Ⅰ 国六燃气发动机简介
一、概述
潍柴国六燃气发动机采用潍柴自主控制系统和woodward-OH6系统，支持稀燃及当量技术路线，满足欧六( 当量+EGR+三元催化)法规要求，更丰富的整车控制功能，满足个性化需求。
二、OH6系统天然气发动机的结构特点
Ⅱ 法规及技术路线介绍
一、国六法规的实施
国六法规分为6a和6b两个阶段实施，自规定的实施之日起，凡不满足本标准相应阶段要求的新车不得生产、进口、销售和注册登记，不满足本标准相应阶段要求的新发动机不得生产、进口、销售和投入使用。
二、重型车国六标准
国六法规相对于国五法规，排放要求更加严格：
◆ 排放循环由ETC&ESC变为WHTC&WHSC
（在型式检验中从欧洲稳态循环和欧洲瞬态循环改为更具有代表性的世界统一稳态循环和世界统一瞬态循环）
◆ 甲烷和氮氧化物的指标更加严格;
◆ 增加了颗粒大小及颗粒数;
◆ 增加了车辆PEMS（车辆尾气检测设备，检测污染物和微粒物）测试要求。
三、天然气发动机法规限值
四、天然气发动机技术路线有两种
▶过量空气系数=1，称为当量燃烧，采用三元后处理器TWC；
▶过量空气系数>1，称为稀薄燃烧，采用氧化型后处理器；
Ⅲ 天然气发动机国五＆国六
一、潍柴天然气发动机技术路线和特点
▶潍柴国六天然气发动机采用理论空燃比+HEGR+TWC路线；
▶相比于国五产品四个主要特点：当量空燃比控制、增加EGR系统、高热负荷、三元后处理器应用。
◆WP7NG天然气发动机
◆WP13NG天然气发动机
二、当量空燃比控制系统简介
国六发动机控制系统，能够满足精确控制空燃比；
◆支持稀燃及当量技术路线，满足国五、国六等不同的法规要求；
◆更丰富的整车控制功能，满足个性化需求；
◆关键零部件升级，提高关键零部件可靠性；
◆支持爆震、远程监控等功能，提高了发动机控制能力；
◆支持更多标准的诊断协议；
三、国五转型升级国六
四、 国六天然发动机基本结构
◆WP7国六发动机主要结构—ECU侧
◆WP7国六发动机主要结构—排气侧
五、国六天然气发动机设计
相比国五稀燃路线，当量路线天然气发动机排温升高，因此对缸盖、排气管等相关零部件进行了升级设计。
◆ 材料升级：排气管及相关零部件材料升级，耐温880摄氏度，保证可靠耐用；
◆ 缸盖设计：低涡流气道设计，提高燃烧速度；水腔优化、降温底板设计，满足热负荷要求；
◆ 爆震监控：机体安装爆震传感器，时刻监控缸内燃烧状况。
Ⅳ 国六天然气发动机工作原理和结构
一、国六天然发动机控制系统结构
国六天然气发动机控制系统可分为燃气控制系统、进气控制系统、点火控制系统、EGR控制系统、三元后处理。
二、国六天然气发动机--燃气控制系统
1、Woodward伍德沃德系统
◆Woodward系统ECU升级
▶具有点火驱动功能，集成化程度高；
▶处理器更强劲，运行速度更快；
▶可支持NGI-2、SFG喷嘴；
▶支持2个爆震传感器驱动；
▶支持3个 CAN通讯及XCP等；
▶抗震及散热能力更强；
▶同柴油机，可安装在发动机机体上；
▶在设计上使其具有一定的防水、防磕碰伤能力；
2、潍柴自主系统
◆潍柴自主ECU
◆技术参数
▶硬件平台：大陆608平台（D02、D03）
▶设计寿命：20000h
▶工作电压范围：9V-32V
▶工作温度范围：-40℃ ~105 ℃
▶接插件型号：48 * 4 + 36 * 4
◆典型应用
▶应用场合：天然气发动机控制器；
▶喷射方式：支持多点及单点喷射；
▶技术路线：支持国五稀燃+DOC以及国六当量+EGR+TWC路线；
▶燃料系统：支持京滨、德尔福、博世、NIKKI、Woodward等喷射阀；
▶点火线圈：支持智能型及非智能型点火线圈；
▶氧传感器：支持博世开关及宽域氧传感器、NGK氧传感等；
▶节气门：支持博世、Woodward及伟世通等多厂家节气门；
▶已配套机型：国六全系列发动机
3、电磁切断阀和稳压器
◆电磁切断阀作用：
