车用电控喷射天然气发动机
使用说明书
WEICHAI
潍坊潍柴培新气体发动机有限公司
WEICHAI-PETERSON GAS ENGINE CO.，LTD.
目录
前言------------------------------------------------------------------------------（2）第一章发动机主要技术参数及外特性曲线--------------------------（3）第二章发动机总体技术特点-------------------------------------------（8）第三章安全注意事项----------------------------------------------------
第四章发动机安装技术要求------------------------------------------
第五章燃气系统---------------------------------------------------------
第六章电控系统---------------------------------------------------------
第七章发动机使用注意事项及操作程序-----------------------------
第八章发动机保养-------------------------------------------------------
第九章发动机故障与分析-----------------------------------------------英文缩写术语解释--------------------------------------------
英汉故障代码对照--------------------------------------------
前言
潍柴系列燃气发动机是以柴油机为基础，通过改变燃料供给系统，增加相应的点火系统和其他装置等设计改进而成的。用户在使用前请仔细阅读本说明书，同时请参阅《柴油机使用说明书》。
近几年来我国的燃气汽车有了飞速发展，但由于起步晚，一些相应的法规和标准正在完善成熟中，敬请用户关注我国燃气汽车方面最新的有关法规、标准。
随着燃气发动机技术不断发展，产品更新换代速度也在不断加快，本书中介绍内容细节可能与实物有较小的变化，请用户谅解，但不会影响用户的正常使用。
燃气发动机所使用的燃料都是高压易燃、易爆气体，在发动机安装和维修之前请仔细阅读本使用说明书中的相关内容。
“用户满意是我们的宗旨”，恳请您对本书中不妥之处予以指正。如您在使用我们的产品时有什么建议和意见，也请及时与我们联系，我们将不胜感激。
如果您在使用我们产品时有什么问题和困难，也请及时与我们联系，我们将竭诚为您服务。
让我们精诚合作，携手并肩，共同为推动我国的清洁汽车事业发展而努力！
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潍柴培新气体发动机有限公司
第一章：发动机主要技术参数及外特性曲线
发动机本体部分各部件的技术参数请查阅《柴油机使用说明书》
表一、潍柴系列车用天然气发动机主要技术参数
机型
WT618Z.375CNG WT615Z.280CNG TBD226B-6CNG TBD226B-4CNG 项目
型式直列、水冷、干缸套、增压空空中冷、电控喷射、火花塞点火、稀薄燃烧
汽缸数 6 4
缸径(mm)×行程(mm) 126X155 126X130 105X120
总排量(L) 11.596 9.726 6.234 4.156
额定功率（kW/Ps）275.7/375 206/280 155/210 100/136
额定转速（r/min）2200 2400
1.2发动机外特性曲线
1.3发动机的主要调整技术参数
1.冷态气门间隙：进气门：0.2+0.05 mm 排气门：0.3+0.05 mm；
2.火花塞电极间隙：0.5mm；
3.火花塞拧紧力矩：20N.m~40N.m；
