Ⅰ 國六燃氣發動機簡介
一、概述
濰柴國六燃氣發動機採用濰柴自主控制系統和woodward-OH6系統，支持稀燃及當量技術路線，滿足歐六( 當量+EGR+三元催化)法規要求，更豐富的整車控制功能，滿足個性化需求。
二、OH6系統天然氣發動機的結構特點
Ⅱ 法規及技術路線介紹
一、國六法規的實施
國六法規分為6a和6b兩個階段實施，自規定的實施之日起，凡不滿足本標準相應階段要求的新車不得生產、進口、銷售和註冊登記，不滿足本標準相應階段要求的新發動機不得生產、進口、銷售和投入使用。
二、重型車國六標準
國六法規相對於國五法規，排放要求更加嚴格：
◆ 排放循環由ETC&ESC變為WHTC&WHSC
（在型式檢驗中從歐洲穩態循環和歐洲瞬態循環改為更具有代表性的世界統一穩態循環和世界統一瞬態循環）
◆ 甲烷和氮氧化物的指標更加嚴格;
◆ 增加了顆粒大小及顆粒數;
◆ 增加了車輛PEMS（車輛尾氣檢測設備，檢測汙染物和微粒物）測試要求。
三、天然氣發動機法規限值
四、天然氣發動機技術路線有兩種
▶過量空氣係數=1，稱為當量燃燒，採用三元后處理器TWC；
▶過量空氣係數>1，稱為稀薄燃燒，採用氧化型後處理器；
Ⅲ 天然氣發動機國五＆國六
一、濰柴天然氣發動機技術路線和特點
▶濰柴國六天然氣發動機採用理論空燃比+HEGR+TWC路線；
▶相比於國五產品四個主要特點：當量空燃比控制、增加EGR系統、高熱負荷、三元后處理器應用。
◆WP7NG天然氣發動機
◆WP13NG天然氣發動機
二、當量空燃比控制系統簡介
國六發動機控制系統，能夠滿足精確控制空燃比；
◆支持稀燃及當量技術路線，滿足國五、國六等不同的法規要求；
◆更豐富的整車控制功能，滿足個性化需求；
◆關鍵零部件升級，提高關鍵零部件可靠性；
◆支持爆震、遠程監控等功能，提高了發動機控制能力；
◆支持更多標準的診斷協議；
三、國五轉型升級國六
四、 國六天然發動機基本結構
◆WP7國六發動機主要結構—ECU側
◆WP7國六發動機主要結構—排氣側
五、國六天然氣發動機設計
相比國五稀燃路線，當量路線天然氣發動機排溫升高，因此對缸蓋、排氣管等相關零部件進行了升級設計。
◆ 材料升級：排氣管及相關零部件材料升級，耐溫880攝氏度，保證可靠耐用；
◆ 缸蓋設計：低渦流氣道設計，提高燃燒速度；水腔優化、降溫底板設計，滿足熱負荷要求；
◆ 爆震監控：機體安裝爆震傳感器，時刻監控缸內燃燒狀況。
Ⅳ 國六天然氣發動機工作原理和結構
一、國六天然發動機控制系統結構
國六天然氣發動機控制系統可分為燃氣控制系統、進氣控制系統、點火控制系統、EGR控制系統、三元后處理。
二、國六天然氣發動機--燃氣控制系統
1、Woodward伍德沃德系統
◆Woodward系統ECU升級
▶具有點火驅動功能，集成化程度高；
▶處理器更強勁，運行速度更快；
▶可支持NGI-2、SFG噴嘴；
▶支持2個爆震傳感器驅動；
▶支持3個 CAN通訊及XCP等；
▶抗震及散熱能力更強；
▶同柴油機，可安裝在發動機機體上；
▶在設計上使其具有一定的防水、防磕碰傷能力；
