东风天龙，雷诺LNG天然气发动机 结构祥解

东风天龙发动机结构简介

以Dci11为基础，通过更换燃料供给系统、电控系统，改造燃烧系统、通风系统，并新增点火系统、后处理系统完成天然气发动机开发。

机型表

表1

发动机外形图

发动机电控系统

EQRN大马力天然气发动机电控系统是我公司在德尔福中国6缸车用发动机电控管理系统（EMS）基础上针对电控天然气喷射的特点开发的，该系统包括：控制模块（ECM）、各种传感器、执行器、线束及相关机械部件。发动机控制模块（ECM）通过一个整体式接线线束总成将发动机控制模块和各传感器、执行部件连接在一起。

ECM接受八个传感器的信息：节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气歧管温度传感器、进气歧管绝对压力传感器、天然气压力传感器、天然气温度传感器、发动机转速传感器、氧传感器及处理器。

四个主要执行器：点火线圈、怠速旁通阀、喷嘴、截断电磁阀。

下图为电控系统构成简图：

电喷系统部件常规判断方法

表2

继电器保险丝盒原理图

LNG发动机后处理系统

KZ5汽车使用的燃料为液化天然气，其燃料供给系统为LNG系统。

工作原理：

工作时LNG燃料从LNG气瓶流出，通过供气管路进入气化器，利用发动机冷却液的热能加热LNG燃料，加热后的气体在压力调节器处进行调压或稳压，然后喷嘴把燃气喷入混合器里与空气混合，形成的混合气再通过节流阀体进入发动机的燃烧室进行燃烧。

主要零部件介绍

LNG系统主要包括：LNG气瓶、缓冲罐、气化器、截止阀、高压电磁阀，以及管路。

1 贮气瓶

KZ5气瓶为一只175升LNG气瓶，这是一只高真空的不锈钢气瓶。其有效容积约为157升，工作压力为1.4Mpa。气瓶总成附带有安全阀、截止阀、过流保护阀、经济阀、充气阀、以及传感器、变送器、线路束、压力表等附件。

2 气化器总成

气化器总成的作用是将液态的天然气转化成气态的天然气。该车所配的气化器总成气化能力约为60m3/h，其最大工作压力为1.6Mpa，天然气出口温度不低于-5℃。气化器的加热用的是发动机的冷却水。

3 缓冲罐总成

缓冲罐主要是为汽车起动时提供足够的天然气供应。汽车在放置一段时间以后进行冷起动时，由于发动机的冷却水温度尚未升上来，气化器的能力不能很好地发挥，而管路中的天然气是有限的。因此，设置了缓冲罐。该车缓冲罐为一个体积约15L的不锈钢容器，其附带有安全阀、压力表和温度计。其最大工作压力为1.6Mpa，安全阀起跳太力为1.76Mpa。

4 高压电磁阀及滤器器总成

电磁阀是行车中天然气唯一的一个关闭的阀门，只有发动机工作时才会开启。该车电磁阀使用电压为24伏特。

5 截止阀

管路中还串联了一个截止阀。平时这个阀处于开启状态，只在维修过程中才关闭。

6 天然气管路和卡套螺母

该车的天然气管路均为壁厚为1mm的不锈钢管，卡套螺母为双卡套螺母。

7 气化器进出水胶管

水箱胶管。

注意事项

汽车工作时，由于气瓶里的液态天然气源源不断地被送出，会在气瓶的天然气出口处，甚至更宽的地方出现结冰。这是正常的情况。

另外，如果汽车有一段时间未使用，或者气温很高。气瓶尽管是高真空的，但瓶内温度也会上升，将导致气瓶内压力升高。压力升高到一定的值时，气瓶的安全阀会开启，会有部分天然气泄出。这是为了保护气瓶而自动进行的泄压。这也是正常的情况。