4.点火信号传感器与传感器磁盘间隙：0.5~1.5mm。
第二章：发动机总体技术特点
气体发动机除具备原柴油机优点外，增加以下特点：
1．采用电子节气门技术，改善了发动机的驾驶性能。
2．燃料供给系统采用电控单点喷射技术保证任何工况下发动机良好的动力性、经济性和排放特性。
3．选配适合于燃气发动机特性的水冷中间壳涡轮增压器，循环水对增压器的润滑冷却机油进行冷却，可有效地防止压力轴承处机油结炭，提高了增压器的可靠性；使用增压压力电控调节技术，通过对改变增压器的开启压力来调整增压后的进气管绝对压力达到标定文件中设定的压力值，使发动机的增压压力得到闭环控制，这样发动机在大部分工况的动力性就能够得到控制，可以实现低速大扭矩、高温增压压力补偿等功能。
4．采用防喘振技术，在发动机大负荷急松脚踏板时，ECM根据减速触发信号，激活FSO（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，这样就消除了因节气门关闭而引起增压器喘震的可能性，提高了增压器的可靠性和经济性。
5．采用电控高能点火系统，根据发动机转速、进气压力、进气温度等信号提供最佳点火时刻，在加速和减速工况时ECM也可以对点火提前角进行调整，来保证整机的综合性能。
6．设计了满足气体燃料特性的燃气混合系统，可有效的组织稀薄稳定燃烧，提高热效率。
7．加速加浓功能使发动机在加速工况能获得相对多一些的燃料供给，确保加速瞬态时的强劲动力及稳态工况的良好经济性。
8．进、排气门和气门座两对摩擦副选用适合燃气发动机工作特性的材料，保证其在高温下的耐磨性和良好的自润滑性。
9．最高转速控制功能，确保行车安全性。
10．采用高效的氧化型催化转化器，大大减少有害气体的排放，排放限值远远小于EUROⅢ限值，并有达到EUROⅣ排放要求的潜力。
11．配套性很强， ECM能够给自动变速箱提供符合SAE标准的负荷信号，具有空调怠速控制功能。
第三章：安全注意事项
与柴油机相关的安全注意事项请查看《柴油机使用说明书》，针对燃气发动机的特性，在发动机安装和维修时请注意以下安全事项：
1.燃料系统的定期维护与修理应在有关资质部门认证的取得合格证书的专业
的维修厂（场）进行。
2.执行燃料系统维护和修理的机工，须经过专业培训，并取得培训合格证，其
他人员不得擅自维修。
3.维修场地严禁吸烟，场内应有防火消防措施。如气瓶已充气，车辆与周围明
火距离不得小于10米。
4.维修车辆时，严禁敲击或碰撞气瓶、减压阀、管线、钢瓶及各种阀体。
5.在车辆维护和故障排除过程中，如涉及燃气装置的管路接头、阀门、仪表、
减压装置的拆装、调整等作业时，维修人员应首先断开蓄电池供电电路，关闭总气阀与瓶阀，待卸压后方可拆卸故障部位。
6.禁止随意敲击、扭曲、挪动全车燃气管路。
7.在维修好后，应采用气体检测仪或肥皂水进行泄露检验。
8.在拆检管路和各种接头后，必须对管路进行吹管处理，防止燃气管路内进入
沙尘。
9.在冲洗车辆时，应特别注意避开发动机电控系统部件，如火花塞、点火线圈、
喷射阀等。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车需要较长时间存放时，车用气瓶内压力不超过2 MPa，但不低于0.2
MPa，关闭瓶口阀，关闭全车电路，远离火源和易燃物质，存放客车的密闭空间，顶部应设有排风装置，并定期通风。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车采用火车、轮船或汽车平板拖运时，车用气瓶内的储气压力不得高
于5 MPa，运输过程中应将瓶口阀关闭，关闭全车电路，客车安放牢固。
第四章：发动机安装技术要求
一、整车的技术要求、试验方法、检验规则、标志、运输和贮存必须遵守《QC/T 690-2002 压缩天然气客车技术条件》。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车燃气系统设计应最大限度减少高压管路连接点的数量，从设计上保
