天然气发电机组培训手册.docx
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天然气发电机组培训手册
10L、12L系列天然气发动机
维修与保养（发电用补充）手册
草稿
第一章天然气发动机（发电）介绍
WT615、T12系列天然气发动机是在WD615、D12系列国Ⅲ柴油机的基础上开发和设计的完全拥有自主知识产权、电控、稀燃、增压中冷、四气门发动机，采用美国Econtrols电控调压系统，主要在柴油机基础上对供气系统和点火系统进行了重新设计。
这里重点讲解与柴油机不同的地方，与柴油机相同的部件，请参照柴油机的相关资料。
第一节天然气发电用发动机型号
10L系列天然气发动机型号表示
12L系列天然气发动机型号表示
简写和缩写定义
简写和缩写
定义
简写和缩写
定义
CNG
压缩天然气
TIP
节气门进气压力
LNG
液化天然气
ETC
电子节气门控制器
ECT
循环水温度
CMP
凸轮轴位置
HDEPR
大功率电子压力调节器
CNP
曲轴位置
DEPR
电子压力调节器
UEGO
宽域废气氧传感器
DSR
双级减压器
TMAP
温度和进气歧管绝对压力
ECM
电子控制模块
第二节气体发动机（发电）的主要技术参数
低压系列天然气发动机主要技术参数
高压系列天然气发动机主要技术参数
第三节天然气发动机零件介绍
天然气发动机采用电控调压系统和电子控制管理单元系统。
发动机的监控通过各种传感器实现，比如转速传感器、压力传感器、温度传感器等，它们将发动机的各种工作条件和工作状态信息传递给发动机控制器，由发动机控制单元处理来自传感器的信息并对输出信号进行控制，输出信号将被传递给执行元件。
执行元件将上述信号转换为机械变量，从而来控制发动机的整体工作状态。
天然气发动机主要有以下专用零件：
一、活塞
使用特种铸铝制成的三环活塞，在活塞上为最上面的活塞环浇注了活塞环槽镶圈。
为了在高功率条件下更好减小活塞所承受的热负荷，活塞上浇注了冷却通道。
活塞将通过机油喷嘴中喷出的机油进行冷却。
活塞环中包括：
用作密封环的一个斜面环和一个双侧梯形环，一个作为刮油环的顶部倒角-管状弹簧环。
10L机与12L机的活塞不通用，但活塞组环通用。
活塞环的安装要求：
第一道气环带“TOP”字母的，并且安装的时候有字的一面朝上，开口装在与活塞销中心线偏移45°的位置；第二道气环第二道气环带“CYPR”和“CCC”字母，安装的时候也是有字母一面朝上，开口与第一道气环开口错开180°；第三道油环上刮片开口与第一道气环开口错开90°，在与另一侧活塞销中心线成偏移45º的位置，同时要保证S型衬环开口与上刮片开口错开90°与第二道气环开口位置相同，下刮片开口与上刮片开口错开180°。
二、气门间隙调整方法
盘动飞轮使1缸处于爆发位置（二缸排气门下压时对应的是一缸上止点），对正飞轮刻线至1、6缸上止点0°位置⑴依次调整（1,2,4缸的）进气门和（1,3,5缸的）排气门间隙。
T10天然气发动机（冷机）进气门间隙，0.30（0/+0.05）mmmm；排气门间隙：
0.40（0/+0.05）mm；气门间隙调整螺母拧紧力矩为50Nm。
盘车360°调整其余气门间隙。
T12天然气发动机（冷机）进气门间隙，0.40±0.03mm；排气门间隙：
0.50±0.03mm；气门间隙调整螺母拧紧力矩为50Nm。
盘车360°调整其余气门间隙。
三、气缸盖总成部分
天然气发动机均是四气门缸盖，排气门、排气门座圈、火花塞衬套、火花塞压块、点火线圈衬套。
气门油封等均是天然气发动机专用零件。
气缸盖内部结构，如下图所示：
12L气缸盖总成图号：
AZ1238040001A，气缸盖图号：
AZ1238040002A
12L气门油封：
VG1246050167
