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国六天然气卡车这么火,你了解它的发动机工作原理和结构​吗?

发布时间:2020-05-12
目前,随着国家政策的支持,以及各方面补贴福利作用的刺激,响应国家号召,走环保路线,国六天然气卡车可以说是很火,今天就和大家聊聊国六天然气发动机工作原理和结构。


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


1.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。


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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。

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3.1 国六天然气发动机燃气控制系统

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3.1.1 ECU升级

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  • 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

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  • 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;

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    • 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

    • 燃油系统: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

    • 安装形式:可发动机安装

    • 已配套机型:国六全系列发动机

    • 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 ℃

    • 防护等级:IP6k9k

    • 外围尺寸:W235mm*L250mm*H95mm

    • 接插件型号:48 * 4 + 36 * 4

  • 3.1.2 电磁切断阀和稳压器

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  • 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。

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  • 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;


  • 3.1.3 减压器

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  •        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。

    • 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。

    • 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。

    • 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。


  • 3.1.4 燃气滤清器

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  • 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%。

  • ◆ 技术参数:

  • 使用温度:-40~107℃最大使用压力:35bar

  • ◆ 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。

  • .1.5 FMV升级

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  • 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。


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    • 3.1.6 LSU4.9前氧传感器

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    • 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:

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    • 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;


      后前传感器主要用于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)。




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    • 3.2 国六天然气发动机进气控制系统

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    • 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。

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    • 脚踏板和节气门之间不使用机械部件连接;


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    • 3.3 国六天然气发动机点火控制系统

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    • 3.4 国六天然气发动机EGR控制系统微信图片_20200512103031.jpg

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      • 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。

      • 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。

      • 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。

      • 对当量而言,信号的传递非常关键。


      • 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。

      • 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;

      • 喷嘴:不同机型配置不同数量的喷嘴。

      • 燃气温度压力传感器 :测量燃气温度和燃气压力。

      • 燃气流量随负荷变化而实时修正。

      • 喷嘴:不同机型配置不同数量的喷嘴。

      • 燃气温度压力传感器 :测量燃气温度和燃气压力

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      • 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。


      • 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:

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    • 3.5 国六天然气发动机三元后处理器

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    • 绿十字工程燃气发动机全效保护剂全新上市:

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