电控发动机电控系统空气系统工作原理

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  天然气的特性
  天然气成分以甲烷(CH4)为主,同时含有少量的乙烷、丙烷和丁烷 等烃类气体,氮、二氧化碳、硫化氢等非烃类气体。各个地方天然气的形成过程不尽相同,所以成分也不完全一样。
  天然气在我国分布很广,根据开采和形成的方式不同,可分为以下几种:
  ?①纯天然气:从地下开采出来的气田气为纯天然气;
  ②石油伴生气:伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气;
  ③矿井瓦斯:开采煤炭时采集的矿井气;
  ④煤层气:从井下煤层抽出的矿井气;
  ⑤凝析气田气:含石油轻质馏分的气体。
  高纯度的天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性、易燃、易爆的气体。为防止泄露时易于觉察,在天然气中添加了加臭剂。
  燃烧速度:是火焰在可燃气体混合物中的传递速度。燃烧速度也称为点燃速度或火焰传播速度。天然气的燃烧速度比较低,其最高燃烧速度只有0.3m/s。因此天然气燃烧后排温高,需对排气系统部件进行强化。
  安全性
  1)天然气在压缩(液化)、储运、减压、燃烧过程中, 在严格密封的状态进行,不易泄漏;
  2)天然气密度比空气轻,易挥发,不易聚集,安全性能好。如有泄漏,很快散失,不易着火;
  3)天然气的着火温度为650℃,比汽油高约260℃。?
  4)天然气燃烧范围比较窄,在5%~15%之间,天然气的燃烧下限明显高于其他燃料:
  柴油:1.58%,
  汽油:1.3%。
  天然气、柴油、汽油比较
  作为车载能源,主要有以下两种贮存形态:
  1)CNG:压缩天然气
  气瓶内充满气时一般为20Mpa(即200bar)。存储压力很高。
  天然气因生产区域不同,成分可能不同,若差别较大,需根据CNG气质成分表调整ECU数据。
  2)LNG: 液化天然气
  在常压下、温度为-162度的天然气变为液态。
  通常条件下,1个体积的LNG将产生600个体积的气体。因此,LNG适用于长途运输和储贮。
  LNG接触到皮肤时,可造成与烧伤类似的灼伤。从LNG中漏出的气体也非常冷,并且能导致灼伤。
  LNG储存特性
  隔热保冷:保持真空;
  分层:长时间停放时,隔几天启动车辆。如果LNG车辆预计停放7天以上,建议停车前罐内残液量小于1/2,运行前需重新加满液,防止燃气成分变化大,导致发动机燃烧异常,带来损坏。
  天然气发动机与柴油机的区别
  天然气发动机的燃烧特点
  1、空燃比精确控制,空气进气量决定燃气量
  进气调节能力决定发动机性能;
  增压低,系统中不能通过增加燃料来提升动力,否则
  爆震;
  排放恶化;
  经济性变差
  2、采用稀燃技术。
  天然气理论空燃比:16-17,混合中的天然气浓度小于理论空燃比。
  稀燃优点:
  经济性好,排放性能好,热负荷小
  稀燃注意事项:
  需高能长时间点火和小的火花塞间隙;
  失火极限&混合气浓度&爆震极限
  高的空气湿度易导致失火
  3、抗爆性能
  爆震是一种不正常的燃烧。长时间爆震会导致发动机系统损坏 ,动力性、经济性将急剧恶化,爆震主要因素包括:
  机油消耗过大,或过多积炭;
  燃料过浓或品质差 ;
  进气温度过高;
  增压压力过高;
  点火定时不准。
  4、燃料喷射闭环控制
  氧传感器对排气进行测量反馈给ECU,控制燃料供给,保持目标空燃比。
  天然气发动机技术特点
  潍柴天然气发动机主要采用美国伍德沃德公司OH2.0系统,主要技术特点如下:
  1、采用电子脚踏板,改善了发动机的驾驶性能。
  2、燃气喷射、点火角度、空燃比、发动机负荷全部采用电控单元ECU控制。ECU根据电子脚踏板输出的电压信号,确定电子节气门的开度,再根据发动机负荷、发动机转速、进气压力、燃气压力和温度等参数计算燃气喷射量,确定点火角度。
  3、发动机稳定运行时采用闭环控制,使实际空燃比和理论空燃比一致。
  4、燃气进气方式为电控单点喷射,供气及时、停气干脆。
  5、具有加速加浓功能。
  6、采用防喘振技术,发动机大负荷急松脚踏板时,ECU根据减速信号,激活燃料切断功能,在切断燃料供给的同时,电子节气门保持一定的开度,消除了因节气门关闭而引起增压器喘震的可能性。
