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关于潍柴P10柴油机改燃气机电控系统布置规范


关于潍柴P10柴油机改燃气机电控系统布置规范

为客户提供最佳的车用燃气成套解决方案

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上海依相动力系

统 1


1、单燃料发动机结构 2、主要机械部件要求 3、电控系统介绍 3.1 燃气气路部件介绍 3.2 电器部件介绍



上海依相动力系统

2

单燃料燃气发动结构
1、机体组:机体、气缸盖、气缸盖罩等 2、曲柄连杆机构:活塞、连杆、曲轴飞轮等 3、配气机构:凸轮轴、气门、气门座圈、挺柱、挺杆、摇臂等 4、进排气系统:空气滤清器、进气管、增压器、排气管等 5、润滑系统:机油泵、机油滤清器、机油冷却器、限压阀等 6、冷却系统:水泵、节温器、中冷器、风扇等 7、供气系统:气瓶、截止阀、过滤器、减压阀、喷轨等 8、电器/点火系统:发电机、起动机、电瓶、ECU、传感器 点火线圈、线束等
(红色标注部分为燃气机与同型号柴油不同之处)
上海依相动力系统 3

主要机械部件要求
1、气缸盖:潍柴燃气机专用气缸盖(件号: 612600040150R);

2、气门和气门座圈:潍柴燃气机专用气门和气门座圈; 3、活塞和活塞环:潍柴燃气机专用活塞(盆型燃烧室)和活 塞环。

主要机械部件要求
4、增压器:采用无锡霍尔赛特(客户号VG1540110096)增压器

主要机械部件要求
5、飞轮:采用潍柴P10电控高压共轨泵机型飞轮(必须将原直 径6mm信号孔加工成直经不小于10mm信号孔,信号孔深度5mm)

60-2孔

信号孔

主要机械部件要求
6、飞轮壳:采用潍柴P10电控高压共轨泵机型飞轮壳(带转速 传感器孔)

主要机械部件要求
6、飞轮信号孔与飞轮壳转速传感器孔相对位置 将发动机调整到一缸压缩上止点,此时飞轮信号缺孔位置距飞轮壳传感器对应孔 应有36个信号孔(面对飞轮壳,逆时针数),并且第36个信号孔的中心正对传感器孔 中心。 传感器安装孔

逆时针数

上止点时传感 器孔对准飞轮 信号第36孔

信号缺孔位置

主要机械部件要求
7、相位壳:采用潍柴燃气机专用相位壳,需根据相位传感 器适当调整传感器孔的深度以及固定孔位置。

主要机械部件要求
8、相位轮:相位采用铁质单齿感应。
(详细尺寸见图纸)

主要机械部件要求
8、相位轮与飞轮相对位置
1
第一步:将发动机调至一缸 压缩上止点; 第二步:顺时针旋转飞轮至 缺孔中心对准传感器中心 (面对飞轮壳); 缺孔位置 转速传感器 孔 凸台中心对准相位传感器中 心

3

2
顺时针旋 转 缺孔位置 第三步:将相位轮凸台中心 位置对准传感器中心位置, 传感器与凸台间隙在1mm1.5mm之间;

电控系统原理图
01. 01. 02. 02. 03. 03. 04. 04. 05. 05. 06. 06. 07. 07. 08. 08. 09 09 10. 10. 11. 11. 12. 12. 13 13 14. 14. 15. 15. 16. 16. 17. 17. 18. 18. 19. 19. 20. 20. 21. 21. 22. 22. 23. 23. 上海依相动力系统 发动机电控单元 发动机电控单元 转速传感器 转速传感器 宽域氧传感器 宽域氧传感器 火花塞 火花塞 水温传感器 水温传感器 高压线 高压线 点火线圈 点火线圈 天然气出气腔 天然气出气腔 天然气喷嘴 天然气喷嘴 天然气压力温度传感器 天然气压力温度传感器 电子节气门 电子节气门 天然气进气腔 天然气进气腔 进气压力温度传感器 进气压力温度传感器 相位传感器 相位传感器 天然气低压过滤器 天然气低压过滤器 天然气减压器 天然气减压器 高压电磁截止阀 高压电磁截止阀 天然气气瓶组 天然气气瓶组 天然气高压过滤器 天然气高压过滤器 天然气混合器 天然气混合器 天然气喷嘴驱动器 天然气喷嘴驱动器 (DC-DC (DC-DC 24V-12V)电源转换器 24V-12V)电源转换器 发动机控制系统线束 发动机控制系统线束 12

