潍柴燃气电控系统介绍02 (1)讲解.ppt

潍柴天然气发动机 燃气电控系统介绍,,内容,气体发动机简介 天然气发动机与柴油机的区别 Woodward OH1.2系统简介 气体发动机特点OH1.2控制系统介绍 系统工作原理介绍 子系统介绍 各子系统零部件介绍,天然气发动机与柴油机的区别,取消了柴油机的燃油系统(高压油泵、喷油器、高压油管等件），增加了燃气供给系统（气瓶、高压切断阀、减压器、燃气热交换器和节温器、喷射阀等件） 采用点燃式燃烧方式（气缸盖上的喷油器安装孔改为火花塞安装孔），增加了点火控制系统（点火ICM控制器、点火线圈、高压线、火花塞） 压缩比比柴油机的小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同柴油机压缩比17:1,天然气发动机11:1 增加了信号发生器，用于判缸和测量发动机转速 增加了混合器和节气门，使燃气和空气在混合器中充分混合 排气温度高，增压器采用水冷中间壳OH1.2系统简介,稀燃, 全功能,自适应闭环控制系统 电子节气门的线传电控系统 Delta-P 废气旁通控制 先进瞬态补偿算法 完全诊断,,OH1.2 System,,,,,,,,,OH1.2 Engine Controller 60 pins 发动机 电控模块,,,,,,,,,,,,,Exhaust排气,,,,,,FloTech电子节气门,,MAP进气歧管压力,Turbo Charger 增压器,,UEGO氧传感器,Communications,,RS232 PC or ISO K and CAN or J1708,,,,,,,MAT进气歧管温度,Mixer混合器,,,,,,,,,Position Feedback,,,Fuel Metering Control燃料计量控制,,,,Cam Position凸轮轴传感器,Recirc Valve 喘振阀,Spark Control点火控制,,Compressed Air Or PTP,,High Pressure Gas Shutoff 高压切断阀,,Boost 增压控制,,,,,,,Oil Presssure Switch机油压力开关,,,,Wastegate Control Valve废气旁通阀,,,Regulator调压器,Heat Exchanger 热交换器,Thermostat节温器,FMV燃料计量阀,FPP脚踏板,,,,,PreThrottle Pressure 节气门前压力,,BARO 大气压力传感器,,ECT冷却水温,Engine,Engine,Controller,Controller,,,HP filtration 高压滤清器,燃气原理图,燃气原理图,1、气路： 天然气瓶---高压电磁阀—减压器—热交换器节温器—喷射阀（FMV）--混合器 2、水路 2.1发动机出水管—增压器中间壳—发动机水泵进水口 2.2 发动机出水管—减压器—热交换器—节温器—发动机水泵进水口,,,OH1.2 ECM 接口,,Woodward OH1.2 Lean-Burn ECU,,,,,,,,,,MAP,MAT,PTP or PThrP,ECT,CAM,NGT,NGTP,NGTT,NGP,,UEGO,,EBP or BARO,,Injectors (4x2),,,,,Lockoff Solenoid,DBW Control,Wastegate Control,Relay Control,,Tachometer Drive,,Fuel Gauge Drive,,MIL,,TPS,,Fast Idle,,Oil,,Battery +,,Switch +,,Spark Fire/Dwell/Index,,Diagnostic Tool (Laptop),,FPP,,J1708/J1587 Vehicle Link,,Battery -,,IVS,,,天然气发动机,增压中冷 节气门前燃料气体混合 节气门控制混合气 点燃式 