LNG发动机专用部件，切断或恢复燃料供给，燃气管路上的安全保护开关。
◆安装要求：
▶电磁阀使用24V直流电源，安装时请注意电源正负极连接正确。
▶保证电磁阀上所标明的气流方向与实际气流方向一致。（进气口-IN，出气口-OUT）
▶电磁阀连接牢固，无漏气。
◆稳压器作用：
LNG发动机专用部件，将气瓶输送来的燃气压力调节为控制系统需要的喷射压力。
◆安装要求：
▶稳压器上安装时与实际气流方向一致（进气口-IN，出气口-OUT）；
▶怠速时调整出口压力为8bar左右；
4、减压器
◆外观结构
◆作用：CNG发动机专用部件，将压缩天然气压力由存储状态调节至8bar左右。
◆减压器有一水腔，与发动机水路相连，利用发动机的冷却液加热。天然气从高压变低压需要吸热，要保证加热良好。
在寒冷季节，发动机刚启动时水温较低，此时应怠速运行一段时间后才能加速运行，防止减压器供热不及时导致结霜或结冰。
◆平衡管接头：与发动机进气管连接，可以动态调节减压器出口压力，提高燃气供气系统的反应速度。平衡管接头需固定，防止漏气，否则可导致动力不足。
WP5/WP6/WP7NG发动机不安装平衡管；
◆高压电磁阀，燃气管路上的安全开关，控制天然气的通断。
5、燃气滤清器
◆作用：
过滤燃气中的杂质，可过滤燃气中0.3μm～0.6μm的微粒，过滤效率≥95%。
◆ 安装：
▶放水口朝下，按箭头所指的气流方向安装，切记不能装反；
▶注意：燃气滤清器排污需在系统压力释放后进行；
6、FMV升级
▶大流量SFG喷嘴，比原来的NGI2喷嘴提高35%的喷射量，也可减少喷嘴使用数量，提高FMV整体可靠性；
▶燃气压力与温度传感器集成一体，集成化程度高；
▶超长使用寿命，通过6亿次开关循环试验；
▶压力适应性范围宽；
◆FMV升级
◆作用：
根据发动机运行工况，ECU调整燃料计量阀喷嘴脉宽占空比，控制燃气喷射量，保证发动机在设定的空燃比下运行。
◆结构：
▶喷嘴：不同机型配置不同数量的喷嘴。
二个喷嘴一个驱动器，在正常喷射模式下，喷嘴依次轮流喷射，变工况下，喷嘴同时喷射以加快系统反应速度。注意喷嘴线束一定要插紧。
▶燃气温度压力传感器 ：测量燃气温度和燃气压力；
◆NIKKI喷射阀：
气体燃料专用喷嘴设计，使用不易受到气体燃料品质影响的结构，燃气种类可以对应LPG、CNG和LNG。
7、LSU4.9前氧传感器
◆安装位置
◆LSU4.2/LSU4.9特性
◆作用：测量排气成分中氧分子浓度，将信号传递给ECU， ECU依此判断混合气实际空燃比相对于设定值稀或浓，控制喷气量增或减，从而修正空燃比，使实际空燃比与设定空燃比相符。氧传感器是闭环控制传感器。
◆注意事项：
▶安装在排气管上，离增压器出口3～5倍排气管直径的地方。氧传感器不能安装在排气管弯管处。
▶安装在排气制动（若有）后方。
▶氧传感器线束端外包隔热罩，氧传感器线束及接插件尽量远离排气管，防止烧结。
▶氧传感器螺座高度小于10mm，优先考虑竖直安装，允许与竖直方向角度偏差不超过30°，以防止排气管中的冷凝水氧传感器头部凝聚，造成传感器失效。
◆LSU4.9氧传感器优点
▶LSU4.9的传感器有更高的温度分辨率，因而精度更高；
▶加热温度更高、加热频率更快，使其杂质烧除能力更强；
▶三层壁保护管，减少排气对传感器件的污染；
▶采用专门的接插件，防水等级更强；
8、LSF4.2后氧传感器（Bosch ）
后氧传感器主要用于OBD监测。
注意事项：水进入传感器接插件会引起传感器失效，为防止溅水，要求整车厂在三元催化转化器尾管后连接至少三倍尾管管径长度的尾管（建议弯管）。
三、 国六天然气发动机--进气控制系统
1、发动机进气控制系统结构图
◆负荷控制：
ECU电控单元主要采集电子脚踏板信号，指挥电子节气门动作，控制发动机输出功率，实现整车负荷对发动机的需求。
▶脚踏板和节气门之间不使用机械部件连接；