LNG气路流程图
低压过滤热 交换器 低压胶管 水路 LNG减压器 中压电磁阀 液 化 天 然 气 回水泵 进水口 发动机热水进 进 气 歧 管 喷轨NG01-8 混合器
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电子节气门
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LNG中压电磁阀
功能及原理: LNG中压电磁阀安装在LNG气瓶蒸发器与减压器之 间的管路中,用来控制燃气的通断。 产品特性: 1.工作电压:24V 2.工作温度:-40℃~+85℃ 3.工作压力:0.03Mpa~2Mpa 高压电磁阀的安装注意事项: 1、电磁阀与电磁阀支架安装牢靠; 2、电磁阀线圈端竖直向上; 2、进出气方向不可颠倒,否则电磁阀会自动开启失 效; 3、进出气两端高压管路应尽可能短,否则应加装固定 扣以防止管路抖动出现接头漏气隐患。 CNG出口 CNG入口

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POT-LNG 减压器
功能及原理: 将燃气减压到适当压力,以满足发动机不同工况下的流量需求。 安装注意事项: 减压器技术说明: 最大允许入口压力:1.2 MPa 最大流量:<60Kg/hr@4.5bar 工作温度:-40℃~85℃ 出口压力: 4.5~6 bar 怠速压力:4.5bar 1.减压器固定支架安装牢靠,减压器安装在大梁等振动较小的 位置; 2.真空管长度大于0.5m,防止发动机回火损坏减压器膜片; 3. 减压器必须竖直安装,且真空管不能接在进气管路的最低 点,以免管路中冷凝水进入减压器造成损坏; 4.安装减压器前,所有管路必须用压缩空气或NG吹净,否则极 易导致减压器过滤器堵死; 5.所有的燃气气路管路接头安装保证可靠连接,安装完毕后检 漏液检漏,确认不漏气后方可使用。
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POT-LNG 减压器

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低压胶管
功能作用: 低压胶管起到输送燃气传输的作用。
布置安装注意事项: 1、管路长短合理,并且管路需有可 靠的固定措施,防止管路长期 抖动照成接头漏气的隐患; 2、管路走向不可避免的情况下,需 有可靠的防磨措施; 3、450mm长胶管安装在喷轨到混合 器 之 间 , 600mm 和 1100mm 长 胶管布置在低压过滤热交换器、 减压器和电磁阀之间。
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低压胶管

低压过滤热交换器
主要技术参数: 最大工作压力: 2.5Mpa 工作温度:-40℃~+125℃ 过滤精度:0.3um 过滤效率:大于95 % 安装注意事项: 1. 2. 3. 低压过滤器布置在整车大梁上,固定牢靠; 低压过滤器与减压器支架采用软连接; 不可倒装或水平安装过滤器,即排污口竖直向 下安装。 4. 低压过滤器进出气管路需有可靠的固定措施, 防止高压管路长期抖动照成接头漏气的隐患。 上海依相动力系统 功能作用: 过滤低压气路中的油、水和杂质等,确保喷嘴 正常工作。

进气口

出气口

出水口 进水口

排污口

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NG01-8燃气喷轨总成
功能及原理: 在ECU及驱动的联合控制下,定时、定量的将燃气喷入发动机 混合器内,进入发动机燃烧做功。 布置要求: 1、燃气压力温度传感器尽量避开高压线且需水平或竖直向下安装; 2、喷嘴进气口需竖直向下安装; 3、喷轨固定支架牢靠,且需有可靠的减震措施。 喷轨技术说明: 1、喷嘴常温线圈电阻:1Ω 2、工作温度:-40度~120度 3、工作电压:24V 4、工作压力: 4.5 ~6 bar 5、开启时间:1.9±0.2 ms( @6bar )

出气接头 PTC加热块 NG01喷嘴 喷嘴驱动

燃气温度压 力传感器 燃气进气端

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混合器
功能:
充分混合天然气与空气。 接中冷器端 接废气旁通阀 安装要求: 喉管 1、混合器喉管垂直于节气门节流阀片 轴,增加扰流效果,达到更好的混合; 2、混合器两端连接胶管需用强力卡箍。 3、避免混合器进气口处于竖直向下方 向; 4、避免混合器端增压压力传感器压力 取气口向上或斜向上安装。
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接电子节气门 端

燃气进气口

混合器

电子节气门
功能及原理: 驾驶员操纵电子油门加速踏板,加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入ECU单元,ECU 根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率分析驾驶员意图,计算出发动机扭矩的基本需 求,然后驱动节气门到相应的开度,实现合理的扭矩输出。