  7、增压器带废气控制阀,采用电控放气。
  8、具有超速保护功能。
  9、电钥匙打开后,如果没有转速信号,燃气管路的电磁阀会自动关闭。
  10、具有故障自我诊断功能。
  车用LNG气瓶及管路系统
  LNG燃料系统工作流程
  LNG发动机工作原理图
  CNG供气系统原理图
  车用LNG供气系统包括专用车载低温绝热气瓶、汽化器、调压阀、缓冲罐、压力液位显示仪表、报警装转置及其它辅助如加液放空部件组件。
  CNG发动机工作原理图
  燃气控制系统
  ECU电控单元
  ECU电控单元电器原理图
  燃气控制系统
  LNG电磁阀
  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。
  LNG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;
  平衡管接头,通过气管与发动机进气管连接,可以动态调节出口压力,提高燃气供气系统的反应速度。WP5/6/7平衡管接头可不接。
  二级保养时更换稳压器维修包
  减压器
  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8 bar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。
  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%。
  ◆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。
  按《潍柴燃气发动机燃气滤清器滤芯更换规范》要求保养:
  例行检查时排污。
  在一级保养时检查更换滤芯。
  注意:燃气滤清器排污需在系统压力释放后进行。
  热交换器
  作用:利用发动机的冷却液给天然气加热,防止进入燃料计量阀前的燃气结晶。
  结构:采用叉流结构以避免因燃气过冷和冷却液过热时导致的热冲击。
  性能:冷却水温度高于0度时,保证燃气温度始终高于-40 ℃;冷却水温高于82C时,保证燃气温度高于0 ℃ 。
  可承受压力:
  天然气:90bar
  冷却液:4bar
  节温器
  作用:保持出口燃气在0-40 ℃ 左右,当燃气温度& 60 ℃ 时,将关闭通往热交换器的水路。
  性能:燃气温度超过40℃,30秒钟内关闭,燃气温度低于10℃,30秒钟内开启;
  注意事项:开启与关闭受燃气温度控制,
  冷却液进口标记:“IN”
  出口标记: “OUT”
  不能接反。
  工作压力:
  燃气:10bar
  冷却液:3.5bar
  燃气温控模块
  1、燃气滤清器、节温器和热交换器功能集成一体;
  2、水路、气路内部集成,安全可靠。
  燃料计量阀(FMV)
  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。
  每个喷嘴一个驱动器,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。
  燃气压力传感器NGP :测量 燃气压力
  燃气温度传感器NGT :测量燃气温度
  维护保养:
  使用一段时间后,需要清洗,清洗时使用专门的清洗设备,并且应用诊断软件中清洗功能。按《潍柴燃气发动机喷嘴清洗规范》操作。
  混合器
  作用:
  将天然气和中冷后的空气充分混合,使燃烧更充分、柔和,有效降低NOx排放和排气温度。
  结构:
  采用喉管和十字叉结构,天然气从小孔中进入混合器。
  维护保养:
  喉管和十字叉小孔定期拆卸清洗或用化油器清洗剂冲洗。
  氧传感器
  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。是稀薄燃烧闭环控制传感器。
  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。
  低温监测电磁阀
  稳压器升级---活塞式稳压器
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模拟诊断法在汽车维修中的应用
&&&&现代汽车电控系统的结构和电路复杂,具有相当程度的抽象性,使汽车电控系统的一些故障具有隐蔽性、间歇性、误导性等特点。即使维修人员经验丰富、技术熟练,如果不经过科学分析就盲目拆卸或更换零件,不仅会给用户造成不应有的经济损失和损害维修企业的信誉,还可能造成更多的人为故障。对于这种情况,利用模拟诊断技术可以快捷、准确地排除故障。