证管路连接点施工方便、密封良好、易于检查、可靠性高。
2.在燃气系统高压管路上游接近气瓶组的位置应设置过流保护装置．确保当点
火开关未接通，发动机未运转或低压管路燃气意外大量泄漏时，应能可靠切断气路。
3.燃气系统各总成部件及管路不得设计安装在载人车厢内或穿过载人车厢。
（手动截止阀手柄除外）。
4.燃气系统设计的安装位置及管路走向要避开温度较高的热源以及电器，蓄电
池等可能产生电弧的地方，尤其不能设计在同一个密闭的空间内。设计考虑高压管路及部件可能产生静电的地方要可靠接地。
5.贮气瓶组安装应充分考虑载荷分布、重心高度对整车的影响。并充分考虑使
用环境对贮气瓶可能造成的伤害，必要时需对气瓶组加防护装置。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车加气口应符合GB/T 18363的规定，加气口的位置和高度要考虑安全
防护要求并且便于加气操作。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车使用的天然气燃料应符合GB/T 18047的规定。
8.在满足CNG燃气系统额定工作压力条件下，用检温液检测燃气系统每个连接
点，1 min内应无气泡产生。或用测量精度不低于25×10-6的气体检测仪，检测燃气系统各连接点，检漏仪不得报警。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车按 GB/T 17676 中的规定设置永久性标志牌。
https://www.doczj.com/doc/5113686827.html,G客车铭牌除按GB 7258的规定标注外，还应包括以下内容：按发动机铭
牌内容标注所用燃料种类、额定功率和扭矩。
11.加气口各部件采用的材料应与使用的气体介质、工作寿命、环境温度等要
求相适应；接口体应采用耐腐蚀的金属材料；宜用擦碰时不起火花的铜材料，其含铜量不高于70％，硬度不低于HRB60。
12.气瓶安装位置应远离热源，其环境温度不得高于55℃。在任何情况下，气
瓶与排气管之间的距离不得小于75 mm。
13.在汽车车架下安装气瓶时，气瓶及其附件不应布置在汽车前桥之前，气瓶
最低位置离地距离应不小于汽车满载时的最小离地间隙，且不得改变离去角及纵向通过半径。
14.气瓶的安装应牢固，气瓶与固定座之间应垫厚度不小于2 mm的橡胶垫或
弹性无水止动气垫。
15.气瓶安装紧固后，在上、下、左、右、前、后六个方向上应能承受8倍于
充满额定工作压力的天然气的气瓶重力的静力，且气瓶与固定座最大位移不许超过13 mm。
16.多个气瓶的安装应布置合理、排列整齐；气瓶与排气管的距离在75～200
mm之间时，应设置固定可靠的隔热装置。
17.气瓶的集成阀和接头要得到足够的保护，可用车辆上的一些部件向集成阀
和接头提供保护，以减少由于碰撞、倾覆或其他事故而引起的可能损害；
气瓶集成阀与车辆外轮廓边缘的距离应不小于200 mm。
18.气瓶必须安装在遮风位置或采取有效的通风措施，以防阀门渗漏的气体进
入驾驶室或客厢。当气瓶安装在车体内部时，应设计一个金属或非金属的密封舱，将瓶体和集成阀封闭，或设计一个封闭集成阀的副舱；密封舱应有便于维修和检查的舱口；在安装位置应能保证集成阀关闭自如；密封舱或副舱应有可靠的密封手段，以防气体泄漏。
19.在货车车厢内安装气瓶时，应安装金属或非金属保护罩。
20.高压管路应沿着最短的可行路线安装。高压管接头应安装在能看得见或操
作者易于接近的位置。所有高压管路和高压管接头应得到有效的保护。21.刚性高压管路应排列整齐，布置合理，不得与相邻部件碰撞和摩擦；刚性
高压管路应用固定卡有效地固定在底盘或车身上，固定卡的间距应不大于600 mm；如果管路与相邻部件接触或穿越孔板，应采用橡胶垫进行保护，两个部件之间的管路应采用能消除热胀冷缩影响和抗震的措施，如采用盘管或“U”型弯管等。管路中心线曲率半径应不小于管路外直径的5倍。22.刚性高压管路及接头与发动机排气管和传动轴的距离均应不小于75 mm；
