东风南充NQ系列天然气增压发动机技术培训.ppt

东风南充NQ系列国三天然气发动机技术培训 东风南充汽车有限公司朱继超 1 东风南充NQ天然气发动机安全操作及常见故障处理演示课件大纲 第一章东风南充汽车有限公司简介第二章天然气汽车安全操作及使用指南第三章天然气供气和电控系统简介第四章天然气发动机常见故障的诊断与排除时间 大约0 5 1小时 2 第一章公司简介 东风南充汽车有限公司是东风汽车公司的控股子公司 是东风公司在西部的重要战略生产阵地 东风南充汽车有限公司是国家清洁汽车行动产业化试点企业 国家863计划科技攻关项目 CNG发动机 承担单位 东风汽车公司的天然气发动机生产研发基地 公司拥有总资产5亿元 具有年生产各型载货车2万辆 天然气发动机1 5万台的综合生产能力 2010年预计完成销售收入20亿元 3 工厂全貌 4 公司概况 东风南充汽车有限公司占地27万余平方米 其中生产厂区建筑面积约为12万平方米 检验区域面积近1000平方米 行政办公区面积2万平方米 公司拥有技术先进的汽车装配线 涂装线 检测线和车身 车厢 车桥和车架等汽车零部件生产线 同时还拥有发动机缸体加工线 缸盖加工线 发动机总装线 发动机测试线及先进的燃气发动机研究所 5 厂区大门全景 6 汽车总装线 7 汽车检测线 8 发动机缸体加工线 9 发动机缸盖加工线 10 发动机总装配线 11 CNG发动机测试自动输送线 12 产品研发中心 13 公司荣誉 14 质量体系认证 15 国家重点新产品证书 16 第二章天然气汽车安全操作及使用指南 1 停车 出车前检查1 1 停放天然气汽车的车库必须保持良好的通风 如果停车时间超过两天 应将天然气瓶上的瓶口截止阀关闭 1 2 应检查各部件紧固情况 及时处理松动紧固件 1 3 检查CNG发动机的储气瓶 高压管线及接头连接处是否有泄露 如有应及时处理 严禁在装置有故障和系统存在漏气的情况下运行汽车 17 1 4 检查点火系统和发电机是否漏电 跳火等现象 如有 应及时修理 1 5 加机油和加水时 不要滴漏到高压线和线圈上面 防止电器损坏 从而影响发动机工作 1 6 在起动发动机前应检查发动机的冷却液高度 机油量 蓄电瓶等情况是否良好 1 7 缓缓开启天然气气瓶 观察压力表 检查天然气是否足够 开启瓶阀时 人不要站在天然气瓶阀的正面 截止阀应该慢慢打开 然后逐渐加大通气量 18 2 发动机的启动和停车2 1打开ECU电源时 能听到电磁阀的开启声和气流声 如没有声音 应检查 不要启动了 电磁阀受ECU控制 发动机有转速时打开 无转速断开 NQ120N NQ190N发动机转速超过 3000r min 时 电磁阀断开 转速下降到2900r min时电磁阀又打开 起限速保护作用 2 2 检查仪表盘各项数据是否正确 观察天然气存量显示器 压力表 确认气瓶有无天然气 19 2 3 发动机的启动 点火开关置于点火位置 打开CNG电源开关 启动时 稍微加油门 并保持不动 不要猛加大油门 以免回火放炮等现象 严禁在原地让发动机处于大油门高速转 以免损坏发动机 2 4 起动机每次启动时间 不应超过5秒 一次未能成功启动 应间隔10 30秒后 再进行第二次启动 如5次不能成功启动 应检查发动机的相关系统 20 2 5 发动机启动后 怠速运转3 5分钟 然后中速 1500r min左右 运转一段时间 在出水温度达到55 机油温度达45 时 才可以加负荷运转 运转期间 注意各仪表读数是否正常及发动机的工作情况 声响 排烟等 是否正常 2 6 发动机的停车 发动机在大负荷运行后 应怠速运转3 5分钟后熄火停车 不能在大负荷下突然停发动机 除非紧急情况 停车后 将电路钥匙转到断电位置 发动机在高速大负荷运行后 机油泵 水泵停止转动 燃烧室 轴承和摩擦副的热量没有及时被润滑油和冷却液带走 增压器在缺油的情况下运转 并在热回吸的作用下使轴承或中间壳里的残留润滑油碳化而形成积碳 21 2 7发动机的低怠速 东风南充NQ系列天然气发动机怠速标准值为 600 700转 分 如怠速转速低于600转 