天然气发动机燃气电控系统课件.ppt
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- 天然气 发动机 燃气 系统 课件
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1、潍柴天然气发动机培训潍柴天然气发动机培训?天然气发动机的基础概念 一、进气一、进气=功率功率 1、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 2、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 二、节气门二、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 三、稀燃三、稀燃 正常的空燃比是以
2、当量比来表示的。1、当量混合:理论上足够的空气燃烧完所有的燃料,燃烧后无氧气和未燃烧燃料残留。通常空燃比以质量比给出。用表示过量空气系数,当量混合时即 柴油机空燃比:14.5 天然气发动机 空燃比:16-17 2、稀燃:混合气中多余了空气称为稀,1表示稀,(多余了燃料称为浓,60 时会导致燃气流量的减少。性能:燃气温度超过40,30秒钟内关闭 燃气温度低于10,30秒钟内开启 注意事项:节温器的开启与关闭受燃气温度控制,冷却液的 进口与出口不能接反,进口处有“IN”标记,出口 处有“OUT”标记。节温器 燃料计量阀 作用:由ECU根据发动机运行中的各温度、压力、转速信号发出指令,来决定供给混合
3、器的天然气量。结构特点:脉宽调制(PWM)喷射阀,每个喷嘴都单独控制,即一个驱动对应一个喷嘴。节气门体上游喷射;喷射阀与各缸时序对应(瞬态除外);一体式燃气压力传感器(NGP);一体式燃气温度传感器(NGT);OH2最多可以支持12个喷嘴 在喷射阀上安装有压通式单向阀以用于检测 燃气压力,安装FMV时应保证便于检测燃气压 力。燃料计量阀 工作原理及作用:将天然气和中冷后的 空气充分混合,使燃烧更充分、柔和。有效降低NOx排放和排气温度。结构:采用喉管和十字叉结构,天然气从小孔中进入混合器。混合器 空 气 控 制 系 统 OH2空气控制系统图 OH1.2 Engine Controller En
4、gine 发动机 排气管 电子节气门 增压器 Air Filter 空气 滤清器 节气门位置反馈 中冷器 废气控制阀 排气 空气、燃气混合 新鲜空气 节气门前 压力传感器 进气温度、压力传感器 混合器 氧传感器 油门脚踏板 线传电控系统 电子脚踏板和节气门间不使用机械部件连接。电子脚踏板踩下,ECU接受油门位置信号并计算转换成节气门开度信 号,节气门从ECU处接受开度命令信号,并将实际开度反馈给ECU 对稀燃而言,信号的传递非常关键 潍柴燃气发动机脚踏板采用非接触式传感器,输出电压信号:05V,ECU根据脚踏板的信号来控制电子节气门的开度。电子脚踏板有一电位计(FPP)和怠速确认开关(IVS)
5、IVS 一端接地,另一端接 ECU。当油门脚踏板没有踩下去的时候,IVS 开关是开着的,当油门脚踏板下踩到某个点时,IVS 将关闭并发出一个信号通知 ECU。燃气发动机结构原理(电子脚踏板)燃气发动机结构原理(电子脚踏板)电子脚踏板电子脚踏板 电子脚踏板必须有一电 位计和怠速确认开关 (IVS)当脚踏板踩下,怠速确认必须是关闭 的。电子脚踏板有特殊的标 定。ECU在每一次开电循环 后会自动重新标定脚踏 板。IVS 一端接地,另一端接ECM。当油门脚踏板没有踩下去的时候,IVS 开关是开着的。当油门脚踏板下踩到某个点时,IVS 将关闭并发出一个信号通知ECM,IVS 和电位计两者保持一致(电性方