四冲程,,,,,,,,Engine,,,,,Comp,Turbine,,Air,Exhaust,,,,,,,,Cooler,,,,气体发动机特点,功率 = 进气,更多进气 = 更大功率 （意味着不能一味加大油门来提升马力） 进气压力增加= 进气流量增加= 扭矩增加 发动机对进气调节控制能力决定发动机性能 增压低则功率小 如果增压低，系统中不能通过增加燃料来提升动力 发生爆震问题 过多燃料导致排放急剧恶化 燃料经济性变差,,,节气门,对于柴油机 燃料 = 功率 由于预混的CNG 不能同柴油机同样程度的稀燃，必须通过其他方式限制发动机动力 节气门为控制空气流动的装置,天然气稀燃发动机,增压器,由于稀燃混合物导致的低马力（比当量比稀35％）需要更高空气密度 增压 (MAP) = 功率 增压器性能 = 发动机性能,废气旁通控制阀,低速下必须关闭 在高速部分负荷下必须开废气旁通阀来控制扭矩 如果废气旁通阀不关 = 功率降低 如果废气旁通阀不打开 = 潜在爆震 (发动机损坏),中冷,压缩后的进气空气温度很高 如果无中冷，发动机容易发生爆震 如果无中冷，NOx 排放高 如果无中冷，则会由于进气密度降低，进而造成功率下降 如果中冷器堵塞，上述现象都可能发生,什么是“稀燃”,当量混合气: 理论上燃烧所有燃料所需的空气量。

燃烧后无燃料和氧气剩余 稀燃: 排气中有过量空气,稀燃,CNG 能在当量比的 +/- 35% 范围内燃烧 为满足排放法规，稀燃发动机保证必须在30% 到 35% 稀燃界限内 排气温度、冷却液量和效率与柴油机相似,,,气体稀燃发动机,稀燃的优点,燃料经济性 热负荷 排温 传至发动机冷却液的热量降低,,,稀燃的注意事项,需要高能长时间的点火 因为高增压，需要小的火花间隙 -5% 燃料 ~ 失火 +15% 燃料 ~ 爆震 高的空气湿度易导致失火,燃料控制要求（CNG发动机）,控制燃料确保所需的空燃比 稀燃氧传感器检测此控制 燃料控制过稀 = 失火 燃料控制过浓 = 爆震,爆震 (末端气体爆震),爆震是气缸中正常火焰燃烧产生的压力温度上升，从而导致未燃燃料同空气的自燃现象 爆震是不正常的 长时间的爆震会导致发动机系统损坏 (活塞环、火花塞、活塞、气阀) 爆震同柴油机燃烧相似 爆震在低速高负荷下最严重,爆震（续）,下述情况可导致爆震： 过多的积炭 (过高的机油灰分) 机油消耗过大，发动机过浓燃烧 燃料浓于设定点 ~5% 中冷器污染 (过高进气温度) 增压不能控制或过高 点火定时不准 燃料品质差 (低辛烷值),爆震的影响,辛烷值降低- 爆震趋势上升 当量比上升 – 爆震趋势上升,,,,Knock,,,Open Loop,,Octane #,Equivalence Ratio,,,Knock,,,Closed Loop,,Octane #,Equivalence Ratio,,失火影响,优化的CNG发动机可以高于35% 当量比稀燃 过低的稀燃导致高的碳氢排放并降低发动机功率 排气中增加的HC含量，使稀燃氧传感器错误的判断发动机过浓 闭环控制更稀，发动机失火和驾驶性进一步恶化,失火影响,高湿度使得失火的余度降低-湿度因素没有考虑进去 失火也可能是其他零部件失效所致（如点火系统） 线圈 火花塞 橡胶护套,排放,,,Full power operation point,HC, CO 影响,过浓 - HC,CO 增加 气缸积碳 - HC 增加 失火- HC 增加 机油消耗 -HC 增加,典型 250ps LTI CNG 发动机同TI柴油机的比较,SDEC T6114 CNGV Approximate Numbers,Woodward OH1.2 工作原理及控制系统,OH1.2控制系统,ECM 发动机电控模块 Harness 线束 Fueling 燃料控制 Air Control 进气控制 Ignition 点火控制 Engine timing/speed measurement 定时/转速测量 Misc Peripherals 