此时机油压力过低亮红灯 增压器供油不足 同时方向转向不灵活 也存在安全隐患 2 8避免发动机长时间怠速 最长不超过20分钟 当涡轮和压气机中气体压力过低和涡轮增压器轴的转速过低时 中间壳中的润滑油会通过密封件渗漏到涡轮壳和压气机壳中 22 3 驾驶操作3 1 公交车由于起动频繁 司机都喜欢用二档直接起步 对离合器片容易引起早磨 对发动机造成一定影响 所以必须用 一档 起步 当加速到发动机超过最大扭矩转速时 1600r min 1800r min 才能再换二档 避免了此时由于发动机转速降得太快导致低速动力性不足 23 3 2 每次换档时 发动机的转速应到 1500r min 2000r min上下 发动机转速应大于最大扭矩转速 否则会导致加速性能变差 3 3 如换档不及时 对应的发动机转速不在经济区域转速范围内 容易引起气耗升高 经济运行区在 1200r min到1800r min 之间 3 4 换档后 应轻踩油门踏板 慢加油 这样能改善加速性 24 3 5 不要较长时间 使用半联动 平时脚不要放在离合器踏板上 防止离合器早期磨损 严禁采用 加速 熄火 空档滑行 的操作方法 带动转的发动机 3 6 行驶的天然气车 应注意观察仪表参数 水温 机油压力等 气量显示器是否正常下降 通常不正常下降或下降过快 则表明CNG系统有漏气发生 此时应关闭CNG电源开关 必要时关闭天然气瓶瓶阀 待查明原因检修完好后方能启用 25 3 7 当耗气量和其它车相比稍高时 可以适当关小功率阀 自己感觉动力性 发动机动力 不宜追求过大 应在经济性和动力性之间找一个平衡点 3 8 合理利用空档滑行 只有当车速跑起来后 需利用速度空档滑行 将滑行距离延长 是降低气耗的有效手段 3 9 驾驶员操作换档不及时 踩刹次数频繁 都会导致气耗升高 26 4 安全规程4 1 严格执行加气安全操作规程 气瓶加气时压力不得高于20Mpa 使用的天然气应作净化处理 达到车用天然气气质标准 4 2 开启瓶阀时 人不得站在气瓶阀的正面 截至阀应缓慢开启 通气后逐渐开大 防止冲击压力表 减压器及其他零件 驾驶室及车辆附近 不得使用明火 4 3 行车时应避免气瓶及管线与障碍物撞击 发现储气系统及供气系统有漏气现象时应立即停车 并关闭气瓶阀 将车拖到指定的CNG汽车专业维修点进行处理 车辆停止行驶时 应停放在阴凉处 避免日光曝晒 27 4 4保养车辆时 气瓶 减压阀 管线及接头等严禁敲击 碰撞 储气瓶与明火相距不得小于10m 4 5 按国家劳动部 气瓶安全监察规程 规定 天然气储气瓶两年应进行一次检测 不合格者应及时更换 检验后填写检验卡 4 6 CNG汽车燃气系统发生故障时 非CNG汽车专业维修人员不得进行维修 4 7 长时间停车时 应将所有天然气瓶阀关闭 以防泄漏 28 5 日常保养5 1 发动机应添加 防冻液 严禁加自来水 5 2 检查油底壳内部的机油油面高度 不足时应加至中刻线 加机油口设在气门室罩盖上 机油口盖旋转取下 润滑机油必须同本说明书所规定的机油牌号等级相符 最低使用环境温度在 10 以上应使用 15W40CF 级以上牌号天然气专用机油或增压机机油 最低使用环境温度在 10 以上应使用 5W30CF 级以上牌号天然气专用机油或增压机机油 建议使用正规牌号机油及机滤器 机油及机滤器更换周期 1个月或8000公里以内 NQ120N发动机机油加注量为 5 5L 7L NQ190N发动机机油加注量为 13L 15L 下刻线 上刻线 不含机油滤清器 平常加至中刻线 只要不低于下刻线不添加机油 5 3 检查冷却液量 29 5 4 检查发动机连接的紧固情况及附属装置的紧固情况 5 5 保持发动机的清洁 做必要的擦洗 严禁 用水冲洗发动机 5 6 空滤器到增压器进气口间的管路不漏气 防止异物进入增压器 损害压气机叶片 保持空滤器滤芯清洁 做到 一周内 清除一次滤芯灰尘 如发现空滤进气胶管 滤芯等有破损现象 尤其雨天过后及时检查滤芯是否失效 请及时更换 其它例行保养请按发动机使用说明书进行 30 6 