缓冲罐是一个天然气压力稳定装置，如果气温太高，罐内压力也会升高。可能也会从安全阀处溢出部分天然气。这也是正常的情况。

贮气瓶的安装装夹牢固，不得松动。贮气瓶与安装支架和箍带间必须有减震橡皮保护，以防止磨蹭气瓶表面。

气瓶充气阀的零件非常精密，其表面必须清洁，只有在充气时才允许把阀的盖子揭开，充完气后应盖好。如果盖子有了损坏或丢失，必须及时补上。

所有卡套螺母的联接必须可靠密封，不得有渗漏。

天然气尽管比汽油安全，但毕竟属于易燃易爆物品。气瓶安装好后，不允许随意折卸。整个装置需要远离明火和电火花等火源。

气瓶的使用

设备使用单位应按《气瓶安全监察规程》的要求办理设备使用登记手续；

设备操作人员上岗前必须进行培训，经考核合格后，才能上岗操作；

设备使用单位应制订详细的设备操作、维护、检查、检修规程及制度；

除本文件外，使用单位还应遵守国家的相关法律、法规规定。

气瓶的灌充

加液站的要求

车用LNG焊接绝热气瓶可以从任何加液站加注燃料，对加液站的唯一要求就是过滤和输送压力（饱和压力）。由于LNG可能混有导致燃料系统发生故障的细小颗粒，因此必需在所有加液站充液管道上必须配备一只200目或更高级别的燃料过滤器。由于气瓶的公称工作压力为1.4MPa，因此，加液站的输送压力（表压）最高为1.35MPa或更低的压力。

热瓶灌充

在许多加液站，这种气瓶往往过早停止充液。首次充液时只注入20L-40L的LNG到热瓶中，然后检查管阀系统是否存在泄漏，并将汽车行驶10-15分钟，这样可以使压力降低到正常值并且使气瓶冷却下来。再次检漏，然后进行正常充液，直至充满为止。

注：在热瓶充装过程中必须有操作人员在场监视气瓶压力，在气瓶表压力大于等于1.4MPa时，必须放空处理。

冷瓶灌充

a)正常充液(单管充注)

Ø确认排液阀V1、放空阀V2是处于关闭状态的。

Ø将加气站的充液软管连接到气瓶的充液组件上。

Ø打开加液站的充液阀进行充液。

Ø充满液（当车载瓶的压力迅速上升或流量下降时），关闭加液站的充液阀，取下充液软管。

开始充装时，由于LNG冷却充液管和液化车载瓶内气体而使车载瓶压力受到波动干扰，波动情况为车载瓶压力先升高，然后迅速下降。在随后的充液过程中加液的流量和压力基本保持稳定。当气瓶快要充满时，气瓶压力会急剧上升，且流量急剧下降。当压力迅速上升或流量急剧下降时，说明气瓶已注满（最大允许充装量），此时应当关闭加液站的充液阀。如果充液在快速升压或流量下降开始时停止，则即使汽车不运行，该气瓶大约在3天后第一安全阀启跳。