12L进气门VG1246050021排气门VG1246050022与柴油通用
10L气缸盖总成图号：
AZ1540040002A，气缸盖图号：
AZ1540040002
10L气门油封：
VG1095040026
10L进气门VG1096050015排气门VG1092050014
四、ECM（电子控制管理单元）
90插脚的全局控制平台（GCP）发动机控制模块（ECM）是ECIHD燃料系统的中心零件。
目前天然气发动机上使用两种ECM，一种为“GCPHD”,在10L机上使用,图号：
VG1540090082；另一种为“HD4GECM”，在12L机上使用，图号：
VG1238090006。
安装要求：
1、最大允许震动级：
防震架：
20G；ECM：
8G；
2、ECM端部插脚必须水平或朝下摆放。
无论端部连接器处于哪个方向，绝对不允许液体被进入连接器组件中。
3、4个防震架必须全部加以利用，不允许漏装或用普通的防震架替代。
五、电子节气门
电子节气门控制器用来控制进入发动机的空燃混合气的速率，以此来辅助实现负载控制和调节功能，10L、12L零件通用，要求三万公里进行清洗，详情见节气门清洗作业指导书。
图号：
VG1560110402
正确安装如下：
A.安装位置必须确保节气门阀温度始终介于-40℃～140℃。
B.用6×50、6×55内六方螺栓隔以弹垫、平垫将电子节气门隔密封垫装到进气管上，紧固时，开始的打紧的两颗螺钉相隔180°，力矩10Nm。
C.固定电缆接头时，电缆接头与节气门阀连接处的距离必须小于10cm，必须用节气门阀上提供的线卡来固定电缆接头。
D.在安装时，密封垫上不允许涂胶，
常见的故障点：
碟片犯卡
原因分析：
由于燃料和空气中含有杂质成分，长时间会杂质会附着在碟片的轴部，造成轴部犯卡；可通过诊断软件内的节气门测试来检查。
解决办法：
按照作业指导书进行清洗。
原因分析：
湿润的气体进入节气门电路板内部，冷凝成水后，对电路板造成腐蚀或短路；可通过诊断软件内的节气门测试和节气门电位计的电压来判断。
解决办法：
更换电子节气门。
六、电子压力调节器（选装）
大功率中/低压减压器包括HDEPR（电控调压器）、DSR（中低压调压器）、CFV流量阀
HD-EPR和DSR进气压力范围为6-13bar，工作温度为-40℃～105℃。
HDEPR为微处理器的两级减压的调节器，内部具有高响应频率的执行器，采用CAN连接与ECM进行通讯，是10L天然气发动机上的专用零件；DSR是一个两级减压的调节器，内部零件与HD-EPR通用，是12L天然气发动机上的零件。
EPR图号：
VG1540110410、DSR图号VG1238110014。
HD-EPR和DSR要求每行驶3万公里的发动机需更换易损件，每行驶10万公里以上的发动机需要更换膜片及密封件并对压力重新校准。
具体的操作步骤见EPR维修指导书。
零件维修包图号：
HDEPR：
VG1095110207，DSR:
VG1238110207。
CFV包含电子压力调节器和精密连续流量阀。
CFV从ECM接收质量流命令,快速、精确地调节燃气压力和计量阀,以达到所需的质量流量。
CFV图号：
VG1238110131
CFV的燃料进气压力的范围是从4.2～6.9bar,推荐使用5.8bar。
CFV工作温度为-40℃～105℃，
减震块安装要求：
1、EPR和DSR上的减震器必须全部使用；
2、安装时减震块必须使用原厂的减震块，禁止其他设备替代；
3、安装减震块时，用手把减震块固定在EPR或DSR上，如有需要，可在支架紧固件上采用螺纹锁固材料，并把它上紧，最大扭矩可达14Nm,扭矩过大会使橡胶开裂。
注：
CFV必须与之匹配的电磁阀配套使用。
七、DEPR（电子压力调节器）