2、濰柴自主系統
◆濰柴自主ECU
◆技術參數
▶硬件平臺：大陸608平臺（D02、D03）
▶設計壽命：20000h
▶工作電壓範圍：9V-32V
▶工作溫度範圍：-40℃ ~105 ℃
▶接插件型號：48 * 4 + 36 * 4
◆典型應用
▶應用場合：天然氣發動機控制器；
▶噴射方式：支持多點及單點噴射；
▶技術路線：支持國五稀燃+DOC以及國六當量+EGR+TWC路線；
▶燃料系統：支持京濱、德爾福、博世、NIKKI、Woodward等噴射閥；
▶點火線圈：支持智能型及非智能型點火線圈；
▶氧傳感器：支持博世開關及寬域氧傳感器、NGK氧傳感等；
▶節氣門：支持博世、Woodward及偉世通等多廠家節氣門；
▶已配套機型：國六全系列發動機
3、電磁切斷閥和穩壓器
◆電磁切斷閥作用：
LNG發動機專用部件，切斷或恢復燃料供給，燃氣管路上的安全保護開關。
◆安裝要求：
▶電磁閥使用24V直流電源，安裝時請注意電源正負極連接正確。
▶保證電磁閥上所標明的氣流方向與實際氣流方向一致。（進氣口-IN，出氣口-OUT）
▶電磁閥連接牢固，無漏氣。
◆穩壓器作用：
LNG發動機專用部件，將氣瓶輸送來的燃氣壓力調節為控制系統需要的噴射壓力。
◆安裝要求：
▶穩壓器上安裝時與實際氣流方向一致（進氣口-IN，出氣口-OUT）；
▶怠速時調整出口壓力為8bar左右；
4、減壓器
◆外觀結構
◆作用：CNG發動機專用部件，將壓縮天然氣壓力由存儲狀態調節至8bar左右。
◆減壓器有一水腔，與發動機水路相連，利用發動機的冷卻液加熱。天然氣從高壓變低壓需要吸熱，要保證加熱良好。
在寒冷季節，發動機剛啟動時水溫較低，此時應怠速運行一段時間後才能加速運行，防止減壓器供熱不及時導致結霜或結冰。
◆平衡管接頭：與發動機進氣管連接，可以動態調節減壓器出口壓力，提高燃氣供氣系統的反應速度。平衡管接頭需固定，防止漏氣，否則可導致動力不足。
WP5/WP6/WP7NG發動機不安裝平衡管；
◆高壓電磁閥，燃氣管路上的安全開關，控制天然氣的通斷。
5、燃氣濾清器
◆作用：
過濾燃氣中的雜質，可過濾燃氣中0.3μm～0.6μm的微粒，過濾效率≥95%。
◆ 安裝：
▶放水口朝下，按箭頭所指的氣流方向安裝，切記不能裝反；
▶注意：燃氣濾清器排汙需在系統壓力釋放後進行；
6、FMV升級
▶大流量SFG噴嘴，比原來的NGI2噴嘴提高35%的噴射量，也可減少噴嘴使用數量，提高FMV整體可靠性；
▶燃氣壓力與溫度傳感器集成一體，集成化程度高；
▶超長使用壽命，通過6億次開關循環試驗；
▶壓力適應性範圍寬；
◆FMV升級
◆作用：
根據發動機運行工況，ECU調整燃料計量閥噴嘴脈寬佔空比，控制燃氣噴射量，保證發動機在設定的空燃比下運行。
◆結構：
▶噴嘴：不同機型配置不同數量的噴嘴。
二個噴嘴一個驅動器，在正常噴射模式下，噴嘴依次輪流噴射，變工況下，噴嘴同時噴射以加快系統反應速度。注意噴嘴線束一定要插緊。
▶燃氣溫度壓力傳感器 ：測量燃氣溫度和燃氣壓力；
◆NIKKI噴射閥：