6、面)。电子脚踏板电子脚踏板 线束端 脚踏板接头 针脚对关针脚对应关系:34C(J1A11)3 51(J1A8)2 33C(J1A24)1 33d(J1A24)4 52(J1B7)5系 34C(J1A11)3 51(J1A8)2 33C(J1A24)1 33d(J1A24)4 52(J1B7)5 线束端 脚踏板接头 ECUECU电控单元电控单元 作用:电控发动机的控制中心,接收各传感器传送来的发动机运行信息,加以运算处理后控制各执行器动作,同时给传感器提供稳压电源或参考电压。结构:1、最大有34 模拟量输入,5 个数字量输入,5 PWM 输入等;2、最大支持12个喷嘴驱动,1 个驱动单独对应一个
7、喷嘴;3、11 个低端输出;4、2 CAN 通讯口;5、1 RS-485 通讯口。电源:两个从ECU到传感器的5 Volt 电源输出,传感器由ECU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。接地:有一专门应用于连接传感器和ECU的接地,以保证传感器的精确读数。通信:ECU采用RS485用于Toolkit 软件连接,故障检查和标定。电子节气门电子节气门 电子节气门集成有执行器,位置传感器,节气阀门等。接收PWM 信号由ECU控制其开度大小,节气阀门开度大小控制混合气进气量,从而改变发动机的输出功率。电子节气门根据 ECU指令,有三种工作状态:1、当发动机速度低
8、于怠速目标值时,ECU 进行怠速控制,即控制节气门开度位置,保持发动机速度在怠速目标值附近。2、当发动机速度超过最大额定转速时,ECU 限制节气门开度位置,即速度越高节气门开度位置越小。3、当发动机速度在怠速和最大额定转速之间时,节气门开度位置直接由脚踏板控制,即节气门开度位置随脚踏板位置同步变化。结构特点:电子节气门内部包含节气门开度位置传感器,ECU通过比较节气门位置传感器反馈信号和节气门开度指令信号之间的差值来确定电子节气门是否处于正常的工作状态。一旦电子节气门发生故障,ECU 将进入特定的跛行回家模式,在该模式中燃气流量大量减少,发动机以极低转速运行。当发生其他某些故障时,ECU也进入
9、跛行回家模式。进气压力控制示意图进气压力控制示意图 发动机排气能量 排气能量损失 增压后空气 增压器废气阀 进气压力控制原理进气压力控制原理?天然气发动机的工作特点之一为功率=进气,天然气发动机的性能取决于增压压力的控制,在发动机软件设计中,针对发动机的每一工况,均设有明确的增压压力值,该值是通过不断的试验优化所得。压力控制是通过PID参数,调整废气控制阀的占空比(DC%),使实际增压压力MAP=设定增压压力。第 36页 共 页 冷却水接口 采用加大流量水冷增压器 1、水流量加大;2、通过冷却水冷却机油降低增压器温度 水冷增压器 废气旁通控制阀 作用:与增压器的放气阀连接,控制增压器废气门驱动
10、气室的气体压力On/off 电磁阀开启频率为 30 Hz或50Hz 注意事项:如果通至阀门的空气被污染,阀门的隔网可能堵塞 连接管路长度不可更改,否则增压控制可能不稳 消声器仅用做隔音 如果空气连接断开,发动机功率过大可能会损坏发动机,或者产生故障码(该故障码通过限制节气门来保护发动机和降低功率)如果电气连接断开,则发动机功率下降 弹簧力方向 废气旁通控制阀 废气控制阀 PWM 信号:DC%=0 时,电磁阀关闭,压缩空气全部用来推动增压器废气阀,使其完全打开,从而推动增压器工作的排气能量减少,最终降低增压力;DC%=100%,电磁阀处压缩空气泄漏量最大,增压器废气阀在弹簧力左右下趋向关闭,从而
11、使增压器工作的排气能量增多,增压压力升高。增压控制逻辑为:MAP 设定增压压力,DC 减少。TMAP传感器?安装在电子节气门之后。?集成压力温度的传感器?用途?燃料喷射计算?增压控制?压力传感器?测量进气管绝对压力?测量范围从真空到增压压力?温度传感器?测量进气歧管压力?注意事项:可以和PTP传感器互换,但线束不能插错。PTP传感器 安装在电子节气门之前 仅用来测量压力 作为计算进入发动机空气流量的修正参数,对涉及燃气量修正的充气效率(VE)提供基准 OH2.x 系统中,有许多错误代码的判断需要PTP参数作为参考。(如:SFC331,371,372,373,491)注意事项:可以和TMAP 传
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