玉柴天然气发动机电气原理与使用维护（Ⅱ）——玉柴天然气汽车发动机原理篇

LCIN玉柴天然气发动机电气原理与使用维护玉柴天然气汽车发动机原理篇周行卜一汽客车无锡有限公司技术中心，江苏无锡214177中图分类号U464174文献标识码B文章编号10038639201111003709编者按玉柴天然气发动机电气原理与使用维护一文分为分类篇2011年第10期已刊出、原理篇、维护篇和应用篇4个专题，介绍广西玉柴机器股份有限公司生产的天然气发动机分类篇主要介绍玉柴生产的天然气发动机的类型，以及与柴油机的差别，让读者对天然气发动机有一个大概的了解做到知其然原理篇则主要介绍天然气发动机及其零部件的工作原理，给出发动机的工作原理图及整机电路原理图让读者知其所以然。维护篇介绍天然气发动机及其零部件的使用、保养、维护，以及发动机常见故障的判断应用篇具体介绍LNG液化天然气发动机在CA6860URN8O公交客车上的应用，并给出其整车电路图。让读者对天然气发动机这种新能源发动机有一个全面的了解和认识为用好车、修好车服务。1玉柴ECIHD系统天然气发动机工作原理玉柴CNGLNG发动机是在原柴油机基础上通过燃烧开发、燃气控制系统匹配而开发出的点燃式天然气发动机。其工作原理与汽油机类似。但又有一定的区别。与汽油机的主要区别在于由于燃料的不同，导致了燃料供给系统和燃料控制系统有较大的差别。但在控制空气与燃料的比例空燃比、点火正时、环境修正等方面基本类似。从ECIHD系统天然气发动机工作原理图图1、图2可看出，该发动机基本工作原理为高压的压缩天然气从储气钢瓶出来，经过天然气滤清器过滤后，经高压电磁阀进入高压减压器。高压电磁阀的开合由ECU控制；高压减压器的作用是把高压的压缩天然气工作压力320MPA30200BAR经过减压加热，将压力调整至0709MPA79BAR。高压的压缩天然气在减压过程中由于减压膨胀，需图1CNG发动机工作原理图修改稿收稿日期20110825作者简介周行卜，男，高级技师，汽车设计工程师国家职业技能鉴定考评员。汽车电器2O11年第11期镶图2LNG发动机工作原理图要吸收大量的热量为防止减压器结冰，将发动机冷却液引入到减压器对天然气进行加热。减压后的天然气经低压电磁阀进入电控调压器。然后与空气在混合器内充分混合，最后进入发动机气缸内，再由火花塞点燃进行燃烧。电控调压器根据发动机运行工况精确控制天然气喷射量；火花塞的点火时刻由ECU控制；氧传感器即时监控燃烧后尾气的氧浓度，推算出空燃比ECU再根据氧传感器的反馈信号来控制MAP，及时修正天然气喷射量。玉柴天然气发动机的系统框图如图3所示。图3玉柴天然气发动机系统框图I8汽车电器2011年第11期2玉柴ECIHD系统天然气发动机工作原理图ECI、EPR系统6缸CNG增压发动机电路原理图中的插接件孑L位的观测方向如图4所示其电路原理图如图5所示。ECI、EPR系统6缸发动机整车电路如图6所示。ECI系统6G系统发动机整车电路如图7所示。ECI系统6M、6J、4G系统发动机整车电路如图8所示。F匹矗图4插接件子L位观测方向216缸CNG增压发动机电路原理图图5图5的技术要求如下。1所有导线推荐使用薄皮导线，线径按图5中标注执行。若无该线径导线，可选用大一型号线径代替。导线耐热温度为40120OC。2双绞线绞合度要求按图5中标注执行，屏蔽线屏蔽层无特殊要求屏蔽层搭铁牢固。3氧传感器、大气环境传感器信号线靠近高温区。要求导线耐热温度为135，并且有有效的隔热措施。4所有插接件要求有防水、防油、防松措施。5点火线圈序号为从靠近发动机皮带轮端的点火线圈数起，依次为1、2、3、4、5、6。6图5中所标插接件型号信息除特殊说明外，均指线束部分插接件。7线束中导线的颜色可能与图5中所标导线颜色不尽相同。8必须使蓄电池负极与底盘相连，并且电源9世界会向那些有目标和远见的人让路巷螺G；卜赠镪銎妻器繁8星R；I一蓬爨UO；T要曩萋熏蓬爨印I蓬爨L蓬熏。辎口磷2。嚣举1瑟啡碡2深蓝08O808黄红08深绿08红自08自红08自浅蓝08粉红08自黑08淡绿08棕褐08自淡绿08黄深蓝08双绞线全长，绞合度103048A08蓝橙08黑浅绿08浅绿红08黄红08粉红深绿10棕褐找蓝08棕褐黄08棕褐自08GROUNDOROUNDGROUNDOOUEGOS2UEGOPUEGOCUOEO葛AUXPWM5AUXANAPD1荨VSWLOCKOFFMAP罱ATAUXANAP【JD1品5VRTN5VRTN昌5VEXTLQPCTXPCRXDBW一5VRTN5VEXT19FSTIAUXANAPU2璺CAN一CANFPP2IVS53FPPI205VRTN垒5VEXT1SPKCOIL1BDBW品TPS2TPSICRANKCRANK磊AUXIVM5RECCOSPKCOIL2AT“SPK一IL3B、OSPKCO3ASPKCOIL2BHSPK七OM1A每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路VBAT8VBATRELAYSTARTER浅绿红08深绿08口囊董裰印罂迎垦翻蔼篓塞暴饕黑浅绿08淡绿红08粉红自08浅蓝深蓝08紫浅蓝08醣量答1蚕惹饕姆龆舞詈12蚕汽车电器2O11年第11期甘0皿翊皇翳器N10N一0墨皇置墓兽00一盆答8鲤害砷00一岛口穆球H蔷避寸憔辱避衽呈G固D鼍甬，露垦垦目目口鞲长舔餐避衽O醵格0媾、昧0帮匦倒隧暑吾删暴蠢磬0Z培幡，_U圈甥卜8卜譬嗣穹J皇雷甲虫8皇粒蛸N社静_【N0靼寝N女GH一N_自2舌U8自雒镩颦嘲逍暴辩日靼T1暴臀聪一一G8，0_【髓一半州一螺0皿掘LI0皿辩【椎曾鞭0皿翊0_【蜡聪埘枣_0稚衄船毒臀罐M苗R耨鉴竣0_【寸臣0蔓8卜X寸LI兽譬罩砖8H墨言U08宝畸【1N子8H088HHN8L誊目8HZ0蜡醛謇0竹菲0_【啡0皿褪0麟褪0鼎垂0_【皿碌韶世悱潮对培姆、T市妇姆ID，占豳加懒自古成功在尝试汽车电器2011年第11期留锄卅捌暴需蠕0垛HU固卜匝汽车电器2011年第11期最有效的资本是我们的信誉。它24小时不停为我们工作号吾耻卅剃暴蠢0寸，幡HU匾OPE嘲JOR负极、底盘、发动机机体必须通过编织铜带连接，使电路形成回路。22ECI系统发动机整车电路图图6图6的技术要求如下。1图6中所有插接件视图方向均如图4所示。2所有导线推荐使用薄皮导线，线径按图6中标注执行。若无该线径导线，可选用大一型号线径代替。导线耐热温度为一40120。3双绞线绞合度要求按图6中标注执行，屏蔽线屏蔽层无特殊要求，屏蔽层搭铁牢固。4氧传感器、大气环境传感器、水温传感器信号线靠近高温区，要求有有效的耐热措施。5所有插接件要求有防水、防油、防松措施。6点火线圈序号为从靠近发动机皮带轮端的点火线圈数起依次为1、2、3、4、5、6。7图6中未标注型号的插接件，请线束厂家选择合适型号的插接件。8线束厂随线束附带故障诊断接口插接件、整车接口I整车线束插接件、整车接口整车线束插接件及插针。9车辆线柬部分由汽车厂制作，玉柴提供电子油门踏板插接件、故障诊断接口插接件给汽车厂自动变速器与整车线束连接方式由汽车厂自行设计、采购，图6中所标型号仅供参考110必须使蓄电池负极与底盘相连，并且电源负极、底盘、发动机机体必须通过编织铜带连接，使电路形成回路。3玉柴天然气发动机零部件工作原理31高压减压器高压减压器是提供给天然气发动机的供气系统的一个关键零部件，它将存储在天然气气瓶中的高压气体减压到DSR减压器所需的压力范围。高压减压器上带有一个备用高压接口，可用于安装压力计或压力传感器。高压减压器的外观如图9所示。该部件是二级减压装置，减压器的入口压力范围图9高压减压器外观图为125MPA，其一级减压压力值为122MPA，二级出口压力值为O913MPA。高压减压器带有燃料温度传感器，当燃料温度下降到低于许可的范围时，用于限制发动机功率输出以保护下游燃料系统部件。因此高压减压器需要通过发动机冷却液对其进行加热，以保证在减压过程中气体膨胀所需的热量。32电控调压器EPRECI发动机管理系统采用HDEPR来控制燃料，以便准确地进行燃料计量，态响应性胄邑。HDEPR可以将燃料压力调整在一4533KPA一18L3英寸水柱，可以满足当量燃烧以及稀薄燃烧发动机的性能要求。采用天然气时，EPR进气压力范围为100200PSI0613MPA613BAR。电控调压器外形如图10所示。实现最优的比气耗以及瞬图10电控调压器外形HDEPR为微处理器型的两级减压的调节器，内部集成了高响应频率的执行器，采用CAN连接与ECU进行通信，接收ECU燃料压力指令，并将反馈信息和运行参数传输给ECU进行分析和处理。当EPR接收到ECU的输出压力指令时，调节器的次级调压装置在内部执行器的驱动作用下获得目标燃料压力，EPR将回路闭合，利用内置的燃料压力传感器维持目标燃料压力、燃料流速，直到从ECU处接收到下一个外部指令为止间隔时间10MS。HDEPR有一个进气接口和两个出气接口可供选择从而使HD发动机管理系统得以灵活地进行安装。一旦选定其中一个作为燃料出气口，另一出气接口则供燃料温度传感器使用。HDEPR反馈接口采集空气燃料混合器上游的压力。HDEPR提供了3个反馈接口，选中其中一个后剩下的两个需要采用专用堵头进行密封。HDEPR燃料出口的最低位置必须高于混合器进气口最高位置，以便于天然气中重硫、烯烃等物质排除