氣體燃料專用噴嘴設計，使用不易受到氣體燃料品質影響的結構，燃氣種類可以對應LPG、CNG和LNG。
7、LSU4.9前氧傳感器
◆安裝位置
◆LSU4.2/LSU4.9特性
◆作用：測量排氣成分中氧分子濃度，將信號傳遞給ECU， ECU依此判斷混合氣實際空燃比相對於設定值稀或濃，控制噴氣量增或減，從而修正空燃比，使實際空燃比與設定空燃比相符。氧傳感器是閉環控制傳感器。
◆注意事項：
▶安裝在排氣管上，離增壓器出口3～5倍排氣管直徑的地方。氧傳感器不能安裝在排氣管彎管處。
▶安裝在排氣制動（若有）後方。
▶氧傳感器線束端外包隔熱罩，氧傳感器線束及接插件儘量遠離排氣管，防止燒結。
▶氧傳感器螺座高度小於10mm，優先考慮豎直安裝，允許與豎直方向角度偏差不超過30°，以防止排氣管中的冷凝水氧傳感器頭部凝聚，造成傳感器失效。
◆LSU4.9氧傳感器優點
▶LSU4.9的傳感器有更高的溫度分辨率，因而精度更高；
▶加熱溫度更高、加熱頻率更快，使其雜質燒除能力更強；
▶三層壁保護管，減少排氣對傳感器件的汙染；
▶採用專門的接插件，防水等級更強；
8、LSF4.2後氧傳感器（Bosch ）
後氧傳感器主要用於OBD監測。
注意事項：水進入傳感器接插件會引起傳感器失效，為防止濺水，要求整車廠在三元催化轉化器尾管後連接至少三倍尾管管徑長度的尾管（建議彎管）。
三、 國六天然氣發動機--進氣控制系統
1、發動機進氣控制系統結構圖
◆負荷控制：
ECU電控單元主要採集電子腳踏板信號，指揮電子節氣門動作，控制發動機輸出功率，實現整車負荷對發動機的需求。
▶腳踏板和節氣門之間不使用機械部件連接；
▶腳踏板踩下時，發出怠速確認開關（IVS）信號，接著發出踏板位置（FPP）電位計信號，ECU將踏板位置信號計算成節氣門開度命令信號，節氣門接受開度命令信號，並將實際開度反饋給ECU；
▶對當量而言，信號的傳遞非常關鍵。
2、油門踏板
◆油門踏板過度線兩端定義
◆油門踏板傳感器原理圖
◆作用：
採用非接觸式傳感器，輸出0～5V的電壓信號。
◆結構：
腳踏板有一電位計（FPP）和怠速確認開關(IVS)， IVS 一端接地，另一端接ECU。腳踏板下踩到某個點時，怠速確認開關關閉併發出一個信號通知ECU，電位計FPP開始起作用。
◆特點：
腳踏板的參數必須符合濰柴技術要求或裝配濰柴專用腳踏板。否則將導致ECU報錯。
3、電子節氣門
◆作用：電子節氣門由ECU控制其閥門開度大小，以控制混合氣進氣量，從而改變發動機的輸出功率。
◆結構：節氣門集成有執行器，位置傳感器，節氣閥門等。絕大部分控制邏輯都是基於節氣門來實現的，節氣門有多種控制模式：
▶腳踏板控制模式：轉速在怠速和最大額定轉速之間時，正常運行下控制模式。該控制模式時：腳踏板踩下，ECU接受踏板位置信號轉換成節氣門開度信號，節氣門從ECU處接受開度命令信號，並將實際開度反饋給ECU。
▶怠速控制模式(Min Governor)：當發動機轉速降至怠速以下時，節氣門進入怠速控制，此時節氣門由怠速PID控制。