安装要求: 1.电子节气门安装在进气管相应法兰上,通过密 封垫与进气管联接,保证密封。 2.节流阀体总成安装由4个M6 螺钉紧固,拧紧力 矩:9-12 N.m。 3.安装电子节气门时,驱动电机轴线必须保持水 平方向。
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传感器和执行器的介绍
转 速 度 传 感 器 进 气 压 力 燃 气 压 力 水 温 传 感 器 氧 传 感 器 上海依相动力系统 进 气 温 度 燃 气 温 度 电子节气门 相位传感器 中压电磁阀

喷轨及驱动 器总成

信号输入

ECU控制单元

输出控制

电子油门踏板

点火线圈

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电子控制单元(ECU)
功能及原理: 处理来自发动机和整车不同部位传感器数据,判断发动机的运行工况,通过控制执行器对发 动机状态进行精确控制。 布置安装要求: 1、严禁整车系统在没有断电的情况下,插拔ECU或 进行焊接作业。 2、ECU安装在整车上时需远离热源、磁场,注意防 水、防油、防尘,并且保证有良好的通风散 热措施。 3、ECU在整车上安装位置应尽量确保ECU固定后, 塑料插件处于向下或垂直位置,以免液体直 接流入ECU插件,导致ECU腐蚀失效。
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曲轴位置传感器
功能及原理: 转速传感器为磁电感应式传感器,它将曲轴信号轮的旋转运动转化成电压信号,ECU通过此电 压信号获得发动机转速信号和上止点信号。 产品特性: 工作温度:-40~150℃ 线圈电阻:860Ω左右 安装要求: 1、转速传感器中心线与信号孔中心线共线 2、安装间隙:1.2±0.2 mm 3、螺栓安装扭矩:11.8±2 N.m 注意事项: 拆装转速传感器时请注意传感器下方的调整垫 片,此垫片的功能是调整转速传感器与飞轮信号 齿的间隙。间隙过小,可能导致传感器被飞轮打 坏或在高速时导致电压过高,烧坏ECU。 上海依相动力系统 26

凸轮轴位置传感器
功能及原理: ECU通过该传感器信号及曲轴位置传感器信号共同确定发动机1缸压缩上止点位置。

安装要求: 1、安装间隙: 1.2±0.2 mm 2、螺栓安装扭矩:10-14 N.m
5V电源

传感器地

相位信号 上海依相动力系统 27

进气温度压力传感器
功能及原理:
进气温度压力传感器(TMAP)通过测量进气歧管内的压力信号和温度信号来判断 发动机的工作负荷,以此计算喷气量。

产品特性:
压力范围:20~300 KPa 工作温度:-40~130℃ 工作电压:5±0.5 V
安装要求: 1、安装时传感器歧管压力取气口向下或水平安装,防止歧管内的水汽凝结成水回流到传感 器内,造成压力偏差或冻裂。 2、传感器从进气管拆装时,严禁用力插拔,防止传感器密封圈损坏,导致进气管漏气, 致使系统故障。
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进气温度压力传感器

垂直

粗糙度

止口倒 圆角

插件 朝外

增压压力传感器
功能及原理:
增压压力传感器(TMAP)通过测量节气门前端增压压力信号来控制废气旁通控制 阀的工作,达到对进气量的修正。

产品特性:
压力范围:20 ~ 300 KPa 工作温度:-40 ~ 130℃ 工作电压:5±0.5 V
安装要求: 1、安装在混合器前端,传感器歧管压力检测口向下或水平安装,防止歧管内的水汽凝结成 水回流到传感器内,造成压力偏差或冻裂。 2、传感器拆装时,严禁用力插拔,防止传感器密封圈损坏,导致进气管漏气,致使系统 故障。
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燃气温度压力传感器
功能及原理: 燃气温度压力传感器用于检测气轨上的天然气压力和温度, ECU根据其压力信号 和温度信号来修正天然气的喷气脉宽。 产品特性: 供电电压:5±0.5VDC 输出电压:0.5~4.5VDC 温度范围:-30~130 ℃ 布置要求: 1、安装时传感器检测口向下或水平安装,防止燃气内的 水汽凝结成水回流到传感器内,造成压力偏差或冻裂。 2、扭紧力矩:6~8 N.m。
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冷却液温度传感器
功能及原理: 冷却液温度传感器用于测量发动机冷却液温度,ECU根据发动机冷却液温度,对 点火提前角、喷气量等进行修正。在冷机怠速状态时,ECU会根据冷却液温度适 当提高转速,达到快速暖机的过程。 布置安装要求: 1、安装于发动机冷却液小循环; 2、可涂少许的螺纹密封胶在螺纹处,防止漏水; 3、扭紧力矩:23-29N.m 。