▶脚踏板踩下时，发出怠速确认开关（IVS）信号，接着发出踏板位置（FPP）电位计信号，ECU将踏板位置信号计算成节气门开度命令信号，节气门接受开度命令信号，并将实际开度反馈给ECU；
▶对当量而言，信号的传递非常关键。
2、油门踏板
◆油门踏板过度线两端定义
◆油门踏板传感器原理图
◆作用：
采用非接触式传感器，输出0～5V的电压信号。
◆结构：
脚踏板有一电位计（FPP）和怠速确认开关(IVS)， IVS 一端接地，另一端接ECU。脚踏板下踩到某个点时，怠速确认开关关闭并发出一个信号通知ECU，电位计FPP开始起作用。
◆特点：
脚踏板的参数必须符合潍柴技术要求或装配潍柴专用脚踏板。否则将导致ECU报错。
3、电子节气门
◆作用：电子节气门由ECU控制其阀门开度大小，以控制混合气进气量，从而改变发动机的输出功率。
◆结构：节气门集成有执行器，位置传感器，节气阀门等。绝大部分控制逻辑都是基于节气门来实现的，节气门有多种控制模式：
▶脚踏板控制模式：转速在怠速和最大额定转速之间时，正常运行下控制模式。该控制模式时：脚踏板踩下，ECU接受踏板位置信号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。
▶怠速控制模式(Min Governor)：当发动机转速降至怠速以下时，节气门进入怠速控制，此时节气门由怠速PID控制。
▶最大调速控制模式：发动机的运行状态满足软件中最大转速的设置（转速高于标定转速加上一定的限值及延迟）时，进入此控制模式。此时节气门受此模式下PID参数的控制。即转速越高，节气门开度位置越小。
▶轻度/中度/重度限扭矩：当系统有故障出现且该故障对应的故障动作中包含有轻度/中度/重度限扭矩时，任何对节气门的需求高于轻度/中度/重度限扭矩限值时都是被限制的，当节气门位置达到限扭矩的限值后将不再增加。
▶水温/燃气温度/空气温度过高时进行扭矩限制。
▶ROAD SPEED GOVERNOR 控制模式，TSC1 TORQUE CONTROL控制模式，TSC1 SPEED CONTROL控制模式等。
4、增压压力控制
ECU根据进气压力测量值与ECU内部设定压力值之间的差值，通过PID参数，调整废气控制阀的占空比,控制增压器产生增压压力的大小，直到实际增压压力MAP等于设定增压压力；气体机专用水冷增压器。
◆废气控制阀
▶作用：与增压器的放气阀连接，控制增压器废气门驱动气室的气体压力，从而控制增压器产生的增压压力。
◆废气控制阀工作原理
▶废气控制阀占空比=0时，电磁阀关闭，压缩空气推动增压器废气阀完全打开，增压器排气能量减少，最终降低增压压力；
▶废气控制阀占空比=100%，电磁阀处压缩空气泄漏量最大，增压器废气阀在弹簧力作用下趋向关闭，增压器工作的排气能量增多，增压压力升高。
▶MAP
▶MAP>设定增压压力时, 占空比减少，增压器压力降低。
◆故障模式
▶若通至阀门的空气被污染， 阀门隔网可能堵塞，空气连接断开可能过增压；
▶连接管路漏气，增压控制可能不稳；
▶如果电气连接断开，则发动机功率下降；
▶1，2针脚间的电阻（室温）是77±2.5Ω；
5、湿度传感器
◆安装在空滤器和增压器进气口之间， 尽量远离空压机取气口，并远离排气管
◆测量进气湿度和温度，ECU依此修正空燃比来补偿环境影响。
6、节气门前压力传感器与进气压力温度传感器
◆节气门前压力传感器安装在节气门前
▶用于测量节气门前进气压力（PTP）；
▶对涉及燃气量修正的充气效率提供基准；
▶许多故障码的判断需要该参数作为参考；
◆进气压力温度传感器安装在节气门后；
▶集成压力温度的传感器；
▶压力传感器（MAP） ：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（MAT）：测量进气管温度。
▶增压控制燃料喷射计算
注：两个传感器安装位置不同，所以线束不能插错。两者可以互换。
四、 国六天然气发动机--点火控制系统
1、信号发生器总成和相位传感器