DEPR工作温度为-40℃～105℃，工作电压为6V～32V，是为12L天然气发动机上的电子调压装置，将DSR过来的稳定压力，通过内置的压力和温度传感器进行精准的压力调节，图号：
VG1238110013。
安装要求：
DEPR和混合器以及进气接管之间，靠橡胶圈密封，不允许涂密封胶。
DEPR混合器
八、混合器
混合器对燃料和空气进行混合，也可以就一定的燃料供给压力，按照容积空气流量的比例对燃料进行计量。
7.1比例式混合器（膜片式）
10L和12L的混合器不能通用。
混合器膜片每3万公里进行清洗，每10万公里进行更换膜片和密封件，详情见混合器膜片作业指导书。
12L图号：
VG1238110012，10L图号：
VG1560110404。
安装要求：
混合器安装法兰和连接弯管时，不允许涂平面胶。
常见的故障点：
1、阀芯犯卡：
原因分析：
由于阀芯和导向槽长时间的摩擦，或是气体内部杂质附着在阀芯和导向槽上造成犯卡；可通过用手来扣动阀芯，看是够能快速回位来判断。
解决办法：
清洗混合器或更换相关部件，操作步骤参阅作业指导书。
2、膜片损坏：
原因分析：
膜片长时间工作老化所致或发动机回火造成膜片损坏；通过诊断软件的自适应参数，如果超过±15%，怀疑膜片存在问题。
可通过用手扣动内部阀芯，通过听声音和观察膜片，来判断膜片是否损坏；如果膜片完好，声音比较尖锐，如果膜片损坏，声音比较发闷，甚至都听不到声音。
解决办法：
更换膜片，操作步骤参阅作业指导书。
。
3、混合器内部有水
由于燃料和空气的温差过大，造成在混合器内部混合时产生水，少量的水会影响发动机的动力性，水分过多时，会造成发动机无法起动，尤其是在冬季，会出现结冰造成混合器无法工作，可通过查看自适应值和混合器内部水迹判断。
解决办法：
在冬季前对进气管路上增加低压过滤器或增加热交换器。
注：
在混合器出气端，扣动内部阀芯，判断混合器是否存在故障。
7.2文丘里式混合器（与CFV系统匹配使用）
文丘里式混合器
九、点火线圈
点火线圈接收来自ECM点火指令，将24V低压电变为几万伏的高电压电并将高电压电传递给火花塞。
点火线圈能根据ECM指令控制点火时刻，使发动机实现低排放、低气耗。
点火线圈有线圈、胶棒和高压弹簧组成，如图所示
安装要求：
安装时要将胶套上的污物檫干净，并拧紧点火线圈安装螺栓，以保证点火线圈胶套内弹簧与火花塞头部紧密接触。
机型
图号
名称
10L
VG1092080190
点火线圈总成
VG1092080200
橡胶护套
VG1092080103
点火线圈衬套
12L
VG1238080015
点火线圈总成
VG1238080017
橡胶护套
VG1238040104
点火线圈衬套
常见故障点：
1、插接头损坏
原因分析：
在插拔插接件是不小心造成损坏，造成接触不良，影响发动机动力性；
解决办法：
更换点火线圈或线束。
2、胶套开裂：
原因分析：
胶套开裂或开孔，点火线圈胶套使用时间过长老化造成或火花塞拧紧力矩不够，缸内高压气体串入导致胶套老化；
解决办法：
更换胶套，并根据情况检查火花塞拧紧度。
3、线圈和弹簧的触点产生铜锈
原因分析：
点火线圈衬套长时间排气不畅，造成触点生锈；
解决办法：
用纱布对触点表面的锈迹进行处理。
并根据情况定期进行检查。
十、火花塞
火花塞接收来自点火线圈的高电压，产生火花，点燃天然气。
正常间隙：
0.254-0.406mm，型号：
PFR7B-D，10L和12L通用。
图号：
VG1560080701E。
燃气机（10/12L）2013年4月1日起备件箱中增加了3个火花塞，以后火花塞不在质保。
安装要求：
安装火花塞时，先用干净的棉布把火花塞擦拭干净，再用点火线圈胶套将火花塞套上，送到火花塞衬套内部，然后旋转至火花塞碰到密封垫圈，然后按照下表扭矩安装。
严禁使用手直接将火花塞送入点火线圈衬套。
注：
