的點(diǎn)火時(shí)刻由ECM控制,氧傳感器即時(shí)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(hào)和控制MAP及時(shí)修正天然氣噴射量。另外,ECM對(duì)增壓器的廢氣旁通閥的開度進(jìn)行控制,使發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩能滿足使用要求.
增壓器能提供一個(gè)和負(fù)荷相對(duì)應(yīng)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(gè)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(yīng)為23.5Psig,它有一個(gè)壓力傳感器監(jiān)控著到隔膜的空氣壓力,這個(gè)壓力須等于由ECM計(jì)算出來的GWP命令值。通過對(duì)增壓壓力的控制,保證了發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)通過油門踏板傳遞一個(gè)電信號(hào)(油門位置命令)給ECM后,ECM將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)負(fù)荷百分比命令。然后計(jì)算出要達(dá)到此負(fù)荷需要的MAP目標(biāo)和TIP目標(biāo)。ECM控制電子節(jié)氣門開度和廢氣旁通閥開度使實(shí)測(cè)的MAP值達(dá)到MAP目標(biāo)。然后節(jié)氣門進(jìn)行調(diào)整,校正節(jié)氣門前后的壓差,使TIP實(shí)測(cè)值達(dá)到TIP的目標(biāo)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(shí)測(cè)值和目標(biāo)值一致。負(fù)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(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)量。EPR里有一個(gè)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(shí)EPR內(nèi)的壓力傳感器測(cè)出這個(gè)壓差的實(shí)際值,并把這個(gè)燃料壓差情況傳遞給ECM。然后EPR內(nèi)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)壓器內(nèi)膜片和杠桿來調(diào)整EPR出口壓差值,使這個(gè)壓差滿足ECM指令要求。同時(shí)ECM通過氧傳感器測(cè)量尾氣中氧濃度,從而測(cè)量混合氣空燃比。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)不斷修正天然氣的供應(yīng)量,實(shí)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(dòng)機(jī)(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(dòng)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(dòng)機(jī)散熱器頂部
;2)豎直安裝且接反饋管一端朝上;3)進(jìn)氣接頭螺紋部分必須使用螺紋密封膠,并且使用銅墊進(jìn)行密封。CNG發(fā)動(dòng)機(jī)(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(dòng)閥芯,由ECM控制其開合,停機(jī)狀態(tài)下處于常閉狀態(tài)。作用:及時(shí)切斷或恢復(fù)燃料供給。安裝要求:為有效防止高壓電磁閥進(jìn)氣接頭與高壓電磁閥結(jié)合部位漏氣,安裝該接頭時(shí),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(shí)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(jìn)入缸內(nèi)的混和氣的量,從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。駕駛者通過油門踏板,將動(dòng)力需求傳送給ECM,ECM接收到油門踏板信號(hào)后,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(shí),驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸線必須保持水平方向。
電控模塊:作用:電控CNG發(fā)動(dòng)機(jī)管理核心,通過各種傳感器監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況,并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(dòng):8G@10-1000HZ
工作電壓:18-32VDC安裝要求:可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上,但應(yīng)盡可能將ECM安裝在振動(dòng)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(dòng)機(jī)的增壓壓力。采用該技術(shù)能有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩及動(dòng)力響應(yīng)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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)突然減速時(shí),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(jī)前后壓力平衡,避免增壓器喘振,保護(hù)增壓器。安裝要求:該零件共有三個(gè)接口。通過喘振閥通氣軟管連通防喘振閥和進(jìn)氣管壓力,另外兩個(gè)φ25外徑的接口分別連接壓氣機(jī)前進(jìn)氣管和壓氣機(jī)后進(jìn)氣管。6G、6J系列CNG發(fā)動(dòng)機(jī)使用兩個(gè)防喘振閥,兩個(gè)防喘振閥安裝時(shí)進(jìn)出氣口剛好相反,使氣流能相互流通。4G系列CNG發(fā)動(dòng)機(jī)只需要一個(gè)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(diǎn)火線圈:作用:接收來自ECM點(diǎn)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(diǎn)燃天然氣。點(diǎn)火線圈能根據(jù)ECM指令控制點(diǎn)火時(shí)刻,使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)低排放、低氣耗。安裝要求:安裝時(shí)擰緊點(diǎn)火線圈安裝螺栓,以保證點(diǎn)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(huì)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(dǎo)致接觸部位電阻過大,分壓作用過大導(dǎo)致火花塞點(diǎn)火能量降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致失火。所以安裝火花塞和點(diǎn)火線圈時(shí),必須在火花塞頭部與點(diǎn)火線圈彈簧結(jié)合部位涂抹導(dǎo)電膏。在膠套與火花塞接觸的陶瓷部位應(yīng)該涂抹絕緣潤滑油脂,以防止因膠套老化導(dǎo)致火花塞與缸蓋之間漏電。