当与排气管距离在75～200 mm时，应设置固定可靠的隔热装置。
23.铰接式客车的铰接部位的高压管路应采用柔性高压管线。柔性高压管线应
采用压缩天然气专用柔性高压软管总成，其质量应符合有关标准。每根高压软管总成应清楚地标明生产厂家名称、规格、额定工作压力及“CNG”字
样，高压管路接头应与高压软管作为整体配套提供。
24.肉性高压软管应使用有弹性的固定卡固定在汽车基础件上，固定卡间距不
大于300 mm，并应在每一弯曲处的前、后进行卡固。软管与发动机排气管距离不应小于100 mm；当距离在100～200 mm时，应设置可靠固定的隔热装置。
二、气体发动机各配套系统技术要求：
(一)冷却系统
1、膨胀水箱
所有发动机的冷却系统必须安装一个独立或半独立的膨胀水箱，膨胀水箱内压力应保持在50Kpa，位置至少高于柴油机及散热器400mm，处于整个冷却系统循环水路的最高点。膨胀水箱容量应不小于加入冷却系液体总量的15%，，处次加注冷却液时，最多只能加道到膨胀水箱的60%，其余供冷却液膨胀用。
必须在膨胀水箱最低处靠近低平面中心的位置设置一根加水管（内径φ20～φ30mm），此管应接在冷却循环最低位置的散热器出口和水泵进口之间的管路上，并尽量靠近水泵端。这样，一方面可大大避免加冷却液时产生气泡，另一方面，在发动机运行时可直接把系统压力作用到水泵入口，防止水泵进水口形成负压。
2、散热器
进出水口应呈现对角线布置，发动机与散热器间的进出水管直径应大于发动机上的相应接口的直径，φ60左右，以减小水阻力。
必须加注长效冷却液，还要防腐、防锈、防垢和防沸，同时为防止低温启动时减压器加热不及时而上霜，应保证-40℃不结冰。
4、附加液力变矩器时冷却系统的设计
如果整车上有液力变矩器（自动变速箱）需要通过柴油机冷却系统冷却，推
荐采用独立的冷却系统，如果不能采用独立式冷却系统，冷却液必须先冷却发动机再冷却液力变矩器。
(二)进、排气系统
1、进气系统设计要求
●避免机舱内热空气吸入
●避免雨滴和雾气直接吸入
●从空滤器至增压器之间的进气管必须由耐腐蚀材料制成
●尽可能低的系统阻力
2、进气系统许用阻力
推荐进气系统增压器前的最大沿程阻力应小于40mbar。进气阻力的增加会使发动机动力性下降。
进气系统温度高意味着进入发动机的空气密度下降，将导致功率下降，发动机排温升高，可靠性下降，应保证在任何工况下中冷后温度小于60℃。
进气管道包括增压器至中冷器之间和中冷器至发动机进气管之间的管道，进气管道原则上应尽量短并有利于空气流动，拐弯处应尽量采用钝角弯，直角处应使用成型弯头。如果进气管道从热的构件旁经过，进气管与热构件之间必须加装
隔热装置。增压器后的高压管道橡胶软管必须耐油、耐5bar以上的高压、240℃以上的高温。从较小直径向较大直径的过度管道应设计成圆锥形。
增压器前的空气管道应尽量与空气压缩机进气轴线同轴布置，直段长度至少应为空气压缩机进气口直径的2~3倍。
排气管应使用表面光滑的材料制造，且管路无急弯和直角弯，在发动机额定功率时，增压器后大约150mm出的排气背压应小于6kpa。单燃料CNG/LNG发动机不能使用排气制动，双燃料发动机可以使用排气制动。
氧传感器应安装在离增压器出口或排气弯管下游3～5 倍排气管直径的地方，不能安装在排气管弯管处，应保持氧传感器朝上，防止冷凝水进入氧传感器。
6、催化器按箭头方向安装。
(三)发动机舱
1.燃气发动机的辐射热量要比柴油机高，在设计发动机舱时一定要对通风设施
进行改进。
2.摇臂盖上部必须留有大于150mm的空间，以便于检修火花塞和调整气门间隙。
3.在发动机上方的地板上留有尽量大的检修窗口。
4.发动机的燃气系统一般都安装在导风罩一侧，为了检修方便，导风罩应留有
尽量大的检修窗口。
(四)电源要求
1.发动机电控系统最大需要25A电流，发动机所有电器件的使用电压是24V，
请根据整车要求选用合适的蓄电池。
2.发动机必须采用正极断电熄火方式。
3.ECM 针脚X3 和W3 必须常通电以保持ECM 的记忆功能，只有在紧急情况下