&&&&汽车电控系统故障诊断中的模拟技术,实际上就是使待修车辆以相似的条件和环境再现故障,然后经过验证和分析,确切诊断出故障所在。
&&&&一.环境模拟法
&&&&电控系统的有些故障只在特定的环境中出现(如颠簸、发热、潮湿等)。环境模拟法主要有加热法、振动法和加湿法。
&&&&1. 加热法
&&&&一辆1998款、型号为7220E的红旗车,在夏天的中午连续行驶30km后,发动机突然熄火,无法再启动。当救援人员15min后赶到现场时,发动机又可以启动了。经过分析,导致发动机突然熄火的可能原因有机械故障、燃油供给系统故障、高压点火系统故障。
&&&&因为该车15min后又可以启动,可初步排除机械故障。在检查发动机燃油供应和点火高压时没发现故障,只看到发动机转速传感器线束有些老化。经对发动机转速传感器线束和接插件处理后,试车正常。三天后故障又出现。把汽车停在路边冷却了30min,又可以启动了。
&&&&再次接车后,用博世故障诊断仪检测故障码和数据流,未发现异常。又对发动机油路、电路作了检查,也未发现问题。接下来就对发动机ECU、高压点火线圈、燃油泵继电器进行加热,当把点火线圈加热了10min后,发动机突然熄火了。马上检查点火系统线路:电源线、点火信号线都正常。在检查点火线圈时发现点火线圈断路。更换点火线圈,试车一切正常。到现在已正常行驶80000km。
&&&&实践证明,加热法对汽车发动机电控系统元器件热稳定性差引起的故障可快速、有效的排除。
&&&&当故障出现于热车时,可用加热法进行诊断。针对某些怀疑有故障的元器件进行局部加热,检查故障是否出现。加热时宜用电吹风机进行(但不可直接加热ECU中的电子元器件),加热时温度不可高于80℃。根据故障出现的现象,初步确定需要加热的部位。当烘烤到某个部位或元器件时故障出现,说明该部位或元器件为故障源,应检查线路或者更换新件。
&&&&2. 振动法
&&&&一辆2003款别克君威乘用车,行驶里程8000km,因交通事故在其他维修厂做了车身修复和喷漆后,在行驶中发现ABS警告灯亮。
&&&&用博世FSA740故障诊断仪检测此车时,ABS系统正常,警告灯也不亮;其数据流正常,亦无故障码。在利用博世SDL260安全检测线使悬挂系统振动检测过程中,ABS警告灯亮了,再用博世FSA740准备读取数据流时发现无法进入ABS系统。经分析有两个可能原因:ABS系统线路异常;ABS的EBCM损坏。
&&&&首先检查ABS线路,拆下空滤总成,刚刚碰到EBCM线束插座,ABS系统就正常了。用数字万用表测量EBCM电源为12.8V。对EBCM插座、线束、插头进行清洁后试车,故障还是会出现。再次检测ABS线束时,用一个8W的小灯泡并联在EBCM电源的正负极之间,接通电源小灯亮。接着用手抖动ABS系统线束,当抖动EBCM负极搭铁线时小灯灭了。这说明EBCM负极搭铁线接触不良,拧下螺丝拆下搭铁线发现车架上的油漆没有清除干净,造成搭铁线接触不良。经处理后试车一切正常。
&&&&当故障出现于车辆行驶在比较颠簸的路面上时,可以用振动法进行诊断。针对某些怀疑有故障的元器件进行敲打和抖动,以检查是否存在虚焊、松动、接触不良、导线断裂等故障。操作时注意用力不可太大,以免损坏电子元器件及线束。尤其拍打继电器时千万不可过分用力,否则继电器会开路。利用振动法进行模拟检查时,应随时注意被检装置的工作反应,以确定故障部位。
&&&&3. 加湿法
&&&&一辆配备Q491发动机的金杯小客车,在雨天行驶时出现加速无力、排气管放炮现象,晴天正常。
&&&&决定采用加湿法模拟下雨天气,用自来水对左右前轮进行喷淋。当喷淋到右前轮内侧10min时,发动机熄火,不能再启动。拆去右前座椅和底板,发动机ECU就在右前轮内侧。拔下ECU连接线束,见到ECU插座里面已经生有绿色腐蚀物,经处理后试车,还是加速不良。拆下ECU打开盖板,发现里面有一层水汽。更换ECU试车,一次启动成功,怠速平稳,加速有力。
&&&&经观察,因ECU安装位置不当,在右前轮内侧挡泥皮丢失的情况下继续行驶时,被轮胎带起的一部分泥水溅到发动机ECU上,出现上述故障。补装上前轮内侧挡泥皮后,使用近一年没有发生此故障。
有故障发生在雨天或洗车之后时,可用加湿法(用水喷淋汽车外部)进行高湿度环境模拟。喷淋前应对汽车电子元器件予以保护,以免积水锈蚀电子设备。控制喷淋角度,应尽量喷到空中和轮胎旁边(汽车在雨天行驶时,很多故障是因为轮胎带起的泥水引起的)。
