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东风南充自然吸气国发动机 技术培训 目 录 第一章 天然气概述 第二章 产品技术特点 第三章 发动机电控系统 第四章 发动机燃气供给系统 第五章 发动机的调整 第六章 发动机常见故障分析与排除 第七章 天然气汽车维修安全事项 第一章 天然气概述 一、天然气的物理化学特性 天然气(Nature Gas,简称NG)是由多种烃类物质和少 量的其它成分组成的混合气体,广泛存在于世界各地,是 世界上储量最丰富的能源之一。天然气中最 主要的成分 是甲烷(Methane,化学分子式是CH4 ),天然气分为气田 气和油田伴生气,随着产地的不同,甲烷成份所占体积分 数在85%-97%之间变化。各地的天然气成分是不一样的 ,不同的天然气成分决定了各地天然气在物化性能上存在 着一定差异。 二、天然气作为内燃机燃料有以下特点: 1. 密度: 通常状态下,甲烷是一种非常轻的气态物质。常 温、常压下,甲烷的密度0.71Kg/m;天然气密度约为 0.78 Kg/m(随着各地区天然气组成成分的不同,密度 有所差别)。由于天然气的密度远远小于空气,当天然气 从输送管道或储存容器中泄漏到空气中时,天然气将向上 移动,迅速扩散到空气中。由于这一特点,天然气的安全 性优于汽油等大多数燃料。 2. 颜色、味道和毒性: 在原始状态时,天然气是没有颜色 、味道和毒性的物质。基于安全的原因,在生产过程中, 在天然气中加入了具有独特臭味的加臭剂。在使用和运输 过程中,当有天然气泄漏时,由于独特的臭味,可以很容 易检测出泄漏。 3. 自燃温度: 自燃温度是指在常压下,燃料和空气接触将会被 点燃并连续燃烧的温度。对于一种燃料,自燃温度不是一个 常数。汽油的自燃温度为220C471C;天然气的自燃温度 为630C730C。自燃温度很高表明天然气的安全性是非常 好的。 4. 抗爆性和辛烷值: 燃料的抗爆性是指燃料在发动机汽缸内被 点燃、燃烧时,避免产生爆燃的能力,即抗自燃能力,是燃 料的一个重要指标。汽油的辛烷值一般在8189之间。大多 数的天然气的辛烷值在115130之间,总之,与汽油相比, 天然气具有较高的抗爆燃性能,因此,天然气的单燃料发动 机可采用较高的压缩比,从而可以改进和提高燃气汽车的动 力性、经济性。 我公司为了满足广大客户的需求,结合公司产品自有技术特 点,与国内外的科研机构和专业公司合作,成功开发出了 NQ100N3、NQ160N3两款自然吸气国天然气发动机。该两 款发动机充分继承了我公司国发动机产品的技术优点,并且 改善了发动机管理系统和优化了燃烧效率,能够充分满足客户 对产品的预期,同时也能够满足国家相关排放法规的需要。经 过国家机动车质量监督检验中心(重庆)检测,该两款产品能 够满足GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与 汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国、阶段) 中第三阶段排放限值的要求,并且具有排放继续升级的潜力 。该产品具有以下特点: 第二章 产品技术特点 一、产品技术延续性好:该产品与原我公司生产销售的国 排放的NQ100N、NQ160N两款发动机零部件通用性好,90% 以上的零部件与原国排放产品通用,使用维修配件价格合 理,配件供应充足,市场采购方便; 二、产品基础平台可靠:该产品是以我公司生产销售2万余台 的国产品为基础平台,通过了长时间的市场使用验证和不 断地改进完善,基础零部件的可靠性非常高,深得使用客户 好评,使用维护成本低廉,使用经济性好; 三、产品燃气供应系统技术成熟,使用可靠:该产品沿用了 我公司国产品的燃气供应系统,该产品系采用世界上最大 的燃气车辆保有国阿根廷OYRSA公司生产的减压阀,匹配了 