注：大多数永久性的加液站可以自动监控和执行这些功能，这样加液的人员只要连接和断开充液软管和按动起动按钮即可。

b) 压差法充液

Ø控制液化天然气（加液站中的）的饱和压力，使其压力比车载瓶的降压调节器设定值（车载瓶操作压力）低0.05MPa左右。

Ø加液站应加压到比车载瓶操作压力高0.3MPa，将车载气瓶放空至比车载气瓶操作压力（汽车工作压力）低0.15MPa。

Ø连接充液管道。

Ø打开加液站的充液阀和车栽瓶的放空阀V2。

Ø一旦液体开始流入车载气瓶时，关闭放空阀V2。

一直加液直到车载瓶压力发生迅速上升时，关闭加液站排液阀，充液结束。

c) 双管充液

Ø将加气站的充液软管连接到气瓶的充液组件上。

Ø将加气站的回气软管连接到气瓶的回气组件上。

Ø充满液后，加气机自动停机，取下充液软管和回气软管。

用液操作

打开排液阀V1，即可向汽化器输出LNG，汽化器对LNG汽化并复热后向发动机供应燃料气体，开动发动机行车。

液体的贮存

a)短期(开始气瓶内压力为0，且气瓶为冷罐时，为144小时；气瓶压力为0.5MPa，且气瓶为冷罐时，为72小时)贮存时，允许气瓶带压贮存，此时请关闭排液阀V1。

b)气瓶为空瓶时，为防止空气的侵入，请一定关闭所有手动阀门。

汽化器的使用

本汽化器为水浴式汽化器，其壳程只能承受0.2MPa的压力，故在使用过程中必须保证壳程永不超压。

注意事项

a)气瓶内部液体为超低温液体，故操作时应带皮手套，严防冻伤。

b)车载瓶外壳属外压容器，外壳承受着大气压力，严禁敲打和碰撞，以免外壳受到损坏，否则会影响真空度，降低绝热性能。  

c)气瓶要求水平安装，严禁其它方位安装，运输要求平稳、轻缓。

d)经常检查各阀门的密封情况，发现泄漏及时处理。

e）气瓶不得放置于高温度的或可能产生高温度的场所。

f）不要随意搬弄气瓶阀门及安全装置。    

g）气瓶不得存放在通风条件差及地下室等场所。

h）压力表、安全阀的更换必须符合《瓶规》规定。

i）在气瓶使用过程（即包含充液、排液、贮存）中不得随意排放气、液，要排放时只能向指定、允许的安全地带排放。

检查

表3

故障及其排除

对气瓶进行修理作业前，应将不管在任何情况下都要先放气，使气瓶内压力达到大气压并用氮气置换，经检查天然气含量≤3.0%（体积比）时。方可进行作业。故障的原因及处理方法详见表一。

表4  

LNG发动机使用注意事项

为了使该机能为您创造更多的经济效益，在您使用或出车时，特别要注意以下几点：

1、当您购置新机后，请您按我公司规定到就近的东风公司技术服务中心（站）办理保养卡并妥加保管。服务中心将为你办理走合保养业务。

2、新发动机在正常使用前必须进行走合，使各运动副配合良好，避免不正常的磨损和损坏。

3、机油、防冻液必须符合说明书的规定并保证清洁，不得使用非天然气专用机油，必须使用冰点低于运行地区最低环境温度的防冻液。

4、使用过程中，应经常注意燃气气量显示表、油压感应器、水温感应塞等传感器是否灵敏，对失灵的应及时更换。

5、本发动机严禁进行任何更改，特别是发动机供气管路部分。

6、当车上进行电焊作业时必须断开电控系统电源，并拆下电脑模块（ECM）、喷嘴驱动模块、保险丝盒、电压变换器。插拔ECM前，必须把点火钥匙打到OFF档，同时关掉电源总开关，以免损坏ECM。ECM外壳严禁搭铁，ECM、功率驱动模块及电压变换器安装位置须防尘、防水，且要满足其散热要求。不得用水冲刷ECM外壳。

7、更换喷嘴时，必须注意，千万不可让灰尘、生胶带、颗粒杂质等进入气轨总成。一旦进入杂质，必须彻底清洁才能使用。

8、用户不得自行更换ECM，如有问题到服务站处理。

9、在海拔高度超过1,500m的高原地区使用时，发动机应选择适用于高原地区使用的ECM，以避免发动机不能正常运行。

10、点火系统部件——点火线圈、高压线和火花塞均为天然气发动机专用型，千万不能用汽油机点火系统部件代替使用。

11、车辆的气路在首次使用或更换气路的某一零件后，必须进行漏气检查，不漏气后方能行驶，第二天必须进行复检，确保管路不漏气。检查天然气管路是否漏气时只能用手电筒、应急灯等无线电源照明，千万不要使用有线电源和明火照明。使用肥皂水等发泡剂涂抹在检查部位进行观察。

