燃气电控系统

Slide1潍柴天然气发动机燃气电控系统介绍Slide2内容气体发动机简介天然气发动机与柴油机的区别WoodwardOH1.2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Slide3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。Slide4OH1.2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Slide5OH1.2SystemOH1.2EngineController60pins发动机电控模块Exhaust排气FloTech电子节气门MAP进气歧管压力TurboCharger增压器UEGO氧传感器8to32VSupply+-CommunicationsRS232PCorISOKandCANorJ1708MAT进气歧管温度AirFilter空气滤清器Mixer混合器PositionFeedbackInterCooler中冷器FuelMeteringControl燃料计量控制CamPosition凸轮轴传感器RecircValve喘振阀SparkControl点火控制CompressedAirOrPTPHighPressureGasShutoff高压切断阀Boost增压控制OilPresssureSwitch机油压力开关WastegateControlValve废气旁通阀Regulator调压器HeatExchanger热交换器Thermostat节温器FMV燃料计量阀FPP脚踏板PreThrottlePressure节气门前压力BARO大气压力传感器EngineECT冷却水温EngineEngineControllerControllerHPfiltration高压滤清器Slide6燃气原理图Slide7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Slide8OH1.2ECM接口WoodwardOH1.2Lean-BurnECUMAPMATPTPorPThrPECTCAMNGTNGTPNGTTNGPUEGOEBPorBAROInjectors(4x2)LockoffSolenoidDBWControlWastegateControlRelayControlTachometerDriveFuelGaugeDriveMILTPSFastIdleOilBattery+Switch+SparkFire/Dwell/IndexDiagnosticTool(Laptop)FPPJ1708/J1587VehicleLinkBattery-IVSSlide9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EngineCompTurbineAirExhaustCoolerSlide10气体发动机特点Slide11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Slide12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当量比稀浓CNG柴油机汽油机天然气稀燃发动机Slide13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Slide14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)Slide15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Slide16什么是“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Slide17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当量比稀浓CNG柴油机汽油机Slide18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Slide19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Slide20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Slide21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Slide22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)Slide23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KnockOpenLoopOctane#EquivalenceRatioKnockClosedLoopOctane#EquivalenceRatioSlide24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Slide25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Slide26排放LeanStoichRichFuelEquivalenceRatioNOxCOHCFullpoweroperationpointSlide27HC,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Slide28典型250psLTICNG发动机同TI柴油机的比较LTICNGTIDiesel压缩比~11:1~17:1部分负荷/怠速控制节气门燃油喷射全负荷热效率(%)*39%39%部分负荷热效率(%)*23%31%•SDECT6114CNGV•ApproximateNumbersSlide29WoodwardOH1.2工作原理及控制系统Slide30OH1.2控制系统ECM发动机电控模块Harness线束Fueling燃料控制AirControl进气控制Ignition点火控制Enginetiming/speedmeasurement定时/转速测量MiscPeripherals周边附件Slide31ECM(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Slide32ECM2个连接接口60针I/O底盘固定式12，24V系统兼容可进行软件编程MotorolaHC12微处理器Slide33ECMECM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Slide34ECM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Slide35ECM电源和接地两个从ECM到传感器的5Volt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Slide36ECM通信ECM有两个专用于通信连接RS232用于PCTools和标定SAEJ1708(不是所有系统采用)用于车辆的其他功能模块Slide37ECM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PCTools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Slide38ECM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RAMSlide39OH1.2ECMInterfaceWoodwardOH1.2Lean-BurnECUMAPMATPTPorPThrPECTCAMNGTNGTPNGTTNGPUEGOEBPorBAROInjectors(4x2)LockoffSolenoidDBWControlWastegateControlRelayControlTachometerDriveFuelGaugeDriveMILTPSFastIdleOilBattery+Switch+SparkFire/Dwell/IndexDiagnosticTool(Laptop)FPPJ1708/J1587VehicleLinkBattery-IVSSlide40电气线束Slide41线束Slide42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TypesLocationsSlide43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Slide44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Slide45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足要求。导线尺寸满足Woodward线束图纸要求如能兼容接插件，尽量采用大线径线束尽量不用小线径线束Woodward建议OEM采用不同颜色/样式的线束以方便现场故障诊断Slide46线束线束应该远离任何高温零部件（排气系统）以免造成受热变形线束应该有适合的外层保护以防止线缆损坏线束应该有合适的支撑和走线以防产生应力在进行高压喷雾或喷水清洗时，应该小心线束和接插件。诊断通信线应相互绞接以降低电磁干扰保险丝按照Woodward图纸技术要求选取Slide47线束诊断在诊断过程中，线