或车辆维修时而不得不断开的情况下，才能断开这两个针脚的电源。
4.系统动力接地和数字/模拟接地应分开接到电池负极。
第五章：燃气系统
一、燃气系统原理图
图1
1、气路
天然气瓶→高压电磁阀→减压器→热交换器→节温器→喷射阀（FMV）→混合器
2、水路
2.1发动机出水管→增压器中间壳→发动机水泵进水口
2.2发动机出水管→减压器→热交换器→节温器→发动机水泵进水口
3、注意事项
所有管路连接之前应使用高压空气吹净管内的灰尘。
连接管路不应有折瘪、磨蹭的地方。
二、燃气系统主要部件功能及技术要求
1.高压切断阀（HPLO）
图2
1．1技术参数
工作电压：20～28V
工作电流：MAX 1.25A
电阻：26±1Ω（环境温度60～80℃）
工作温度：-40℃～105℃
1.2车厂自行选用的高压电磁阀应符合《QC/T 674-2000 汽车用压缩天然气电磁阀》要求，公称通径选用φ8.0mm。
1.3 电磁阀的安装板不得与线圈导磁元件接触，以免产生磁化现象，降低电磁阀工作性能。
1.4 高压切断阀必须可靠固定在底盘上。
1.5 连接到高压切断阀的管路应尽可能短，如果太长，则应加装固定扣以防止管路抖动甚至共振。
1.6 在连接高压管路时要注意电磁阀上标记的进、出气方向。
2.减压器
图3
压缩天然气的压力范围是5Mpa-20 Mpa，天然气经过减压器后压力基本稳定在0.8 Mpa，并保证提供给喷射阀的燃气的压力始终与进气管压力的压力差基本恒定。压缩天然气在被减压时需要吸收热量，如图1所示我们是使用发动机冷却水对减压器进行加热。
2.1 技术参数
最大流量:49.9Kg/h
燃气入口工作压力:1.72～24.8Mpa
工作环境温度: -40℃～105℃
入口燃气温度: -40℃～40℃
冷却水温度: -40℃～100℃
2.2减压调节器宜安装在振动较小、尽量靠近发动机的位置，与发动机间应采用柔性连接。
2.3 安装位置应确保实现对调节器的常规调整、检查和维修。
2.4 减压调节器应尽量远离排气系统,如果离排气系统的距离小于150 mm时，应设置固定可靠的隔热装置。
2.5减压调节器采用发动机冷却液加热，其安装高度应低于散热器顶部，且宜安装在节温器以下，管路接头不得泄漏。
2.6 连接到调压器的管路布置合理，没有干涉现象。
2.7 平衡管需有足够的长度以防止回火，并且调压器上偏平衡管接头需固定。
2.8 泄气口出口需用管子接到发动机舱外部，以满足相关国家规定。
2.9 调压器燃气出口方向不能向上，并且底部不能向上，以防止燃气中的油污倒流进入调压器。
2.10 调压器出口管路需能承受-80C 的低温。调压器出口和热交换器之间的管路需有足够的弯曲以承受热膨胀。
2.11 根据减压器进出水管标记连接水管，进水管温度要高于出水管温度。
3.热交换器和节温器
图4
在燃气大流量时由于减压器的换热能力不足，出口燃气温度会降到-20℃以下，这样会降低喷射阀的使用寿命，热交换器和节温器配合通过控制热水的流量控制天然气温度在40℃左右，管路连接请查看图1。
3.1技术参数
燃气流量：0～68kg/h
燃气进气温度：－115℃～120℃
进水温度：－20℃～120℃
出水温度：－40℃～120℃
最大允许进气压力：22bar
爆破压力：86bar
4.喷射阀（FMV）
图5
本发动机选用8个BOSCH喷射阀（Fuel Metering Valve），其中两个为一组根据ECM的信号进行工作。
技术参数
工作电压是16V-32V，每个喷射阀的峰值电流是4A，维持电流是1A；
工作环境温度：-40℃～125℃；燃气温度：-40℃～90℃；
FMV的安装位置合理可靠。
连接到FMV的线束和管路应保证没有干涉。
在FMV上安装有压通式单向阀以用于检测燃气压力，安装FMV时应保证便于检测燃气压力。
5.燃气滤清器
5.1 车厂必须在高压管路上安装燃气滤清器，过滤效率（滤除95％的0.3-0.6 微米的微粒）。
5.2 燃气滤清器安装位置必须便于检修、清洗和更换。