潍柴LNG气体发动机电控燃气系统

张飞虎，梁顺伟

（吐哈油田特种车辆工程公司，新疆吐鲁番 838202）

潍柴LNG气体发动机电控燃气系统

张飞虎，梁顺伟

（吐哈油田特种车辆工程公司，新疆吐鲁番 838202）

介绍潍柴LNG气体发动机的WOODWARD OH2.0电控燃气系统，详细阐述系统的结构组成、电控工作原理。通过介绍WOODWARD专业LNG气体发动机诊断软件，简单总结电控燃气系统检修思路和方法。

潍柴LNG；气体发动机；电控燃气系统；WOODWARD

潍柴LNG气体发动机是当前市场上应用较多的清洁能源发动机之一。它是由潍柴动力集团在潍柴柴油机机型的基础上，将原有的柴油供给系统变更为LNG电控供气系统，同时增加空气控制系统和点火系统两大系统后，开发生产的LNG气体发动机。当前主要车用气体发动机系列有WP5NG、WP6NG、WP7NG、WP10NG、WP12NG等产品，功率从120 kW到280 kW不等，最高能达到国Ⅴ排放标准，广泛应用于城市公交、公路客车、重型载货汽车等诸多领域。

1 LNG气体发动机电控燃气系统结构

LNG气体发动机的两大机构与传统柴油机一样，为配气机构和曲柄连杆机构。不同之处在于燃料供给系统，将原有的燃油供给系统改成燃气供给系统，同时增加了点火系统。其余起动、进气、润滑、冷却4大系统均未做改变。

基于美国WOODWARD OH2.0燃气电控系统的潍柴LNG气体发动机，取消了传统柴油机高压油泵、喷油器、高压油管及相关附件，增加了一套电控燃气供给系统，包括LNG气瓶、电磁阀、稳压器、供气管线、电喷嘴、混合器、节气门等供气系统部分硬件，以及点火控制器、点火线圈、高压线、火花塞等点火系统部分硬件。电路上加装了电控单元及相关传感器等，具体结构如图1所示。

1.1 燃气供给系统

燃气供给系统主要由LNG气瓶、燃气滤清器、高压切断阀、稳压器、热交换器、节温器、燃气计量阀、混合器等组成。其作用主要是在发动机工作过程时，为各缸燃烧室提供气体燃料，并确保所供燃气的压力、温度及数量满足不同工况的需求。

1.2 空气控制系统

空气控制系统主要由空气滤清器、增压器、中冷器、混合器、废气旁通阀及相关氧传感器、压力传感器、温度传感器等组成。通过空气控制系统，为发动机配置合适温度和压力的空气，确保不同工况下发动机气缸燃烧的最佳空燃比。

1.3 点火系统

点火系统主要由点火模块、点火线圈、高压线、火花塞、转速传感器、水温传感器等组成。点火模块根据电控燃气系统控制核心ECU的信号，转化为执行指令控制点火线圈，针对不同气缸在精准时间点进行点火。同时，点火模块也提供电控单元反馈信号，将点火监控反馈给电控系统ECU。点火系统示意图见图2。

2 LNG气体发动机电控燃气系统工作原理

潍柴LNG气体发动机采用美国WOODWARD电控系统，以ECU控制单元为核心，通过控制LNG燃气压力和电控喷嘴，实现最佳喷射时间和喷射量的实时动态管理，从而控制发动机各燃烧室的单点喷射和稀薄燃烧。

图1 潍柴LNG气体发动机结构图

图2 潍柴LNG气体发动机点火系统示意图

WOODWARD电控系统实现的是一个带自适应学习能力的闭环控制过程。储存在车载专用LNG气瓶中的液化天然气从气瓶内胆流出后，经过汽化器加热汽化，再通过高压切断阀，进入燃气滤清器进行过滤，到达稳压器。由稳压器调整进入燃气计量阀的燃气压力，一般压力调整至8.5～9 bar（0.85～0.9 MPa）。经调压后的天然气再通过热交换器和节温器进行温度调整后，流入燃气计量阀。