▶最大調速控制模式：發動機的運行狀態滿足軟件中最大轉速的設置（轉速高於標定轉速加上一定的限值及延遲）時，進入此控制模式。此時節氣門受此模式下PID參數的控制。即轉速越高，節氣門開度位置越小。
▶輕度/中度/重度限扭矩：當系統有故障出現且該故障對應的故障動作中包含有輕度/中度/重度限扭矩時，任何對節氣門的需求高於輕度/中度/重度限扭矩限值時都是被限制的，當節氣門位置達到限扭矩的限值後將不再增加。
▶水溫/燃氣溫度/空氣溫度過高時進行扭矩限制。
▶ROAD SPEED GOVERNOR 控制模式，TSC1 TORQUE CONTROL控制模式，TSC1 SPEED CONTROL控制模式等。
4、增壓壓力控制
ECU根據進氣壓力測量值與ECU內部設定壓力值之間的差值，通過PID參數，調整廢氣控制閥的佔空比,控制增壓器產生增壓壓力的大小，直到實際增壓壓力MAP等於設定增壓壓力；氣體機專用水冷增壓器。
◆廢氣控制閥
▶作用：與增壓器的放氣閥連接，控制增壓器廢氣門驅動氣室的氣體壓力，從而控制增壓器產生的增壓壓力。
◆廢氣控制閥工作原理
▶廢氣控制閥佔空比=0時，電磁閥關閉，壓縮空氣推動增壓器廢氣閥完全打開，增壓器排氣能量減少，最終降低增壓壓力；
▶廢氣控制閥佔空比=100%，電磁閥處壓縮空氣洩漏量最大，增壓器廢氣閥在彈簧力作用下趨向關閉，增壓器工作的排氣能量增多，增壓壓力升高。
▶MAP
▶MAP>設定增壓壓力時, 佔空比減少，增壓器壓力降低。
◆故障模式
▶若通至閥門的空氣被汙染， 閥門隔網可能堵塞，空氣連接斷開可能過增壓；
▶連接管路漏氣，增壓控制可能不穩；
▶如果電氣連接斷開，則發動機功率下降；
▶1，2針腳間的電阻（室溫）是77±2.5Ω；
5、溼度傳感器
◆安裝在空濾器和增壓器進氣口之間， 儘量遠離空壓機取氣口，並遠離排氣管
◆測量進氣溼度和溫度，ECU依此修正空燃比來補償環境影響。
6、節氣門前壓力傳感器與進氣壓力溫度傳感器
◆節氣門前壓力傳感器安裝在節氣門前
▶用於測量節氣門前進氣壓力（PTP）；
▶對涉及燃氣量修正的充氣效率提供基準；
▶許多故障碼的判斷需要該參數作為參考；
◆進氣壓力溫度傳感器安裝在節氣門後；
▶集成壓力溫度的傳感器；
▶壓力傳感器（MAP） ：測量進氣管絕對壓力，測量範圍從真空到增壓壓力；
▶溫度傳感器（MAT）：測量進氣管溫度。
▶增壓控制燃料噴射計算
注：兩個傳感器安裝位置不同，所以線束不能插錯。兩者可以互換。
四、 國六天然氣發動機--點火控制系統
1、信號發生器總成和相位傳感器
◆結構：WP13發動機採用信號發生器總成和相位傳感器結構。
◆作用：測量發動機的凸輪軸位置和發動機轉速。ECU獲取準確的轉速信號後控制進氣量、燃料量、點火提前角等。
◆安裝：
▶相位傳感器和信號盤之間的間隙為1±0.5mm；
▶信號盤有一個標記齒（和其它齒不均勻分佈）用來確定發動機旋轉的絕對位置。
▶安裝時調整點火提前角：盤車至一缸壓縮上止點，信號盤上的TDC標誌刻線與相位傳感器磁頭左側面外圓面相切。擰緊固定螺母，保證信號盤可靠固定。
▶發動機運行時檢查調整點火提前角：
怠速時，用點火正時燈測量後的數值應與軟件顯示值一致。若不一致，調整信號盤位置。
