动力经济性兼顾 上柴天然气发动机介绍

    【卡车之家 原创】上柴天然气发动机 在重卡方面供应欧曼、红岩等重卡。下面小编搜到上柴天然气发动机产品的介绍整理分享给大家，仅供大家参考，详细信息请以官方发布的信息为主。

图为上柴SC8DT系列天然气发动机

上柴天然气发动机技术发展

    上柴天然气发动机产品系列包括：114系列、6CT系列、6CTL系列、4CT系列。

●  上柴天然气发动机产品：

    四种排量：5.3L、8.3L、8.8L

    功率覆盖：118kW—206kW

    用途：8—12m客车、16—18m铰接式公交车、中重型卡车、城市环卫车、混和动力、船用和发电机组

●  上柴114系列车用天然气发动机型谱

●  6CT系列天然气发动机（基本型）

●  6CTL系列天然气发动机（扩行程）

●  4CT系列天然气发动机（4缸机）

●  国内外配套部分整车厂

●  天然气燃料

    天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，甲烷含量大小直接决定了天然气气质的好坏。

●  CNG发动机的性能

    一、动力性和经济型

    根据“全速全负荷特性曲线图”，CNG发动机的动力性与柴油机相当，但经济性高于柴油发动机。

    二、排放性

    2007年2月8日，上柴SC8DT250Q4通过国IV排放认证。

●  CNG发动机的机油

    由于天然气发动机的燃烧温度比柴油机高，燃烧气体的润滑性不好，不会产生碳烟增加润滑，有效防止火花塞会因机油油灰沉积。

    天然气发动机要使用具有较低硫酸盐灰份、较高的抗磨损性能、抗氧化性能和抗硝化能力，低含硫、含锌添加剂的机油。

●  气门和座圈

    柴油机的燃料柴油和燃烧形成的碳对气门和气门座圈具有一定的润滑作用，而天然气发动机没有。

    并且天然气发动机的热负荷比柴油机高。为此，天然气发动机采用新型高温耐磨的材料和合理结构，增强气门和气门座圈耐高温和耐磨损的能力。

●  燃料供给系统

CNG发动机燃料供给系统

●  燃烧系统

CNG发动机燃烧系统

●  点火系统

CNG发动机高能电子点火系统

●  电控水冷增压控制系统

CNG发动机电控水冷增压控制系统

    上柴天然气发动机的控制系统也为Econtrols，主要结构零部件组成基本相同，包括燃料供给系统、电子控制系统、点火系统和进排气系统。

燃气发动机控制系统（Econtrols）原理

    控制系统技术方案：
    1、单点喷射预混合燃料供给方式
    2、稀薄燃烧
    3、全面计算机管理系统
    4、空然比闭环控制与开环控制并用
    5、采用自适应控制
    6、增压中冷，电控排气放气
    7、无分电器高能电子点火
    8、采用二元氧化反应器

●  CNG发动机燃料供给系统

CNG发动机燃料供给系统

    一、高压减压器

组成如图

    燃气进口压力20MPa，燃气出口压力0.8MPa，保护下游系统部件。

    二、混合器

四缸机混合器 六缸机混合器

    燃气全面与空气全面接触，使混合气更均匀，容易点火，火焰传播速度提高。

●  电子控制系统

    一、电控单元

    特点：

针脚定义

    1、90个I/O针脚
    2、32位微处理器，10位A/D通道
    3、集成点火模块（绝缘栅双极功率晶体管、场效应管）
    4、SAE J1939 CAN和RS232

    二、线束

    三、电子调压器

    功能：调节燃料的压力

    主要参数：
    1、工作电压 8—32V
    2、温度范围 –40℃—105℃
    3、进口压力 100－200psig
    4、出口压力 –18“H2O－13”H2O
    5、流量 165lb/hr（相当于400hp）
    6、一般反映速度 10ms，大负荷时50ms
    7、燃气滤清器的要求 ≤10micron

    四、环境传感器

    功能：进气温度和湿度等参数对发动机的控制进行修正

    安装位置：安装在空滤器后，中冷器前

    五、节气门前压力（TIP）

    功能：测量进气压力（增压后压力），消除增压滞后

    原理：和MAP相似

    六、MAP/T

    功能：确定空气量、大气压，进行进气量的修正

NTC（负温度系数）热敏电阻器（半导体）

    原理：如图

    安装：如图

    七、ECT

    功能：
    1、ECT测量冷却水温度；
    2、影响发动机的怠速；
    3、影响发动机控制模式（开环或闭环）；
    4、影响发动机空燃比。

    原理：NTC（负温度系数）热敏电阻器（半导体）如图所示

    八、氧传感器（UEGO）

    功能：
    1、测量废气中氧的含量
    2、闭环控制的关键部件

开关型氧传感器

    原理：在高温（800℃）及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上，由于氧的浓度不同而产生电压。