拧紧火花塞必须使用16#加长套筒。
火花塞安装工具
火花塞结构图
火花塞螺丝直径
安装扭矩
14mm
25～30N·m
12mm
15～20N·m
没有扭力扳手或扭力扳手不好使时，请参阅下图安装。
火花塞常见故障点：
在拆火花塞时，一定注意冷机进行拆装，以免火花塞和衬套粘连。
1、火花塞间隙过大或过小，不在正常值范围内；
调整方法：
如果间隙偏大，先把塞尺塞进间隙，用小扳手轻轻
敲击侧电极拐角部位；如果间隙偏小，先用小虎钳把间隙慢慢调大，用小扳虎钳轻轻然后塞入塞尺，再用小扳手敲击侧电极拐角部位。
注意：
1、要保证侧电极与中心电极面平行。
2、中心电极的圆柱体部位还存在，如果圆柱体部位已被腐蚀掉，必须更换火花塞，不允许再调整间隙。
2、火花塞陶瓷部分爬电或飞弧
原因分析：
在安装火花塞时，火花塞陶瓷部分的油污没有檫干净或衬套内有水或油污进入。
解决办法：
找见飞弧的原因，解决后更换新的火花塞；旧火花塞不允许再次使用。
注：
发现火花塞陶瓷部分出现裂纹的，不可再次使用。
3．火花塞电极之间拉丝
原因分析：
电极在点火时融化，造成拉丝现象。
解决办法：
用塞尺将拉丝部位清除，重新测量火花塞间隙并调整，然后更具安装规范进行安装。
十一、防喘振阀（选装）
防喘振阀是涡轮增压器的保护装置。
防喘振阀通常情况下处于关闭状态；当开通时，涡轮增压器下游的高压流回流到进气流中，这样可以防止增压器部件的加速磨损和疲劳。
在安装防喘震阀时，注意1端口和3端口的安装位置，不允许装反。
图号：
VG1560110428。
防喘震阀安装示意图如下：
防喘振阀安装示意图防喘震阀
常见故障点：
防喘震阀内部发卡
故障原因：
内部弹簧卡置，可在1端口，用手按压，看内部阀芯是否能够快速回位。
解决办法：
用清洗剂进行清洗，清除里面杂质。
十二、高压减压器（选装）
高压减压器是减压装置，为CNG车专用零件，目前有两种厂家零件：
活塞式高压减压器集减压和断燃料功能与一体，减压器是250bar的高压气体减压至8bar，并保证提供给电子压力调节器的压力；高压电磁阀是当发动机停车时，用于切断减压器下游的燃料。
减压器安装位置应低于发动机主水箱，以确保减压器中有充足的发动机冷却液提供热量对减压器进行加热。
膜片式只具备减压功能，不具备断燃料功能，配置一个燃料温度传感器，用于检测减压腔内部燃料的温度，从而保护内部的膜片。
该减压器可以进行维修，详情见膜片式高压减压器作业指导书。
图号：
膜片式：
VG1540110430活塞式：
VG1095110050
如果发现排气阀口持续漏气，需更换相应的减压器，不允许对减压器进行拆卸。
相关技术参数：
工作温度：
-40℃-120℃最大工作压力：
26MPa
十三、低压电磁阀（选装）
低压电磁阀是由线圈驱动阀芯，由ECU控制其开合。
发动机停车时将EPR及所有下游的部件和上游的燃料压力阻断以减少下游燃料的聚集量。
停机状态下处于常闭。
电磁阀上标明气流方向，安装时注意气流方向与箭头方向一致。
目前市场的车辆上有以下几种电磁阀：
宝硕电磁阀（先导式）
帕克电磁阀（先导式）
ECI电磁阀（先导式）
图号
名称
图号
名称
图号
名称
VG1238110106/1
宝硕电磁阀
VG1238110106/2
帕克电磁阀
VG1238110086
（与CFV匹配）
电磁阀
VG1238110091
转接头
VG1238110109
转接头
VG1238110107电磁阀支架总成12L发动机
VG1034110059电磁阀支架总成10L发动机
帕克参数：
工作电压：
24V/10W0.3-10.3bar
宝硕参数：
工作电压：
24V/10W0.1-16bar
ECI电磁阀：
工作电压：
24V/11W-40℃-105℃
先导式工作原理：