◆结构：WP13发动机采用信号发生器总成和相位传感器结构。
◆作用：测量发动机的凸轮轴位置和发动机转速。ECU获取准确的转速信号后控制进气量、燃料量、点火提前角等。
◆安装：
▶相位传感器和信号盘之间的间隙为1±0.5mm；
▶信号盘有一个标记齿（和其它齿不均匀分布）用来确定发动机旋转的绝对位置。
▶安装时调整点火提前角：盘车至一缸压缩上止点，信号盘上的TDC标志刻线与相位传感器磁头左侧面外圆面相切。拧紧固定螺母，保证信号盘可靠固定。
▶发动机运行时检查调整点火提前角：
怠速时，用点火正时灯测量后的数值应与软件显示值一致。若不一致，调整信号盘位置。
◆WP7发动机凸轮轴齿轮安装方法
▶结构：WP7发动机在凸轮轴齿轮处，安装相位传感器。
▶安装：将凸轮轴齿轮上的销孔与凸轮轴上的定位销对正后安装凸轮轴齿轮，同时保证凸轮轴齿轮上的标记与曲轴齿轮上的标记对正（此时曲轴齿轮上的标记正好位于凸轮轴齿轮上的标记中间）。然后旋入凸轮轴齿轮紧固螺栓，并拧紧螺栓。
◆检查提前角的方法
▶取出一缸火花塞；
▶找一细长标识物，插入一缸，且顶到活塞表面；
▶盘车，找到标识物的最高点，即为活塞上止点；
▶打开飞轮壳斜下方观察孔，看OT刻线是否重合。
上述方法，应重复两次或以上，以排除误差干扰。如果OT刻线重合，说明提前角正确无误；反之则说明提前角出现偏离。
2、智能点火线圈
▶作用：变压器功能，产生高压电。
▶初级线圈匝数少，次级线圈含有更多的线圈匝数。
3、高压导线
▶将点火线圈产生的高压电传递给火花塞；
▶日常维护检查需注意漏电检查；
▶严禁用水冲洗；
▶高压线属于易损件；
4、火花塞
▶作用：产生电火花，点燃混合气
▶安装扭矩：20～25 N.m；
▶火花塞间隙：0.35±0.05mm
▶调整时侧电极和中心电极面平行
▶火花塞属于易损件。
5、爆震监控功能
P12爆震传感器安装实例
国六天然气发动机具有爆震监控功能，随时监控发动机的运行状态,防止发动机出现爆燃现象。
▶监控发动机的燃烧情况，防止发动机发生爆震；
▶适用劣质气源，增强对不同气源的适应能力；
▶防止因燃气成份变化导致的发动机故障。
五、国六天然气发动机--EGR控制系统
1、EGR控制系统组成部分
◆EGR阀：控制反馈到进气系统的废气再循环量；
◆废气文丘里，压差传感器，压力传感器：通过测量压力差和压力计算EGR废气流量；
◆EGRT传感器：测量经过EGR冷却器之后的废气温度；
◆EGR冷却器：对废气进行冷却。
2、EGR冷却器的注意事项与维护保养
▶保证最小冷却液流量，防止出现沸腾、干烧；
▶使用正规的冷却液，防止腐蚀；
▶防止过度冷凝、积碳、腐蚀；
▶环境温度低于冷却液冰点时，预防EGR冷却器结冰胀裂；
▶积碳清理；
▶EGR冷却器拆装清洗过程中避免碰撞；
3、什么是EGR率
关于EGR率的测量有以下方式：
①总进气量和新鲜进气量；
②总进气量和废气量：废气文丘里；
③新鲜进气量和废气量（总进气量）；
六、国六天然气发动机--三元后处理器
◆反应物
▶氧化剂：O₂（氧气）、Nox（氮氧）
▶还原剂：HC（碳氢）CO（一氧化碳）H₂（氢）
◆催化剂组成
▶贵金属：Pt、Pd、Rh，催化剂活性组分，去除污染物。
▶高比表面积多孔材料：Al₂O₃（氧化铝）用于分散贵金属。
▶储氧材料（OSC）：Ce₂O₃（三氧化二铈），调整空燃比在理论空燃比，保证三元催化剂的最大转化效率，直接参与反应处理CO （一氧化碳）和NOx （氮氧）
◆氧化还原反应；窄的空燃比窗口
◆天然气发动机国五后处理器和国六后处理器区别
◆国六筒式和箱式三元后处理
潍柴天然气发动机的知识就介绍到这里，更多电喷知识敬请关注电喷之家。
本文为原创文章，仅为提供更多信息以参考使用或者学习交流。不保证其内容、产品、服务或其他材料的真实性和合法性，更不提供明示或暗示的担保，仅作分享之用。如文中截取自网络的图文、音频视频文件等资料素材侵犯到您的版权，请及时与我们联系。
閱讀更多 電噴之家 的文章