1当发动机因故缺冷却液 高温后 立即停车 等发动机温度下降后 加满冷却液再运行至服务站查找原因并修复 6 2当发动机因故机油内进冷却液后 立即停车 将发动机拖至服务站查找原因并修复 6 紧急情况 31 7 NQ国三增压中冷发动机主要技术参数表 32 33 火花塞型号及正确安装发动机出现回火或放炮现象 如何处理 运行一段时间的发动机 出现回火或放炮现象 应重点检查火花塞 NQ120N国三发动机火花塞型号 K8RTPP 不能与双燃料发动机的火花塞通用 火花塞的使用寿命很大程度取决于火花塞瓷绝缘体的清洁度 赃物 油污和留下的指纹都可能影响火花塞根部与火花塞瓷料的密封强度 不要触摸火花塞瓷体部位 如必要可用不起毛的棉布和酒精擦洗干净 安装时 先用手将火花塞平滑旋入 以免毁坏螺纹 然后顺时针将火花塞拧紧 火花塞拧紧力矩 30至40N m 注意 拧紧力矩过大可能造成火花塞或气缸盖损坏 34 第三章天然气发动机供气系统 第一节天然气储气系统2 1 1总气阀为手动高压截止阀 用来关闭高压天然气气源的一个安全开关 它是系统安全可靠的关键部件 2 1 2天然气过滤器安装在气瓶到减压器之间的高压管路中 35 是一个易于检查 清洗和更换的器件 主要作用是清洁 过滤天然气 避免天然气杂质进入发动机 以确保发动机正常工作 2 1 3高压管路是连接气瓶到减压器的燃料通道 我国目前通常采用的是 6不锈无缝钢管 2 1 4压力表是显示高压气瓶中的天然气压力 它是用压力信号表示气瓶中的天然气的剩余情况 过滤器 过流保护阀 天然气进气口 36 2 1 6手动过流保护阀a 作用 控制天然气流量超过额定量时 如高压管路断裂 接头脱落等意外事故 造成天然气大量泄漏时过流保护阀会自动关闭 b 过流保护阀内部结构 阀芯尖端向上 尖端斜面有密封橡胶 外阀杆上套装弹簧 上面有紫铜密封垫 最后装螺帽 带进气接头 c 工作过程 气瓶过来的高压气从下端单独的接头进气 上面两端接头 一端接充气阀进气 另一端接出气到减压阀 阀平时全开 关闭后则直通气 37 d 当保护阀起作用时自动关闭 此时再关闭阀的开关后又打开 复位 就行了 作用是通过气阀阀芯顶开过流保护阀的阀芯 而通过天然气这样前后的压力相等时阀芯回位 最好竖直安装也可水平安装 e 检查方法 取下三端的接头螺帽 将进气端的阀芯弹簧取下 用小铁棒用力向上顶住阀芯 从两端接头观察阀芯顶端和气阀开关下端的距离应为0 3 0 4mm 太大关不住气路 太小又不起保护阀的作用 如阀芯太长可锉短阀芯顶部来调整 气阀阀芯规格M14 22 1 7维修高压系统首先要泄压 不能带压操作 在安装前都要用高压气体吹管两次 排除管内的杂质 如更换卡套 滤芯等 38 第二节天然气发动机供气系统的结构 这一节主要介绍压缩天然气发动机燃气供给系统的结构原理 目前我公司的产品主要采用美国IMPCO 英博科 公司天然气供气系统和阿根廷OYRSA 奥依萨 公司天然气供气系统 39 美国IMPCO公司车用天然气供气系统 1 IMPCO公司车用天然气供气系统结构 主要由 过滤器 高压减压器 钢丝连接软管 安全电磁阀 低压减压器 混合器 40 IMPCO高压减压器 41 过滤器和中压电磁阀 42 IMPCO中低压减压阀 43 1 3功率阀 调节天然气供气量 方向加大 方向减小 44 平衡管接头 燃气步进电机 天然气进气接头 进空气接头 NQ190N的混合器是采用200D型双腔比例式混合器 它有两个进气腔室 即两张混合器膜片 两个天然气和空气的混合通道 还带有一个进气步进电机 它最大的特点就是自动控制空燃比 在高转速 高增压段和步进电机一起控制天然气的量 达到稀燃的目的 200D型双腔混合器 NQ190N 45 200型单腔混合器 NQ120N NQ120N的混合器是采用200型单腔比例式混合器 它只有一个进气腔室 即一张混合器膜片 一个天然气和空气的混合通道 进气步进电机为独立安装 46 第三节天然气发动机电控系统 电控发动机是一个典型的机械 电子 计算机紧密配合的高科技产品 由于优点突出 特别是排放污染得到有效控制而倍受青睐 