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天然气发动机主要零部件作用和功能

时间:2022-10-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:安装时要求调压器出气管安装在混合器天然气入口处,安装时锥螺纹部分必须使用螺纹密封胶以防止漏气。长时间的积累会导致燃料空气阀运动受阻,甚至完全卡死,从而导致发动机工作不稳定。电子节气门通过控制蝶阀的开度,控制进入缸内的混合气的量,从而控制发动机的转速和负荷。点火线圈接收来自ECM点火指令,产生高电压并将高电压传递给火花塞,产生火花,点燃天然气。

1.高压燃料切断阀

如图10-7所示,高压燃料切断阀由ECM控制其开合,停机状态下处于常闭状态,作用是及时切断或恢复燃料供给。为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位漏气,安装该接头时,必须使用螺纹密封胶(如乐泰262),并且锁紧接头使铜垫略有变形,有效密封。高压燃料切断阀进气口自带滤芯,维护保养时可用汽油浸泡,并用压缩空气吹干净装复即可;如果拆检时发现高压电磁阀滤芯污染严重,必须拆下高压电磁阀阀芯、阀座,用汽油浸泡后,再用压缩空气吹干净装复。

图10-7 高压燃料切断阀

2.高压减压器

如图10-8所示,高压减压器通过压力膜片克服弹簧阻力,带动杠杆,调整节流孔的流通面积,从而控制减压后的天然气压力。通过节流和加热,使高压的压缩天然气减压至7~9MPa的低压天然气。

图10-8 高压减压器

安装要求:减压器进气接头螺纹部分必须使用螺纹密封胶,并且使用铜垫进行密封;减压器出气接头使用O形圈进行密封,出气接头与低压电磁阀、低压电磁阀与电磁阀出气接头采用锥螺纹连接,安装时必须使用螺纹密封胶;高压减压器通过两根水管与发动机的冷却水循环水路连通,安装水管时请锁紧环箍,以免漏水;高压减压器必须通过一根压力反馈管与进气管连接,目的是为了根据工况控制调压器出口压力;减压调节器应安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置,但不应直接安装在发动机上。所以减压调节器必须安装在汽车(底盘)大梁上。设计减压调节器支架时,应注意减压调节器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。否则会导致加热水不能流经减压器,导致减压器结冰冻裂。

每行驶5万km应维护保养高压减压器,用汽油或化油器清洗剂清洗高压减压器一级压力腔,并用干压缩空气吹干净后装复;拆除高压减压器进气接头,检查滤芯是否被污染;若被污染,则更换;更换易损件(如橡胶密封圈),检查轴销的磨损情况,若磨损则更换轴销,并对减压压力进行检查、调整。每行驶10万km更换膜片及密封件,并对减压压力进行检查、调整。

3.低压电磁阀

如图10-9所示,低压电磁阀由线圈驱动阀芯,由ECM控制其开合,停机状态下处于常闭状态,有及时切断或恢复燃料供给作用。为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位漏气,安装该接头时,必须使用螺纹密封胶(如乐泰262)有效密封,要求安装在电控调压器上面。

图10-9 低压电磁阀

4.电控调压器(EPR阀)

如图10-10所示,电控调压器内部有一控制芯片,该控制芯片接受来自ECM的控制指令,通过高速电磁阀控制天然气气量,从而实时有效控制空燃比,其还可控制天然气喷射量。

图10-10 电控调压器

安装时因该零件内部有控制芯片,应避免高频振动。该零件自带减振软垫,切勿自行拆卸。电控调压器出气口中心水平高度不能低于混合器进气口中心高度,电控调压器天然气出气口离混合器天然气进气口距离要求控制在500mm以内,目的是为了让天然气中的杂质流到混合器中随空气进入缸内燃烧掉,保持EPR阀内清洁,并且保持天然气供给响应速度快。

电控调压器(EPR阀)在使用中需进行定期的维护保养,由于电控调压器处于低压减压部分,在长期的使用中会在其内部沉积大量的油污和杂质,长时间的油污和杂质会导致电控调压器工作不良、传感器损坏以及内部的密封件和橡胶膜片提前老化和破损,因此该部件的维护保养尤为重要。每行驶5万km需对内部零部件进行清洗,更换易损件,检查轴销的磨损情况;每行驶15万km需更换膜片及密封件,并对压力进行校准。

5.混合器

混合器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。安装时要求调压器出气管安装在混合器天然气入口处,安装时锥螺纹部分必须使用螺纹密封胶以防止漏气。将混合器两垫片安装在混合器接管与混合器的结合面,注意拧紧螺栓以防止漏气。