周边附件,ECM (发动机控制单元),ECM 是系统的大脑 ECM 是一敏感部件，应按照敏感电子器件的操作规范操作,ECM,2 个连接接口 60 针 I/O 底盘固定式 12 ，24 V 系统兼容 可进行软件编程 Motorola HC12 微处理器,ECM,ECM有如下的电路类型 输入 数字输入（开关） 模拟输入（读取电压） 磁阻式输入（速度传感器） 氧传感器输入 输出 低端驱动（对地开关） 高端驱动（对电池开关） 喷射阀驱动（仅适用于CNG喷射阀，对LPG不适用） 用于ICM控制的数字驱动 燃料表（对LPG不适用） 电源和接地 电源输入和钥匙开关 接地输出 从ECM到传感器的两个5V电源输出 返回到ECM的传感器接地 通讯,ECM,电源和接地 来自电源和钥匙开关 总共3个电源输入 Vsw 钥匙开关 Vbat1 第一个电源连接 Vbat2 第二个电源连接 接地输出 两个接地输出 两个都应在相同地方接至发动机或底盘处,ECM,电源和接地 两个从ECM到传感器的5 Volt电源输出 传感器由ECM内部电源供电 两电源相互独立 如果5v电源短路，电压下降并会导致许多系统错误 有一专门应用于连接传感器和ECM的接地，以保证传感器的精确读数,ECM,通信 ECM有两个专用于通信连接 RS232 用于PC Tools和标定 SAE J1708 (不是所有系统采用) 用于车辆的其他功能模块,ECM 数据保存,程序 程序保持在FLASH中，并可在ECM长时间断电情况下保存 ECM程序可修改保存 ECM可用PC Tools重复多次编程 设置 设置值在ECM长期断电后仍可保存在 EEProm 出厂设定 此设置不可擦除 ECM 的系列码为一例子 Field/EOL 设置 如果不同Prom/ID的新程序载入，此设置自动消除 例如燃料计量标定，速度调速限值和点火定时补偿,ECM 数据保存,故障码 保存在RAM中并且不可用钥匙开关擦除 此数据在ECM断电或 VBAT1 和 VBAT2 断开时被擦除 自适应表 两种方式保存 仅有RAM 此数据在ECM断电或 VBAT1 和 VBAT2 断开时被擦除 RAM且用 EEPROM 备份 此模式在一时间段内自动将RAM中数据保存在EEPROM 中 在开关打开且RAM数据仍有效时采用 如果数据无效 (ECM电源断开)，此时数据从 EEPROM 调出到RAM,,,OH1.2 ECM Interface,,Woodward OH1.2 Lean-Burn ECU,,,,,,,,,,MAP,MAT,PTP or PThrP,ECT,CAM,NGT,NGTP,NGTT,NGP,,UEGO,,EBP or BARO,,Injectors (4x2),,,,,Lockoff Solenoid,DBW Control,Wastegate Control,Relay Control,,Tachometer Drive,,Fuel Gauge Drive,,MIL,,TPS,,Fast Idle,,Oil,,Battery +,,Switch +,,Spark Fire/Dwell/Index,,Diagnostic Tool (Laptop),,FPP,,J1708/J1587 Vehicle Link,,Battery -,,IVS,电气线束,线束,电路保护,电路保护装置包括保险丝、熔断元件、熔线和断路器。

这些保护装置包括不同的尺寸和规格 当流过保险丝的电流超过其额定电流值时，保险丝将熔断,Types,Locations,接插件,接插件应该防水、防腐且使导体接触良好 接插件的主要组成： 外壳 插针和插套 固定块 密封,接插件,通过插针和插套的连接使得电路导通,固定块：保持插针和插套可靠到位密封：防止水进入接插件造成短路,线束,线束是系统极为重要的部分 发动机厂商应该直接负责线束的设计 确保与车辆上的线束互相通讯 推荐GXL或 TXL线束 否则，OEM厂家应确保所用线束在磨损，温度及标定电流等参数满。