燃气计量阀根据发动机不同工况，精确控制天然气的喷射量。天然气从喷嘴喷出后进入混合器与空气充分混合，再由节气门的开度大小决定进入发动机气缸内的燃料压力和数量，经点火模块控制火花塞在不同时刻点燃混合气进行燃烧。同时安装在排气管处的氧传感器即时监控尾气中的氧浓度，推算出空燃比，ECU根据氧传感器的反馈信号及时修正天然气喷射量，实现闭环控制。

WOODWARD电控系统的自适应工作是通过存储在ECU内存中的自适应校正系数表来实现的，该表能对较长时间的空燃比偏差作出修正，类似于一个记忆保存的闭环控制。

另一方面，LNG气体发动机的功率大小取决于增压压力的变化，在发动机电控系统程序设计中，针对发动机的不同工况，均设有精确的增压压力值，该值是在发动机调试过程中反复试验，优化得出。压力控制是通过PID参数，调整废气控制阀的占空比，使不同工况下实际增压压力符合设定增压压力。

3 WOODWARD专业LNG气体发动机诊断软件

对于潍柴燃气发动机的电控系统进行检测，需安装WOODWARD OH2.0电控系统专用诊断软件。它能够对电控系统进行实时数据曲线采集和故障诊断。通过采集数据能对车辆故障现象进行分析，从而找出引起故障现象的本质原因，为及时排除故障提供理论依据。故障诊断功能是通过事件管理器记录某例故障在车辆运行过程中是否激活的状态，并将相应故障激活状态转化为故障代码，并存储。在OH2.0系统里面大约有120个故障诊断状态。

图3 WOODWARD软件主界面

通过软件进入故障信息主页面，能看到车辆当前和前期存储的故障代码及具体的故障详细信息，详见图3。同时，也能对单个或全部故障码进行清除。将间歇性故障清掉后，不会再次出现。而对有些故障进行清除后，会重复出现，此时就应当针对具体的故障信息进行原因分析，排查引起故障的硬件故障，以解除故障码。最终，系统正常工作状态不存在任何故障。

4 结论

潍柴LNG燃气发动机采用美国WOODWARD OH2.0燃气电控系统，具有可靠性高、低温起动性能好、低速大转矩等特点。相比传统燃油发动机，潍柴LNG燃气发动机运转柔和、噪音小，同时具有热效率高、燃料经济性好、污染物排放低等节能环保优势，在当前市场受欢迎程度高，市场占有率也高。对该系统故障的检修，须在系统掌握其电控燃气系统的结构、原理的基础上，掌握常见故障排除的思路，并借助WOODWARD OH2.0专业诊断软件优先排查故障代码所显示故障。对于疑难故障，还需要利用诊断软件的实时数据曲线采集功能，对具体工作参数进行分析，找到故障现象本质原因，从而达到排除故障的目的。

［1］WOODWARD OH2.2LNG系统说明［Z］．

［2］郭喜祥.基于Woodward ECM的重型载货汽车电器系统的开发［J］．汽车电器，2011（2）：6－11.

［3］雷洪钧.天然气公交客车（CNG、LNG）性能分析及维护保养［J］．交通世界：运输，2011（11）：64－66.

（编辑心翔）

Weichai LNG Gas Engine Electronic Control System

ZHANG Fei-hu，LIANG Shun-wei
（Tuha Oilfield Special Vehicle Engineering Company，Tulufan 838202，China）

This article introduces WOODWARD OH2.0 electric control gas system on Weichai LNG gas engine，including its components and working principals.Through introducing WOODWARD professional LNG gas engine diagnosis system，some maintenance methods of electronic control gas system are summarized.

Weichai LNG；gas engine；electronic control gas system；WOODWARD

U464

A

1003－8639（2017）01－0012－03

2016-06-14；

2016-07-04

张飞虎，男，工程师，主要研究柴油发动机电控系统维修技术和LNG燃气发动机电控系统维修技术。