通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。
直驱式工作原理：
当线圈通电时，电磁阀打开，介质流通；断电关阀。
十四、传感器
1、氧传感器
氧传感器是实现稀薄燃烧闭环空燃比控制的关键传感器，它安装在涡轮增压器后的排气管上，通过检测尾气中的氧浓度信号反馈至ECM，从而实时的调节发动机的空燃比，是发动机在各工况段，处于最佳的燃烧状态。
图号：
10L（VG1540090052）和12L（VG1238090008）的氧传感器不通用。
安装要求：
每次重新安装时必须重新涂抹防粘胶。
注意保护感应头，防止污染。
氧传感器的线束应固定好，以免排气管烫伤。
2、爆震传感器（12L机组使用）
该传感器向ECM提供有关发动机爆震的信息，ECM会以此就适合的动作发出指令，避免发动机产生工作失常或者损坏。
12L发动机配备了两个爆震传感器进行精确的爆震控制。
自适应点火控制使燃料经济性达到最大化，同时防止爆震损害发动机。
图号：
VG1238090005。
安装要求：
铸铁发动机机体：
M8×25
紧固扭矩为20±5nm。
注：
不允许使用垫圈。
3、环境温湿度传感器
该传感器提供空气温度、湿度和大气压力等信息。
ECM可根据环境的湿度来优化点火时刻、燃料供给量和增压水平。
大气压力和大气温度的回馈信号被用来调整宽域氧传感器的读数。
图号：
VG1540090002
安装要求：
A.空气过滤器的下游。
B.任意燃料或升压部件上游（如，位于涡轮增压器前端）。
C.曲轴箱通气口上游，以防止感应头被污染。
D.安装位置的选择必须确保温度始终控制在-40℃-105℃范围内。
E.用两个M6×10的紧固件对传感器进行固定，容许的最大打紧力矩为3.3N.m。
4、凸轮轴位置传感器（CAM）和曲轴位置传感器（CNP）
曲轴位置传感器提供发动机转速信号，凸轮轴位置传感器给ECU提供点火信号，ECU只在点火时给点火线圈通电。
图号：
R61540090008
用M6的螺栓固定，最大拧紧力矩为8Nm。
5、TIP（节气门前压力传感器）和MAP（温度和进气歧管压力传感器）
TIP传感器测量混合器前的增压中冷后空气压力，用于准确的计算出气流值并控制涡轮增压器废气门。
MAP用来采集进气歧管内的温度和绝对压力，从MAP得到的温度信息可用作计算流量中的温度修正系数。
这些传感器采集的信息被用于增压控制、节气门控制，点火时刻和燃料计量。
图号：
VG1540090055。
安装要求：
安装感应头时，必须使其垂直向下，以确保湿气，冷凝物或者其他任何流体不会聚积在感应单元。
传感器应与气流方向垂直，且从各个方向与垂直方向上的偏离度都不应大于60°。
感应头应该插入气流9.7—12.7毫米。
C.用M6的螺栓固定，拧紧力矩为3.3Nm。
6、水温传感器
主要测量水温。
ECU根据内部储存的数据来修正各个水温下怠速转速、点火提前角、最大增压压力以及混合气的浓度等，此传感器与柴油机EURO3共轨机的通用，拧紧力矩在29.4±2.45Nm之内。
图号：
R61540090004
7、机油压力传感器
采用电子式的机油压力传感器，将压力信号传至有ECM以便保护发动机，与整车通讯采用CAN总线。
图号：
VG1092090311
第二章天然气发动机诊断系统
天然气发动机维修需要专用的诊断软件和诊断线束，与以往柴油机的诊断线束和软件都不能通用。
第一节术语
1、开环
ECU根据混合器进气量和空燃比目标值计算天然气的流量。
开环状态：
UEGO信息忽略
发动机每次起动时进入开环模式
每次起动后10-30秒，根据当时的环境温度而定
设置在闭环控制模式禁用时产生的系统故障码
开环时有特殊加浓和降增压功能
特殊的开环模式
仅在瞬态时暂时使用
如果CL/AL表要求
2、闭环