◆WP7發動機凸輪軸齒輪安裝方法
▶結構：WP7發動機在凸輪軸齒輪處，安裝相位傳感器。
▶安裝：將凸輪軸齒輪上的銷孔與凸輪軸上的定位銷對正後安裝凸輪軸齒輪，同時保證凸輪軸齒輪上的標記與曲軸齒輪上的標記對正（此時曲軸齒輪上的標記正好位於凸輪軸齒輪上的標記中間）。然後旋入凸輪軸齒輪緊固螺栓，並擰緊螺栓。
◆檢查提前角的方法
▶取出一缸火花塞；
▶找一細長標識物，插入一缸，且頂到活塞表面；
▶盤車，找到標識物的最高點，即為活塞上止點；
▶打開飛輪殼斜下方觀察孔，看OT刻線是否重合。
上述方法，應重複兩次或以上，以排除誤差干擾。如果OT刻線重合，說明提前角正確無誤；反之則說明提前角出現偏離。
2、智能點火線圈
▶作用：變壓器功能，產生高壓電。
▶初級線圈匝數少，次級線圈含有更多的線圈匝數。
3、高壓導線
▶將點火線圈產生的高壓電傳遞給火花塞；
▶日常維護檢查需注意漏電檢查；
▶嚴禁用水沖洗；
▶高壓線屬於易損件；
4、火花塞
▶作用：產生電火花，點燃混合氣
▶安裝扭矩：20～25 N.m；
▶火花塞間隙：0.35±0.05mm
▶調整時側電極和中心電極面平行
▶火花塞屬於易損件。
5、爆震監控功能
P12爆震傳感器安裝實例
國六天然氣發動機具有爆震監控功能，隨時監控發動機的運行狀態,防止發動機出現爆燃現象。
▶監控發動機的燃燒情況，防止發動機發生爆震；
▶適用劣質氣源，增強對不同氣源的適應能力；
▶防止因燃氣成份變化導致的發動機故障。
五、國六天然氣發動機--EGR控制系統
1、EGR控制系統組成部分
◆EGR閥：控制反饋到進氣系統的廢氣再循環量；
◆廢氣文丘裡，壓差傳感器，壓力傳感器：通過測量壓力差和壓力計算EGR廢氣流量；
◆EGRT傳感器：測量經過EGR冷卻器之後的廢氣溫度；
◆EGR冷卻器：對廢氣進行冷卻。
2、EGR冷卻器的注意事項與維護保養
▶保證最小冷卻液流量，防止出現沸騰、乾燒；
▶使用正規的冷卻液，防止腐蝕；
▶防止過度冷凝、積碳、腐蝕；
▶環境溫度低於冷卻液冰點時，預防EGR冷卻器結冰脹裂；
▶積碳清理；
▶EGR冷卻器拆裝清洗過程中避免碰撞；
3、什麼是EGR率
關於EGR率的測量有以下方式：
①總進氣量和新鮮進氣量；
②總進氣量和廢氣量：廢氣文丘裡；
③新鮮進氣量和廢氣量（總進氣量）；
六、國六天然氣發動機--三元后處理器
◆反應物
▶氧化劑：O₂（氧氣）、Nox（氮氧）
▶還原劑：HC（碳氫）CO（一氧化碳）H₂（氫）
◆催化劑組成
▶貴金屬：Pt、Pd、Rh，催化劑活性組分，去除汙染物。
▶高比表面積多孔材料：Al₂O₃（氧化鋁）用於分散貴金屬。
▶儲氧材料（OSC）：Ce₂O₃（三氧化二鈰），調整空燃比在理論空燃比，保證三元催化劑的最大轉化效率，直接參與反應處理CO （一氧化碳）和NOx （氮氧）
◆氧化還原反應；窄的空燃比窗口
◆天然氣發動機國五後處理器和國六後處理器區別
◆國六筒式和箱式三元后處理
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