我公司自主开发的混合器和燃气供应控制技术,使该系列产 品的系统可靠性高,安全性好,燃气经济性能卓越; 四、优化燃烧效率和采用闭环控制技术,使产品的排放性能更 优:NQ100N3、NQ160N3、NQ180N3发动机采用了分缸点 火系统,根据各缸的不同情况给定点火角度和点火能量,使各 缸均达到最优化的燃烧效率;同时采用闭环控制技术更加精确 的控制空燃比,使发动机排放在各种工况情况下都能够满足国 家法规要求; 五、采购成本低:采用了更加合理的三元催化还原技术,使发 动机的尾气催化转化器价格更加合理,一次购置成本和长期使 用成本更低; 六、整车布置方便:外形尺寸和安装连接尺寸均可以和原国 发动机通用,整车布置方便,并且各整车厂已经有丰富的整车 应用经验,能够给客户提供最优的整车解决方案 发动机型号NQ100N3NQ160N3NQ180N3 型式 立式、直列四缸、四冲程、水冷、自然吸气 、电控预混合、点燃式NG发动机 立式、直列六缸、六冲程、水冷、自然吸气 、电控预混合、点燃式NG发动机 立式、直列六缸、四冲程、水冷、自然吸气 、电控预混合、点燃式NG发动机 缸径行程102115 105115 108125 活塞总排列(L)3.759 5.975 6.870 压缩 比10.5:1 11.5:1 11.5:1 点火方式ECU电控3.5万伏电控高能点火 ECU电控3.5万伏电控高能点火 ECU电控3.5万伏电控高能点火 点火顺序1-3-4-2 1-5-3-6-2-4 1-5-3-6-2-4 燃料单压缩 天然气(CNG)或液化天然气(LNG) 额定功率(KW/r/min)79/3000 118/3000 132/2800 最低燃气消耗率 (g/KW.h) 237220220 最大扭矩(N.m/r/min)280/12001600 450/12001600 500/12001600 额定工况机燃比 (g/KW.h) 0.30.30.3 最低怠速转速(r/min)65050 60050 60050 排放标准满足GB176912005标准第三阶段排放限值要求(即国) 外形尺寸(mm)长960宽710高870 长1180宽700高930 长1210宽770高1030 适用范围 6-8米公路客车、9米以下公交客车 8-9米公路客车、12米以下公交客车 9-10米公路客车、12米以下公交客车 主要特点 采用国外成熟的燃气减压供应装置和我公司具有自主知识产权 的发动 机控制系统,整个系统配件供应充足,可靠性高,性能 稳定性好,系统维护 保养方便,通用性好,日常维修少。具有动力性强(低速扭矩与同功率的柴油机相当,远远优 于汽油机 改装的两用燃料发动 机)、经济 性好(运营燃料费用较燃油低)、可靠性优(运营维护费 用较两用燃料发动 机节约 30%左 右)、环保性佳(排放完全满足国三标准,有效减低碳排放)、安全性高(进口燃气减压器通过了欧洲严格的安全标准检验 )。 东风南充汽车有限公司NQ系列自然吸气国天然气发动机技术参数表 NQ160N3 第三章 电控系统 发动机电控系统(CK-GS2.1)是以电子控制单元 (ECU)为核心部件,辅以传感器和执行器构成的 发动机控制系统,其主要特征为分缸顺序点火、怠 速转速控制、混合气空燃比辅助控制。电子控制单 元采用Freescale公司68HCS12XGATE处理器为核心 ,用以满足客户的功能要求。 第一节 系统原理介绍 在CK-GS2.1系统中,传感器作为输入部分,用于 测量各种物理信号(温度、压力等),并将其转化为 相应的电信号。ECU的作用是采集传感器信号参数, 并按设定的程序进行计算处理,产生相应的控制信号 :1.控制发动机精确点火,2.控制怠速电机和燃料步 进电机;3.控制12V继电器的通断,从而控制12V燃料 电磁阀的通断。使发动机按照既定的控制策略进行运 转,ECU的故障诊断系统对电控系统中各部件或控制 功能进行监控,一旦探测到故障并确认后,则存储故 障代码,调用“跛行回家”功能,当探测到故障被消 除,则恢复使用正常值。 