    安装要求：

    九、转速传感器

    功能：测量转速

    原理：如图

    安装位置：飞轮壳

    十、相位传感器

    功能：判断第一缸上止点

    原理：与转速传感器相同

    安装位置：如图

    十一、无绳操作系统和脚踏板

Drive-By-Wire System无绳系统

    脚踏板包括线性位置传感器和怠速确认开关；

    节气门包括完整的节气门体、执行器和反馈位置传感器。

    十二、高压截止阀

    十三、低压截止阀

    十四、过流保护阀

    十五、电控增压系统

    十六、涡轮增压器

    功能：提供足够的空气量，增加动力性

    原理：响应性、高的可靠性（水冷）

    组成：如图

●  点火系统

    特性：
    1、性能稳定，适应性强（ 12-32V），点火可靠；
    2、初级电流有限制和监控功能(6.5Amp)；
    3、检测到线圈短路和开路；
    4、每缸一个点火线圈，无废发火；
    5、充分利用点火的能量，提高燃烧效率。

    一、火花塞

    利用点火线圈产生的高电压产生火花，点燃缸内混合气。

    发动机的火花塞间隙为0.40mm，扭矩为35—41Nm。

    二、点火线圈

    将电源提供的低压电转变为足以在电极间产生击穿点火的15—30kV高压电。

    三、高压线

    特点：绝缘性和高的传输效率

    安装：如图

●  点火系统的定期维护

    点火系统的定期维护才能保证发动机的正常使用，维护主要内容：

    一、定期检查/更换火花塞
    1、火花塞间隙是否过大
    2、火花塞头部是否有积炭
    3、火花塞绝缘体是否有破裂
    4、火花塞是否有跳火、漏电现象

    二、定期检查/更换高压点火线

    检查火花塞间隙的同时应检查高压点火线是否有破裂或刺穿，在往回安装时应保证高压点火线清洁。

    正常的火花塞：绝缘体腿部有轻微的黄色或棕色沉淀物和轻微的电极腐蚀。

●  点火系统问题

    一、早燃

    定义：空气、燃料混合气在设定的点火时间之前燃烧。

    原因：由燃烧室内的热源引起，可以有以下几个因素造成：过大的点火提前角、太热的火花塞电极、低辛烷值燃气、发动机冷却不足、以及不合适的机油产生的积炭。

    预防：
    1、检查燃气质量
    2、确保使用正确的火花塞（冷热型范围，间隙等）
    3、确保使用正确的发动机机油
    4、检查发动机是否过热

    早燃会导致发动机爆燃，但是早燃和爆燃是两回事情。

    二、爆燃

    爆燃是CNG发动机的大敌，爆燃会破坏火花塞绝缘体和损毁电极，爆燃会导致发动机活塞、气门座、气门等严重损坏。

    CNG发动机产生爆燃现象的因素：
    1、气质差
    2、发动机空燃比严重过浓
    3、过增压/超功率没有被故障限制

    三、失火

    失火可由下述两种原因引起：
    1、混合气太稀
    2、点火失火

    点火失火如果为火花塞产生的火花太弱，其原因可能：线圈缺陷、火花塞缺陷、高压线缺陷、电极污损等。

    仅靠普通工具判断是何种原因造成的失火是挺难的：

    1、看系统故障码，首先是点火系统故障码，其次是燃气系统故障码，以及其他的故障码；
    2、如果没有故障码，那就先检查点火系统部件，再检查燃气系统部件，最后检查发动机本体。

    失火也可由火花塞击穿电压不足或者在电压达到火花塞跳火之前通过金属壁漏电造成。下述三种因素可以对击穿电压造成极大影响：

    1、火花塞间隙
    2、气缸压缩压力
    3、混合气的空燃比

    轻微失火可以导致发动机性能下降；严重的失火可能产生燃料经济性下降，驾驶舒适性下降，甚至发动机损坏。

    四、污损

    原因：当燃烧温度不足以完全烧掉碳和少量润滑油的时候会产生污损

    注意：在更换污损的火花塞之前必须除去造成污损的源头，比如烧机油。

●  进排气系统

进排气系统

●  CNG发动机无法正常启动的常见故障

●  CNG发动机动力不足的常见故障

●  故障码0108：MAP压力过大

    故障思考1：增压压力过大/过小

    故障思考2：电子调压器（EPR）

    有关天然气发动机产品的更多相关内容，欢迎广大卡友在此积极讨论交流。

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