12、本发动机具有减速减稀、减速断气功能，请不要空档行驶。

13、维护高压线和火花塞时，要先清洁火花塞孔四周，千万不要让灰渣等杂质进入火花塞孔。

14、从车上拆下发动机之前，必须关闭总电源，关闭天然气气瓶阀门，并排空管道中的残余天然气。

15、如遇意外情况（如天然气大量外泄、或者车辆着火时），立即关闭总电源和气瓶阀门，疏散人员。

日常维护及保养方法

机油及冷却液

机油需采用天然气发动机专用机油，不可用其它产品代替。冬天要采用相应标号的低温机油，机油须用洁净容器加入，润滑脂必须用油枪按时注入。

表5

Ø加注冷却液不要过急，否则，发动机水套中的气体不易排出。

Ø加满后，运行热机后再检查一次，若不满再加注。

Ø加注完成后，必须拧紧膨胀水箱盖。否则，易造成发动机气缸套穴蚀。

发动机每天第一次起动前的检查

  1.各部位是否正常，各附件连接是否可靠，各燃气管路有无破损或磨擦，燃气管路各接头处是否漏气，有无机油泄漏。

  2.冷却液(冬季要按冬季使用技术保养)是否加满及有无漏水现象。

  3.机油(冬季要按冬季使用技术保养)油面是否处于机油标尺花纹区间，不足时应添加机油。

发动机的起动

发动机不应带负荷起动，变速箱操纵手柄应放在空档位置。

   起动程序：接通总电源，将点火钥匙置于“ON”位置，观察电器仪表是否正常，然后将钥匙转到起动位置，使发动机转动。如5秒钟尚不能起动，应立即断开起动电路，待两分钟后再行起动。

   着火后，迅速松开钥匙，钥匙会自动回到“ON”位置。观察机油压力和冷却液温度变化情况，并在低中速运转5～10分钟，待水温提高到60℃，刹车气压达到规定值后，方可上路行驶。

   起动和暖机时不必踩油门。

发动机的运转

Ø经常观察水温表，避免在冷却液低于60℃或高于100℃情况下连续运转发动机，若异常应尽快查找原因。

Ø经常观察机油压力表，禁止在机油压力过低时运转发动机。机油温度85℃时主油道最小压力：180kPa/700r/min，380kPa/1900r/min。

Ø经常检查机油、冷却液液位。

Ø严禁发动机带故障运行。留心发动机性能、声音及可见预兆的变化，若不正常应停机检查。

发动机的停机

   发动机在停机前应在怠速状态下运转3～5分钟，方可停机。使用钥匙断电后，至少经过10秒钟，才能关闭总电源开关，然后再关闭天然气阀门。

点火系统的安装和保养

火花塞型号为IFR7F-4D。在安装火花塞时应保持安装部位周边清洁。具体按照以下步骤进行：

1. 检查火花塞以保证中心电极平行于水平面。侧电极上的铂金点应居中，位于中心电极中央的上方，对齐排列在火花塞的中心线上。如果电极没有对齐则不要使用，将火花塞返还。

2. 火花塞在使用前应检查跳火间隙，范围为0.3－0.4mm。正确的间隙范围应该是用合适的塞规塞在电极之间，不用太大的力量能自由滑动，并且再使用大一级的塞规就不能通过间隙。如不在范围之内应进行调整。检查时不要刮伤电极，塞规在使用时应保持干净。

3. 火花塞的寿命很大程度上依赖于陶瓷体的清洁度。灰尘、油脂和指印都会降低橡胶套与陶瓷体之间的紧密贴合程度。由于火花塞陶瓷体表面和高压线橡胶套内壁都已预涂了硅脂，所以更换新件过程中不要用手触摸已预涂硅脂的部分。