E330、E480混合器拥有极少的活动部件和坚固的设计,因此工作非常稳定。由于使用不当以及使用区域气体洁净度的影响,也将对混合器中的部件产生损坏。

根据使用情况的调查和分析,由于使用和维护不当该部件会产生两种故障模式:膜片损坏和发动机经常性回火会导致膜片老化加剧,致使膜片出现皲裂和破损。燃料空气阀卡滞当压缩天然气中所含的压缩机机油过多,以及空气中的杂质过滤不充分的情况下,如果没有及时对混合器内部进行清洁保养,油污会附着在燃料空气阀和阀座上。长时间的积累会导致燃料空气阀运动受阻,甚至完全卡死,从而导致发动机工作不稳定。因此空滤器对空气、天然气过滤器对天然气的过滤效果的好坏将直接影响着混合器的使用寿命。

6.电子节气门

电子节气门通过控制蝶阀的开度,控制进入缸内的混合气的量,从而控制发动机的转速和负荷。驾驶员通过加速踏板,将动力需求传送给ECM,ECM接收到加速踏板信号后,根据发动机运行工况控制电子节气门开度。通过控制蝶阀开度,控制怠速转速和调速特性曲线。

安装要求:电子节气门驱动电动机轴线必须保持水平方向。每行驶10万km(视当地气体清洁度而定),从发动机上拆下节气门,检查节气门内部是否有明显的油污,若有,则需用节气门清洗剂清洗节气门碟阀部分,清洗后用干压缩空气吹干。清洗后,用手按压碟阀,检查碟阀运动有无卡滞、是否回位,若出现卡滞,则需要更换电控节气门总成。

7.点火线圈

点火线圈接收来自ECM点火指令,产生高电压并将高电压传递给火花塞,产生火花,点燃天然气。点火线圈能根据ECM指令控制点火时刻,使发动机实现低排放、低气耗。

安装要求:拧紧点火线圈安装螺栓,以保证点火线圈胶套内弹簧与火花塞头部紧密接触。由于高压电源会在接触表面产生电弧,弹簧与火花塞头部接触的部位易受热氧化,导致接触部位电阻过大,分压作用过大导致火花塞点火能量降低,严重时会导致失火。所以安装火花塞和点火线圈时,必须在火花塞头部与点火线圈弹簧结合部位涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂,以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。

点火线圈次级输出电压高达4万V,所以在发动机使用过程中,绝对不允许用水直接冲洗发动机,特别是点火线圈部位;每3个月或2万km要清理弹簧与火花塞之间的氧化物,并涂抹导电膏;每3个月要检查点火线圈胶套是否老化开裂,如有开裂,请及时更换。

8.防喘振阀

防喘振阀是当发动机突然减速时,通过喘振阀通气软管将节气门后的低压压力传递到防喘振阀压力反馈接头上,打开喘振阀单向截止膜片,使增压器压气机前后压力平衡,避免增压器喘振,保护增压器。

该零件共有三个接口,通过喘振阀通气软管连通防喘振阀和进气管压力,另外两个25 mm外径的接口分别连接增压器前进气管和增压器后进气管。6G系列CNG发动机使用两个防喘振阀,两个防喘振阀安装时进出气口刚好相反,使气流能相互流通。4G系列CNG发动机只需要一个防喘振阀即可满足要求。防喘振阀两端内径25mm的连接管由汽车厂配备。

9.火花塞

火花塞接收来自点火线圈的高电压,产生火花,点燃天然气。安装时要求拧紧火花塞,拧紧力矩为30N·m。拧紧火花塞必须使用专用火花塞套筒。由于高压电源会在接触表面产生电弧,弹簧与火花塞头部接触的部位受热氧化,导致接触部位电阻过大,分压作用过大导致火花塞点火能量降低,严重时会导致失火,因此安装火花塞和点火线圈时,必须在火花塞头部涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂,以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。

火花塞属易损件,玉柴目前所使用的火花塞为NGK铂金和铱金两种,火花塞使用寿命一般为6万~8万km,其维护保养内容为:每3个月或行驶2万km,必须检查火花塞电极燃烧情况,清理电极头部杂质并调整间隙,间隙调整要求如下:天然气发动机NGK铂金火花塞(PFR7B-D)电极间隙:(0.33±0.05)mm;天然气发动机NGK铱金火花塞(IFR7F-4D)电极间隙:(0.4±0.05)mm;每6万~8万km,检查火花塞头部电极贵金属烧蚀情况,若使用情况较好,调整间隙后可继续使用。要求行驶8万km后直接更换火花塞,必须使用玉柴指定火花塞,否则可能会导致炽热点火、动力下降、气耗升高、点火线圈击穿等故障。

10.废气旁通控制阀

废气旁通控制阀通过控制废气旁通控制阀的占空比,控制废气旁通控制阀的出口压力,从而控制发动机的增压压力。采用该技术能有效提升发动机低速扭矩,满足公交车频繁起步的工作要求。