虽然控制系统稍复杂 但操作简单 性能稳定 工作可靠 所以发展很快 一旦发生故障时 只要熟知测量参数 掌握要领 方法得当 步骤合理 就能迅速及时排除故障 47 1 12V系统的组成 NQ系列单燃料天然气发动机的电控系统 在整车中是一个相对独立的电路系统 以下通称为12V电路系统 它主要包括电源变换器 ECU 电脑点火控制器 转速信号传感器 水温传感器 绝对压力传感器 电磁阀 继电器等几个元器件 如下图 48 1 1电源变换器是将24V直流电变换成12V直流电 为天然气发动机12V电器系统提供一个12V电源 供12V系统所有的电器使用 49 1 2转速信号传感器 曲轴位置传感器 安装在发动机的飞轮壳正上方 是一个磁电式感应元件 它的阻值为1200欧姆 与信号齿圈的间隙为1 5 2 5mm 它为ECU提供一个发动机基本点火提前角的信号 50 1 3水温传感器 为ECU修正点火提前角和控制天然气提供依据 冷却液温度传感器的作用是 将冷却液温度的变化转化为电阻值的变化 并以电压信号的形式提供给ECU 冷却液温传感器是一个热敏电阻式传感器 内阻变化与温度变化相反 冷却液温度提高时 其电阻减小 1 4进气温度传感器 为ECU修正点火提前角和控制天然气提供依据 51 进气温度传感器 水温传感器 52 1 绝对压力传感器 增压压力传感器是ECU用来标定对发动机的供气量的主要信号 它依据发动机的负荷状态 测出进气管内压力的变化 并转化成电信号 作为电子控制单元 ECU 决定喷气量的依据 安装时要使传感器的歧管压力取气口向下或水平放置 且必须高于进气歧管上的相应的取气口 这样可防止歧管内的水汽凝结成水回流到传感器内 造成压力偏差 增压压力传感器型号 101520 技术参数 1 工作温度 40 125 2 压力范围 20 250KPa 3 额定电压 5V 0 25VDC4 输出电压 0 V 5V 53 绝对压力传感器 54 1 氧传感器 收集排气中氧的多少 为ECU判断混合气稀浓提供依据 氧传感器用来检测废气中氧的含量 是保证空燃比接近理论空燃比的主要元件 安装在排气管上 三元催化器之前 它通过与废气的化学反应 在传感器的信号端会产生电压的变化 根据电压变化 ECU自动调整其供气量 使混合气的空燃比维持在理论空燃比附近 发动机上的排气氧传感器 在壳体中含有一个加热器 该加热器是一个陶瓷电阻式元件 55 氧传感器 56 1 ECU ElectronicControlUnit 即电脑点火控制单元 是控制发动机点火的电子模块 它采集转速信号传感器 水温传感器 绝对压力传感器 节气门位置传感器 进气温度传感器 氧传感器等信号的原始数据 经过分析 处理后 提供一个最佳的点火信号 实现火花塞精确点火 同时也为高压电磁阀提供一个12V开启电压 在有转速信号时 才打开天然气高压电磁阀 为发动机提供天然气 57 58 1 步进电机驱动摸块 受ECU控制 驱动燃气步进电机和怠速电机 步进电机驱动模块根据ECU 电脑控制单元 采集的各种信号 特别是氧传感器的的信号 经过数据分析后 控制步进电机的开度 达到控制天然气的量 从而控制空气和燃料的混合比 实现发动机的稀薄燃烧 其外观如下图 59 步进电机驱动模块 60 1 燃气步进电机 控制天然气气量 调节空燃比 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构 当步进驱动器接收到一个脉冲信号 它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度 它的旋转是以固定的角度一步一步运行的 控制脉冲个数就可以控制角位移量 同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度 从而达到调速的目的 作为一种控制用的特种电机 因其精度为100 的特点 在汽车行业得到广泛应用 61 燃气步进电机 62 1 10节气门体控制混合气多少及怠速位置 怠速步进电机 节气门位置传感器 63 1 