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宽域氧传感器
功能及原理: 氧传感器用来检测废气中氧的含量,安装在排气尾管上,三元催化器之前。它通过与废气的化 学反应,在传感器的信号端产生电压的变化。基于这个电压变化,ECU能调整其供气量,使混合 气的空燃比维持在标定的空燃比附近。 布置安装要求: 1、要求离增压器废气出口或排气弯管下游3~5倍排气管直径(大约 250~400mm)的直管处焊接一个10mm高的座,供安装氧传感器用, 应安装在催化转化器的上游,排气制动阀的下游; 2、氧传感器不能安装在排气管转弯处;安装位置离任何弯管中心的 最小距离为1.5 倍管径。应安装在排气管远离发动机一侧上方(不 能安装在排气管下方),与水平方向夹角大于等于10 度; 3、传感器线束走向应尽量远离发动机和排气管,并可靠固定; 4、氧传感器的安装处不能进雨水及雨淋,氧传感器和发动机之间最 好有隔热罩等隔热装置; 5、氧传感器安装时应在螺纹上均匀涂抹防粘接剂(二硫化钼等), 防止在氧传感器螺纹在高温状态下烧粘在排气管上,不便于拆卸; 6、氧传感器线束及接插件应尽量远离排气管高温区,以免被烤坏; 7、取消排气制动,有排气制动的需将氧传感器布置在排气制动下游 气路中,并且排气制动不容许漏气。

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废气旁通控制阀
废气旁控制通阀 废气旁通控制阀一端与增压器旁通阀相连,另一端与混合器相连,由ECU精确 控制废气旁通阀的占空比,调节增压器旁通阀膜片上方的压力,可在一定压力范 围内控制增压器废气放气阀的开度,从而达到间接的控制发动机增压压力的目的。 技术参数: 工作电压:24V 线圈电阻:90Ω(常温) 工作温度:-40℃~125℃ 安装要求: 1、常通空气端需竖直向下 或斜向下; 2、接增压器旁通阀端胶管 需采用耐高温硅胶管; 3、安装牢靠。 接混合器宝 塔接头端 接增压器旁通 阀

常通空气 端

点火线圈
功能及原理:
点火线圈其实就是一个变压器,通过初级绕组的通断电在次级绕组内产生瞬 时高电压,次级绕组内的这一瞬间电压通过火花塞间隙变成电弧,火花塞跳 火点燃发动机气缸内的可燃混合气体,以保证发动机的动力性、经济性、排 放性。 布置安装要求: 1、点火线圈不能与其他机械部件 干涉。 2、点火线圈需远离热源

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高压线
高压线: 作用是将点火线圈产生的高压脉冲传递到火花塞,一组优良的高压线必须具备最 少的电流损耗及避免高压电传输过程中的电磁干扰。

布置安装要求: 1、高压线护套需高于缸盖上平面,防 止水,油污等进入火花塞孔; 2、高压线布置需远离线束,防止干 扰; 3、高压线长度合理,避免摩擦。

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火花塞
功能及原理: 火花塞安装在发动机燃烧室内,发动机运转过程中适时产生高压火花,点燃空 气与燃料混合气做功,输出动力。火花塞在保证发动机动力性能和经济性能方面起 着至关重要的作用。 布置安装要求: 1、火花塞的安装力矩:20~30N.m 。 2、DENSO 电装进口细中心电极火花塞间隙为:0.75 ~ 0.8 mm,BOSCH普通火花塞间隙为:0.5mm

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电子油门踏板
功能及原理: 驾驶员操纵加速踏板,加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元, 控制单元首先对输入的信号进行滤波,以消除环境噪声的影响,然后根据当前的工作模 式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图,计算出对发动机扭矩的基本需求,得到相应 的节气门转角的基本期望值。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控 制单元,形成闭环的位置控制。 安装要求: 油门踏板接件一定要固定牢靠,避免粉尘油 水进入,引起接插件腐蚀或接触不良,导致ECU保 护动作。

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发动机线束
发动线束布置要求: 1、线束、气路、油路 2、线束应远离排气管等高温部件,无法避免的需有隔热措施。 3、线束应用扎带或卡箍固定牢靠。 4、线束不可拉得过紧,尤其在拐弯处更要注意,在绕过锐角或穿过金属孔 时,应用橡皮或套管保护,否则容易磨坏线束而发生短路、搭铁,并有烧毁整 个线束的隐患,酿成火灾的危险。 5、地线的连接必须安装牢靠。 6、线束制作和安装应满足QC/T 29106-2004《汽车用低压电线束技术条件》的 相关要求。

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发动机线束

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