安装要求:安装在散热条件较好的低温区,保证零部件可靠性

11.氧传感器

氧传感器检测排气中氧分子浓度,从而测量燃烧时的空燃比,ECM根据测量所得的空燃比修正燃气供给量。

安装要求:在离增压器出口或排气弯管下游3~5倍排气管直径(250~400mm)的地方,焊接一个氧传感器安装座,该零件由玉柴提供,汽车厂安装,供安装废气氧传感器(即UEGO-SENSOR)用;氧传感器应安装在排气管远离发动机一侧(不能安装在排气管下方),传感器线束走向应尽量远离发动机和排气管,并可靠固定;氧传感器不能安装在排气管转弯处;氧传感器在满足前面的要求的情况下尽可能靠近涡轮增压器;如果有排气制动阀,氧传感器应安放在排气制动阀的下游;氧传感器的安装位置处不能进雨水;氧传感器和发动机之间最好有隔热罩等隔热装置。

12.大气环境传感器

通过测量进气压力、温度、湿度,并根据所测得的湿度、压力来修正实际控制空燃比和天然气供给量,使发动机运行在最佳状态。

安装要求:该传感器要求安装在空气滤清器和增压器之间的空气管路上,环境传感器安装座由玉柴提供,汽车厂负责将环境传感器安装座焊接在进气管路上,焊接时必须保证焊接部位密封可靠。为保证环境传感器测量值正确,安装时必须保证传感器底面4个湿度测量小孔不被挡住,并且该传感器温度、压力探头必须置于气流中以测量正确值。

传感器内置湿度、温度、压力传感器,工作环境温度为-40℃~105℃;安装螺栓2×M6;拧紧力矩最大3.3N·m。

13.进气压力温度传感器

通过测量中冷后的压力、温度,结合发动机转速、排量、充气效率,利用速度密度法即可计算出混合气流量

安装要求:按零件要求安装在电子节气门下游的进气管上,安装时尽可能让传感器温度、压力探头置于混合气气流中,以测量出正确的值。

14.凸轮轴位置传感器

通过信号轮的触发信号,将第一缸活塞压缩上止点位置及时准确地传递给ECM,同时有测量曲轴转速的功能,ECM根据触发信号及控制MAP来控制发动机的点火提前角、空燃比、增压压力等参数。

安装要求:信号轮正时标记齿朝外,并且先将发动机转动到第一缸上止点位置,然后调节油泵齿轮,使信号轮与传感器相对位置。安装时保证传感器与信号轮之间的间隙在0.6~1.0mm。

15.水温传感器

水温传感器将发动机的冷却液温度信号及时准确地传递给ECM,ECM根据冷却液温度修正点火提前角、空燃比及怠速车速等参数,同时在水温失控的情况下限制发动机的功率,从而保护发动机。

安装要求:传感器采用热敏电阻式NTC;两个输出端子为信号和接地;工作电压为DC 5V;工作环境为-40℃~+135℃;传感器体材料为黄铜;安装扭矩为15~20N·m;20℃电阻值为2500Ω,牢固安装在发动机上指定位置,拧紧力矩为15~20N·m。

16.天然气温度传感器

天然气温度传感器实时测量电控调压器出口处的天然气温度,ECM根据测量到的温度、压力等参数以及所需要的目标空燃比计算出需要提供给发动机的天然气供给量。

安装要求:牢固安装在电控调压器上指定位置,加密封胶,确保不发生天然气泄漏,拧紧力矩为15~20N·m。

17.电子加速踏板

驾驶员通过电子加速踏板驱动和控制发动机运行工况,反映驾驶员的实际动力需求。

安装要求:该加速踏板为接触式电子加速踏板,安装时注意将加速踏板布置在防油、防水、防电磁干扰条件较好的地方。为防止整车电磁干扰影响电子加速踏板传递给ECM的信号,要求电子加速踏板至整车接口信号线必须使用屏蔽线,并且屏蔽层要接地牢固可靠。

传感器为单电位计+IVS开关;工作电压为DC 5V,电压与电压误差率为±10%;传感器电阻为2.5kΩ±20%(A、C之间测量);工作环境温度为-40℃~85℃。

18.电子控制模块

电控CNG发动机管理核心,通过各种传感器监控发动机运行工况,根据发动机运行工况和控制MAP控制各执行器,并且通过CAN总线与汽车各子系统通信。

安装要求:温度为-40℃~105℃;最大振动频率为在10~1000Hz;工作电压为6~32V,安装 ECM时,应尽可能将ECM安装在振动小的位置,并且要有可靠的防水、防油、散热措施。

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