伍德沃德天然气系统OH2.x基本知识

核心提示

一

伍德沃德天然气系统OH2

伍德沃德天然气系统OH2有CNG和LNG两种系统。

1

CNG系统

Compressed Natural Gas 压缩天然气，简称CNG，它是通过天然气加压并以气态储存在容器中。压缩天然气除了可以用油田及天然气田里的天然气外，还可以人工制造生物沼气，主要成分是甲烷）。伍德沃德CNG电控系统的典型布局如下图所示：

2

LNG系统

Liquefied Natural Gas 液化天然气，简称LNG，LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。沃德沃德LNG电控系统典型布局如下图所示：

二

OH2系统零部件介绍

1

电控单元

PCM128-HD （128针）：

1）最大有34 模拟量输入（电压输入）；

2）最大5 个数字输入；

3）可以控制2个UEGO；

4）2个额外的EGO 传感器控制（除UEGO外）；

5）5速/PWM 输入（霍耳式或磁电式，根据软件设置）；

6）最大支持12个喷嘴驱动（1个驱动单独对应一个喷嘴）；

7）可控制16个点火驱动。

两个从ECM到传感器的5 Volt电源输出：

1）传感器由ECM内部电源供电；

2）两电源相互独立；

3）如果5v电源短路，电压下降并会导致许多系统错误；

4）有一专门应用于连接传感器和ECM的接地，以保证传感器的精确读数。

2

OH2 CNG燃料控制

1）OH2燃料系统图

温度控制：极低温度的燃气将冻结管路和部件，系统件有效加热并控制燃气温度在合理范围内；

传感器：提供稀燃燃烧需要的燃气温度信息，精确控制喷嘴喷射量；

安全性：高压燃气需要电磁阀控制燃气的开断；

压力管理：气罐高压，混合器前低压。气瓶到混合器间的气压变化如下图所示：

2）高压滤清器

高压滤清器需要至少能过滤95%的0.3~0.6 微米微粒，能够过滤油污，保护减压器以及FMV。如果加装低压滤清器可进一步保护FMV。滤清器需要定期保养，否则可能导致减压阀等受污染和腐蚀。

3）高压切断阀

高压切断阀是主动切断的安全装置。

如果减压器失效导致系统燃气压力异常增高时，关闭切断阀保护系统。当气轨上的温压传感器检测到燃气压力过低时（说明减压阀至气轨间存在然气泄漏），关闭切断阀。

4）减压器

最大允许入口压力：24.8MPa

最小允许入口压力：1.72MPa

出口压力：8~9 bar

流量：0-125lb/hr （0~57Kg/hr

工作温度：-40℃~125℃

泄压设置值：15+/- 2bar

5）热交换器

压缩天然气从 200bar降至8bar导致燃气温度大幅降低，热交换器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（热应力过大）。在冷却水温高于0度的发动机所有工况，换热器能保证燃气始终高于-40 度，以防止进入燃料计量阀前的燃气结晶。冷却水温高于82C时，燃气温度高于0度，避免燃气中的水分结冰影响燃料计量阀性能。

6）节温器

当燃气出口温度>60 ℃ 时会导致燃气流量的减少，节温器可保持出口燃气0~40 ℃左右。

7）燃气计量阀

燃气计量阀简称FMV，是Fuel Metering Valve的简称，又称气轨。

它由10个（或12个）喷嘴、一块上轨、一块下轨、一个温度传感器以及一个压力传感器组成。

8）混合器

空气与燃气混合的均匀性对发动机性能影响很大。在混合器里，空气与燃气可以得到充分的混合。

3

LNG与CNG系统硬件区别

CNG系统配备高压滤清和低压滤清，而LNG只有在切断阀后安装有一个滤清。

由于燃气压力高，CNG配备高压切断阀（封闭燃气<><>

三

OH2点火系统控制

1

点火模块EDM-HD

2

点火系统控制原理

EDM HD，点火模块，即电子分配器，仅仅是个驱动模块，它从电控单元收到指令，何时给点火线圈提供电流及何时点火。电子分配器也提供电控单元点火监控的反馈信号。

IMON，点火监控反馈给电控单元如下信号：

-线圈状态；

-每次点火，每个线圈维持6.5A电流所需要的调整量。

感应式点火线圈在初级线圈使用线圈匝数储存电流，次级线圈部分含有更多的线圈匝数，从而产生变压器功能，产生高电压。

次级抑止电压很高，最大可达15~30kV。次级电压需要采用最容易的方法接地，如通过火花塞。

以下因素可能导致接地不畅：

1）电极间隙太大；

2）火花塞损坏，如电极、电阻、陶瓷体等；

3）护套损坏或弄脏；

4）点火线圈体损坏。

四

OH2空气系统控制

1

空气控制系统图

2

PTP/TMAP传感器

PTP及TMAP传感器均使用博世传感器，集成了压力和温度。

在OH2系统中必须使用PTP 传感器，因为它需要为计算进入发动机的空气流量的修正参数，对涉及燃油量修正的充气效率等提供基准。而且在OH2.x系统中，有许多错误代码的判断需要PTP参数作为参考，如：SFC331、371、372、373、491等。

3

线传电控系统

脚踏板和节气门间不使用机械部件连接。脚踏板踩下，ECU接受油门位置信号并计算转换成节气门开度信号，节气门从ECU处接受开度命令信号，并将实际开度反馈给ECU。对稀燃而言，信号的传递非常关键。

4

脚踏板

脚踏板必须有一电位计和怠速确认开关（IVS），当脚踏板踩下时，怠速确认必须是关闭的。另外，脚踏板有特殊的标定，ECU在每一次开电循环后会自动重新标定脚踏板。

5

F 系列节气门

载重车用高可靠性节气门，使用寿命可达35000 小时。它集成有执行器、位置传感器和节气阀门。由ECU控制其开度，并接收PWM信号。

6

增压器工作原理

增压工作原理如下图所示：

7

废气旁通控制阀

废气控制阀PWM信号：

1）DC%=0时，电磁阀关闭，压缩空气全部用来推动增压器废气阀，使其完全打开，从而推动增压器工作的排气能量减少，最终降低增压压力；

2）DC%=100%，电磁阀处压缩空气泄漏量最大，增压器废气阀在弹簧力左右下趋向于关闭，从而使增压器工作的排气能量增多，增压压力升高。

PWM电磁阀开启频率为 30Hz或50Hz，增压空气和废气控制阀的正确连接非常重要，连接管路长度不可更改，否则增压控制可能不稳 。如果空气连接断开，发动机功率过大可能会损坏发动机，或者产生故障码（该故障码通过限制节气门来保护发动机和降低功率）。如果电气连接断开，则发动机功率会不足。

五

其他传感器

1

湿度传感器

1）湿度传感器用来测量相对湿度（RH） 及提供RH与模拟输出电压的线性关系表，它属于电容式传感器，具有更长的稳定性。

2）测量大气温度（RHT），OH2.0 根据RH、RHT等参数计算比湿度（SH）。

3）湿度传感器安装在进气系统，空滤器与增压器压气机之间，或中冷后高压部分，如PTP传感器附件位置。

2

氧传感器

伍德沃德的天然气系统采用博世的氧传感器LSU。LSU氧传感器内部ASIC LSU芯片可提供更高级、多样的诊断功能，可进行大气标定以提高传感器精确度，以补偿长时间使用导致的漂移。

LSU氧传感器精确度主要取决于温度稳定性，24V系统下，独特的加热模型比NGK UEGO的成本更低。