1.电子控制单元ECU 1.1 安装位置 电控单元安装在发动机舱内,也可以 装配在汽车乘员室内。 1.2 工作原理 (1)功能 各缸顺序点火 控制怠速步进电机 控制燃料步进电机 控制12V继电器 提供传感器供电电源:5V 整车焊接时必须拔掉ECU插头 第二节 传感器及控制部件 2. 节气门位置传感器 接线线端子号ECU针针脚号功能定义义 AP545V电电源 B接地 CP48节节气门门位置信号 2.1. 安装位置 安装在节流阀体上。 2.2. 工作原理 节气门位置传感器是线性可变电阻结构,其滑动端子由 节气门轴带动,节气门的开度不同时,该传感器反馈给 ECU的电阻信号也不同,系统根据它输出的信号值及其 变化速率判定发动机的实时负载和动态变化状况 2.3 产品技术特性 1. 范围:0104; 2. 工作电压:5V; 3. 节气门全开输出信号电压:4.85V; 4. 节气门全闭输出信号电压:0.50.1V; 5. 全开电阻: 3k (A-B);线性度2%; 6. 工作温度:-40150C 4、进气绝对压力传感器 接线端子号ECU针脚号功能定义 1P49传传感器地 2 3P545V电电源 4P45压压力信号 4.1 安装位置 进气绝对压力传感器安装在发动 机的进气歧管上。 4.2 工作原理 进气绝对压力 (MAP)传感器能够测量进气歧管内的气压,;发 动机控制单元(ECU)据此参考信号以及其他发动机运行参数 ,输出适当的点火提前角和空燃比调节阀步数,达到良好的工 作状态。 4.3 产品技术特性 1.压力范围:20115 kPa 2.工作温度:-40130 3.工作电压:50.5V 4.工作电流:10 mA (最大) 5.负载电阻:20 k 5.1安装位置 发动机后端飞轮径向平面上,与测速齿圈配合安装。 5.2 工作原理 曲轴位置传感器又叫转速传感器,感应式转速传感器由一个永久磁铁 和磁铁外面的线圈组成。信号轮是一个60-2齿盘。信号轮装在曲轴上 ,随曲轴旋转。当齿尖紧挨着感应式转速传感器的端部经过时,铁磁 材料制成的脉冲盘切割着感应式转速传感器中永久磁铁的磁力线,在 线圈中产生感应电压,作为转速信号输出。 5.3 产品技术特性 5.3.1.工作温度:-40150 5.3.2.线圈电阻:126010% 5.3.3.电感: 610mH10% 5.4 注意事项:安装间隙;10.5 mm 5、曲轴位置传感器 6、凸轮轴位置传感器 接线端子号ECU针脚号功能定义 AP21传感器地 BP34凸轮轴信号 CP695V电源 6.1 安装位置 发动机齿轮室盖上。 6.2 工作原理 本传感器利用Hall效应,当凸轮轴上的信号轮转动到有齿部分 对准传感器时,通过Hall元件的磁场强度将增大,如果此时存 在Hall元件电流,则电流偏转角也将增大,Hall电压也将增大 。当Hall电压超过某一值时,传感器中信号处理电路通过输出 端输出一定值的电压。 由于凸轮轴的两个半周合起来相当于曲轴的两整周,借此可以 区分曲轴的压缩上止点和排气上止点。 6.3 产品技术特性 6.3.1. 工作温度-40150,空气间隙 0.21.8mm; 6.3.2. 在空气间隙为0.21.8mm时,传感器输出电压与空气 间隙大小无关; 7.1 安装位置 氧传感器安装在发动机排气歧管的末端。 7.2工作原理 氧传感器是测量排气中的氧含量的元件,系统通过 该信号来调整和保持理想的空燃比,以便得到更 好的排放性和燃油经济性。 7.3注意事项 氧传感器应该安装在排气管上,安装地点应当尽 量靠近发动机。拧紧力矩: 4050Nm. 氧传感器监测废气中的氧含量,稀混合气(1) 时传感器产生约100mV的电压,浓混合气(1) 时
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