4. 安装火花塞时不要使用会污染陶瓷体的套筒。拧紧力矩为25-30NM。

5．拨出高压线时禁止扯拉导线。

维修工具及注意事项

发动机在维修诊断时需要的维修工具及注意事项：

维修工具

- 电喷系统零部件的拆装：常用汽车机械零部件拆卸工具；

- 电喷系统电路及系统电信号：数字式万用表(带蜂鸣)；

- 电喷系统故障诊断及发动机工作状况检测

1)  汽车电喷系统故障诊断仪(适用于维修站及整车下线检查)；

2)  486配置以上计算机, Windows 95 以上操作系统, 德尔福专用故障诊断软件

   (PC-Hud)和接口连线 (有条件可使用)；

3 电喷系统故障读码卡 (应急使用)。

4 PC-HUD分析软件：德尔福提供PC-HUD软件，可使用普通计算机进行发动机的状态分析和故障诊断。

发动机故障指示灯：

-  当系统或零部件出现故障时，它提醒车辆驾驶人员及时维修。

“发动机故障指示灯”代码频闪(适于应急故障处理)：

-  这是最经济，简单获取故障代码的手段。

系统故障读码器(适合作为随车工具)；

-  读码器可方便、快速地读取系统故障代码。

排故时的注意事项

Ø电喷系统零部件的可靠性较高，当整车或发动机出现异常时，首先检查相关的机械零部件、系统接插件和线束状况；在确定零部件损坏之前，应反复进行替换试验检查。

Ø在点火开关接通的情况下，不要拆卸系统电器零部件，以免损坏相关零部件。

Ø系统应使用抗干扰型火花塞和高压线，非阻抗型的火花塞和高压线会对ECM内的点火线圈驱动模块产生不良影响，甚至可能损坏ECM。

Ø绝大多数的电喷零件是不可修复的，在确认零件损坏后, 一般是更换处理。

发动机的保养

1.新机检查项目

Ø检查机油、冷却液有无泄漏痕迹。

Ø检查燃气供给管路有无摩擦以及磕碰划伤现象。

Ø检查线束以及传感器的插接有无松动。

Ø检查各机械连接处有无松动。

Ø检查各处软垫有无撕裂现象。

Ø检查发动机的声音有无异常。

2每日检查项目

每日首次起动前，检查下列项目，如有不正常应及时修理。

Ø检查各部位是否正常，附件连接是否可靠，各管路有无破损或摩擦。

Ø检查机油油面高度及泄漏情况。将车停在比较平坦的路面上，在整车热机停机10分种后检查油面高度，取出机油标尺，用干净抹布擦干后插入到极限位置，然后再次拉出，观察其油面位置，油位必须在机油标尺上下刻线之间，高于上刻线时应放掉部分机油，低于下刻线时要添加机油，且尽可能使油位达到上刻线。

Ø检查燃气管路情况。

Ø检查冷却系有无泄漏，检查水泵水封泄水孔处的水渗漏情况，检查散热器以及散热片上是否有过多的尘土和碎片。

3每5000km保养项目（执行日常维护的项目并加做下列各项）

Ø检查电控系统线束是否有外皮破损，各接口处是否连接可靠。

Ø检查皮带磨损情况。

Ø检查皮带张紧轮轴承以及惰轮的转动是否正常。

Ø检查并紧固进排气系统的连接螺栓和螺母，并检查密封衬垫是否完好。

4 每20000km保养项目（执行5000km保养项目并加做下列各项）

Ø更换机油（根据选用机油型号及发动机使用条件按要求延长或缩短换油周期）。

Ø更换机油滤清器及密封垫。

Ø更换离心式机油滤清器转子总成及密封圈，并清洗外壳。

Ø更换燃油滤清器总成及密封圈。

Ø更换燃油预滤器。

Ø检查火花塞间隙和是否有积炭、烧蚀现象。

Ø检查高压线的橡胶护套，如破损、烧蚀、老化，应予更换，是否需要更换还应该视发动机运行性能需要。

Ø检查燃气滤清器并清除杂质，不同气源气质可根据具体情况自定周期。（清除燃气滤清器杂质前应关闭气瓶总阀门，然后缓慢拧开燃气滤清器螺栓并放出杂质。）

5 每60000km保养项目

Ø检查调整气阀间隙。

Ø检查调整发动机制动调整螺钉间隙。

Ø清理曲轴箱通风管。

Ø清洗机油冷却器。

Ø检查气缸盖、摇臂轴、减震器轮毂螺栓的拧紧力矩。

Ø检查调温器的功能是否正常。

Ø检查增压器工作情况。

Ø检查减震器外观。

在检查和更换周期之前出现警信号，应及时调整或更换。

注意：新车行驶10000km时，必须进行20000km保养项目；

     新车行驶10000km后，按照每日、每5000km、每20000km、每60000km          保养项目进行保养。

            需要清洗发动机时，应对线束接口处及电气部分进行遮蔽。否则，易引起电气故障。

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