&&&&二.增减模拟法
诊断汽车电控系统的油路、电路故障常采用增减模拟法。它是利用油路、电路中增减负荷的方法使故障现象更为明显,以便诊断故障。由负荷变化造成的故障必须在与产生故障时相似的负荷条件下再现,一般常用以下两种增减模拟法进行诊断。
&&&&1. 增加法
&&&&一辆发动机型号为AJR的桑塔纳时代超人,打开空调在市区行驶约30min后,停下来再启动时马达运转无力,在市区不开空调行驶没有上述故障。
&&&&初步判断因电路负荷过大引起蓄电池亏电或发电机发电量不够。启动发动机在怠速时测得蓄电池电压为13.2V,2000r/min时为14.1V,基本正常。打开空调、前照灯、雾灯、冷却风扇,大约15min以后,在怠速时测得蓄电池电压为12.8V。又过了15min,怠速时测得电压为11.8V。熄火后马上启动发动机,故障现象出现。由此判断发电机在汽车大负荷用电时发电机发电量偏小,造成蓄电池亏电。更换发电机故障排除。
&&&&对于电路中由于用电负荷增大而引起的故障,可以打开车辆所有的用电设备,在增加负荷的情况下,检查故障是否发生,以便进行诊断和排除。
&&&&当怀疑故障可能是由于油路负荷过大引起的,而故障症状表现又不明显时,可采用增加法来进行模拟验证,使故障部位和症状充分显示出来,以便于诊断和排除故障。
&&&&2. 减小法
&&&&一辆发动机型号为AJR桑塔纳2000,发动机无法启动。
&&&&检查燃油压力、汽缸压力、高压点火,都正常。用博世发动机故障诊断仪读取到0 、0、0共六个故障码,其含义是活性炭罐电磁阀、空气流量计、一缸喷油嘴、二缸喷油嘴、三缸喷油嘴、四缸喷油嘴线路对地短路或断路。从电路图(如图1所示)上看到123号保险丝给这几个元件和氧传感器加热线圈提供电源。查看123号保险丝已熔断,换上一片后打开点火开关123号保险丝又熔断了。这说明以上几个元件或者线路存在短路故障。用万用表在123号保险丝处测量线路的对地电阻,同时逐个拔下以上元件的连接线,观察到电阻不变,测量以上几个元件的电阻值正常,说明无短路现象。
&&&&又逐个测量其他元件的连接线路电阻,发现氧传感器加热线圈电源线对地短路。线路经包扎处理后故障排除。
&&&&在检测由于局部电路短路引起负荷过大熔断保险的故障时,常采用减小法来诊断故障。当某一个局部电路出现短路故障时,通过它的电流会大幅增加。这时如果采用其他方法检测,若检测时间较长,就会导致其他故障。使用减小法诊断,可将一部分电路断开,用万用表测量电路的电阻、电压、电流,以此来诊断故障。使用最多的是测量电阻,观察电阻大小的变化,就可以大致诊断出故障范围,又不致于损坏其他电路或电子元器件。
&&&&在对汽车电控系统故障进行诊断时,由于电脑故障诊断设备价格昂贵,且国内外车型众多,维修资料缺乏,使得维修工作受到限制。此外电脑故障诊断仪读出的故障代码也并不是绝对正确,况且有些故障并没有设置代码。因此,在充分理解汽车电控系统原理的基础上,以诊断设备为辅,对故障进行科学的分析,灵活应用模拟诊断技术,是检测电控系统故障时比较经济有效的方法。如何检查电控发动机点火系统的点火提前角?_汽车维修
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如何检查电控发动机点火系统的点火提前角?
&&& 电控电子点火系统的点火提前角由三部分组成:初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角。检查点火正时就是检查初始点火提前角(该提前角因车而异),具体方法是:&&& ①用跨接线短接故障诊断插座的端子TE1和E1(即读取故障码时的状态)。&&& ②让发动机怠速运转至冷却液温度正常。&&& ③用点火正时灯照射带轮或飞轮上的正时标记,检查初始点火提前角。如初始点火提前角不在规定范围以内,对有分电器的电子点火系统,可用转动分电器外壳的方法进行调整;对无分电器的电子点火系统,应检查正时带或链条安装的位置是否正确。&&& ④在调整初始点火提前角后拆下跨接线,然后踩下加速踏板,观察点火提前角是否随发动机转速的提高而增大。如不增大,则ECU的相关电路有故障。&&& 点火正时也可用真空表检查,使气缸内真空度达到最大的点火提前角即为最佳点火提前角。
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