火花塞:作用:接收來自點(diǎn)火線圈的高電壓,產(chǎn)生火花,點(diǎn)燃天然氣。安裝要求:安裝時(shí)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(huì)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(dǎo)致接觸部位電阻過大,分壓作用過大導(dǎo)致火花塞點(diǎn)火能量降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致失火。所以安裝火花塞和點(diǎn)火線圈時(shí),必須在火花塞頭部涂抹導(dǎo)電膏。在膠套與火花塞接觸的陶瓷部位應(yīng)該涂抹絕緣潤滑油脂,以防止因膠套老化導(dǎo)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(dòng)和控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況,反映駕駛者的實(shí)際動(dòng)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(shí)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(hào),要求電子油門踏板至整車接口信號(hào)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(cè)排氣中氧分子濃度,從而測(cè)量燃燒時(shí)的空燃比,ECM根據(jù)測(cè)量所得的空燃比修正燃?xì)夤┙o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(gè)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(yīng)安裝在排氣管遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)(不能安裝在排氣管下方),傳感器線束走向應(yīng)盡量遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)閥,氧傳感器應(yīng)安放在排氣制動(dòng)閥的下游;氧傳感器的安裝位置處不能進(jìn)雨水;氧傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)量進(jìn)氣壓力、溫度、濕度,并根據(jù)所測(cè)得的濕度、壓力來修正實(shí)際控制空燃比和天然氣供給量,使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(fù)責(zé)將環(huán)境傳感器安裝座焊接在進(jìn)氣管路上,焊接時(shí)必須保證焊接部位密封可靠。為保證環(huán)境傳感器測(cè)量值正確,安裝時(shí)必須保證傳感器底面4個(gè)濕度測(cè)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(cè)量正確值。
進(jìn)氣壓力溫度傳感器/節(jié)氣門前壓力傳感器:作用:通過測(cè)量中冷后的壓力、溫度,結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排量、充氣效率,利用速度密度法即可計(jì)算出混合氣流量。安裝要求:1)進(jìn)氣壓力溫度傳感器要求安裝在電子節(jié)氣門下游的進(jìn)氣管上,安裝時(shí)盡可能讓傳感器溫度、壓力探頭置于混合氣氣流中,以測(cè)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(jìn)氣管上,安裝時(shí)盡可能讓傳感器溫度、壓力探頭置于混合氣氣流中,以測(cè)量出正確的值。
凸輪軸位置傳感器:作用:通過信號(hào)輪的觸發(fā)信號(hào),將第一缸活塞壓縮上止點(diǎn)位置及時(shí)準(zhǔn)確的傳遞給ECM,同時(shí)有測(cè)量曲軸轉(zhuǎn)速的功能,ECM根據(jù)觸發(fā)信號(hào)及控制MAP來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)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(dòng)機(jī)處于第一缸上止點(diǎn)時(shí),信號(hào)輪和傳感器的相對(duì)位置。安裝時(shí)請(qǐng)注意:信號(hào)輪正時(shí)標(biāo)記齒朝外,并且先將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到第一缸壓縮上止點(diǎn)位置,然后調(diào)節(jié)油泵齒輪,使信號(hào)輪與傳感器相對(duì)位置如下所示。安裝時(shí)保證傳感器與信號(hào)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(dòng)機(jī)電路原理圖(EControl)玉柴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)整車電路圖(EControl)
玉柴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)氣路走向方式(EControl)
冷態(tài)氣門間隙
進(jìn)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(hào)輪間隙:0.6±0.2mmEcontrol系統(tǒng)整車提供給發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器壓力:1.6bar(相對(duì)壓力)/2.6bar(絕對(duì)壓力)
CNG發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)柴油機(jī)變動(dòng)的主要參數(shù)
●玉柴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用CD級(jí)或CD以上級(jí)別的CNG發(fā)動(dòng)機(jī)專用機(jī)油。發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油
對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的燃料,首先要求使用國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn))。針對(duì)各地區(qū)天然氣成份略有差別,為保證發(fā)動(dòng)機(jī)性能、排放一致,使用時(shí)請(qǐng)用戶提供其所使用的天然氣氣體成分,以便于發(fā)動(dòng)機(jī)廠家根據(jù)其所使用的天然氣進(jìn)行燃料參數(shù)調(diào)整,使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料(CNG)
●CNG發(fā)動(dòng)機(jī)中的高壓減壓器需要發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水對(duì)CNG進(jìn)行加熱,若發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水水質(zhì)不好而導(dǎo)致高壓減壓器的水腔結(jié)垢,將降低熱交換量,會(huì)導(dǎo)致高壓減壓器凍裂。因此,要求CNG發(fā)動(dòng)機(jī)一定要使用軟化水加防凍液作為發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水。發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(gè)電子控制的壓力調(diào)節(jié)器,在它的內(nèi)部有一個(gè)由微處理器控制的大馬力的高速電機(jī),微處理器通過CAN和ECM連接傳輸信息。EPR有兩個(gè)功能:一是將天然氣的壓力降低;二是控制EPR出口的燃料
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