11电传感器 电传感器是做定量显示的 它是将气瓶内的天然气压力信号变作电信号的一个计量器具 它是表示气瓶内的天然气储量的 同时 它将输出的电信号传送到驾驶室的气量显示器上 供司机参考气瓶内天然气余量 64 1 12气量显示器气量显示器安装在驾驶室内 驾驶员易于观察的位置 显示的数值表示气瓶内的天然气存量状态 当红灯亮时 表示气瓶中的天然气已经接近用完 这时的压力 1MPa 提醒驾驶员及时加气 65 2 1点火线圈和高压点火线的安装点火线圈通过安装支架被固定发动机进气管侧机体上 点火线圈的安装必须牢固可靠 2点火系统 注 六缸机 3 4缸 黄 兰 1 6缸 黄 红 2 5缸 黄 绿 四缸机 1 4缸 黄 兰 2 3缸 黄 绿 66 点火线圈的正确安装 6缸高压线 1缸高压线 1 6缸 线束插头标记 67 2 高压点火线高压点火线的安装必须注意区分缸数 确保插接正确 同时插接可靠 到位 线与线之间用线卡固定 点火线圈和高压点火线必须清洁 不能粘油 水 68 2 火花塞的安装火花塞型号为K8RTPP 为电阻 双铂金冷型 热值为8 安装前检查火花塞的间隙为0 40mm 安装火花塞时 火花塞头部不能触击孔壁 以免伤及火花塞头 同时注意火花塞必须清洁 不能粘油 水 安装扭矩为 30 40N m 69 2 ECU的安全 在对整车进行焊接操作时 必须取掉ECU线束 防止焊接对ECU造成毁坏 注意12V电路系统的接地可靠 不得松动 以免发动机工作不好 各插接件都必须插接良好 70 71 第四章NQ天然气发动机常见故障的诊断与排除 天然气发动机的故障判断方法与汽油发动机的方法基本一样 必须考虑到所有点火系统和机械系统以及燃料系统 本章就介绍常见的故障诊断和排除 72 常见故障1 启动困难或无法启动2 怠速不稳3 功率不足或动力下降4 耗气量高5 回火 放炮 73 1 启动困难出现该故障 首先应检查所有缸线是否跳火 逐步检查点火系统 12V电源系统等是否工作正常 然后检查混合器是否有天然气进入发动机 燃气供给系统是否有故障 检查混合气是否符合质和量的要求 具体步骤如下 1 1 燃气装置或电路是否有故障 ECU电源打开后 减压器电磁阀应有 喀哒 响声 1 2 检查12V继电器是否良好 74 1 3 检查高压线跳火性能 检查高压线是否漏电 1 4 检查线束插接件是否可靠 1 5 检查曲轴转角信号传感器是否良好 1 6 检查整车电源及电压变换器输出电压是否符合要求 1 7 检查蓄电瓶电压是否过低 连接是否正常 1 8 火花塞电极间隙是否正常 有无积炭 75 1 9 起动机是否工作正常 1 10 检查ECU是否工作正常 1 11 空气滤清器是否良好 进气管路是否畅通 1 12 天然气管路是否畅通 阀门是否开启 1 13 检查钢瓶是否有气 1 14 混合气浓度是否过浓或过稀 调整混合器上的怠速浓度调整螺钉 顺时针混合气加浓 反时针混合气变稀 或加或取一张混合器膜片铜垫片 加铜垫片混合气变稀 减铜垫片混合气变浓 76 2 怠速不稳定 发动机怠速运转时 转速忽快忽慢极不稳定 在检查点火系统没有故障的情况下 故障可能发生在燃气供给系统 怠速步进电机失控 此时应重点检查燃气装置及电机 1 进气道 进气管是否有漏气现象 2 混合器空燃比调整情况 3 混合器膜片是否破损漏气 造成有高速无低速现象 4 混合器阀芯有否卡滞现象 5 混合器上盖螺栓松紧度是否一致 不一致则影响空气阀片平行度 6 检查怠速步进电机 去掉怠速步进电机插头 手动调节怠速 看怠速能否稳定 如果上述检查没有发现问题 或经过调整 故障排除后仍存在怠速不稳的现象 这时应检查气门间隙是否存在问题 77 3 发动机功率不足或动力下降首先要按汽油发动机的检查方法检查一下发动机的工作情况 断缸试验 看是否个别缸不工作或工作不好 每缸作比较 有无气缸漏气现象 气门间隙是否正常 在确定上述部位没有故障后 判定故障可能发生在燃气装置上 78 故障排除方法 3 1天然气动力阀间隙太小 天然气流量不够 混合气过稀 调整动力阀 国 系列发动机的动力阀装在减压