根据闭环空燃比目标值和实际值（修正后的测量值）之间的差值，ECM计算空燃比闭环修正系数CL，然后对开环燃气量进行修正，调整调压器的压力，使空燃比保持在目标值附近。
发动机闭环工作是利用氧传感器反馈信息。
在下列情况下闭环控制无效（CL=0）
某些系统故障禁止闭环控制（如氧传感器故障、调压器故障）
传感器预热（发动机起动过程中）
瞬态变工况（加速、怠速）
禁止闭环控制的工况区。
3、闭环+自适应
ECU内存中存有自适应校正系数（AL）表，AL的作用在于对长时间的空燃比偏差做出修正，AL值起作用时，发动机进入自适应工作模式。
自适应为MAP和RPM的函数
自适应表存储在ECU内存中
某些系统故障禁止自适应控制（氧传感器系统故障、凸轮轴/曲轴传感器故障等）
第二节诊断线束
天然气发动机诊断线束是连接天然气发动机与电脑的通讯工具，在整车上连接外部诊断接口，在电脑上连接USB接口，没有诊断线束将不能对天然气发动机进行系统故障诊断，诊断线束见下图。
注：
天然气发动机诊断线束上共有3个二极管，当钥匙开关给电，诊断软件打开，电源指示灯常亮（黄绿色），CAN和USB指示灯闪烁时（黄绿色），说明发动机ECU和诊断软件连接，在诊断软件上显示为
，否则为ECU和诊断软件没有通讯。
第三节诊断软件
天然气发动机中文诊断软件是对天然气发动机进行实时监控、故障诊断的工具，诊断软件在ERP信息网上可免费下载或者在天然气发动机交流群内下载。
1、诊断软件安装
第一步：
找到下载的软件压缩包
第二步：
双击软件安装包，出现下图所示，双击灰色图标
第三步：
双击下图的灰色图标
第四步：
待解压完后，按”回车键（Enter）”，点“下一步”或“NEXT”键，可按照默认路径安装完毕。
第五步：
安装完后，在桌面上会出现两个图标，其中“3G-中文版”是用来诊断3GECU的，“4G-中文版”是用来诊断4GECU如图2所示：
图2天然气发动机诊断软件和ECU标签
2、诊断软件登陆
双击“3G-中文版”图标→复制3G密码“Q4FY-KVBH-ROCV-IKT5”→点“粘贴密码”键→点“保存密码和序列号”→点“OK”→3G诊断页面；
双击“4G-中文版”图标→复制4G密码“Q4FY-JVJH-ROCN-LKT5”→点“粘贴密码”键→点“保存密码和序列号”→点“OK”→4G诊断页面；
3、诊断软件页面介绍
3.110L和12L诊断软件主页面区别
3G诊断软件主页面
4G诊断软件主页面
注：
在主页面的参数是相同的
3.2工具栏介绍
3.3主页面
此页面主要介绍了标定文件版本、燃料控制模式等信息。
页面主要参数介绍：
进气歧管压力→MAP传感器的压力信号；进气温度→MAP传感器采集的温度信息；发动机转速→发动机转速信号；蓄电池电压→ECU60、79号针脚的电压；节气门位置→节气门的开度；
“系统状态”模块中的燃料控制模式有三种：
1）：
开环，说明氧传感器没有进入工作状态或者发动机出现故障，ECU自动进入开环控制模式；2）：
闭环，说明氧传感器进入工作状态，但是水温没有达到60℃或者发动机出现故障代码，ECU自动退出了自适应状态；3）闭环+自适应，这是发动机工作的正常状态。
“软件和硬件信息”模块中，时间统计和启动次数是累加的，不能人为清零。
注：
节气门位置有两种工作状态：
1）标准状态：
发动机在正常工作状态时，节气门的开度是有ECU控制的，与油门踏板的开度不同步；2：
测试状态：
节气门在测试状态时，节气门开度与油门踏板的开度是同步的，在发电机组上节气门无法做测试。
3.4RawVolts页面
此页面主要介绍了系统的电压信息，
Gov1电压→发动机高低速信号电压；AUXDIG2→并机功能开关；AUX-PD2-raw→并机信号电压
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