潍柴培新气体机有限公司企业技术规范Q/WCQTG
潍柴培新气体机有限公司企业技术规范
液化天然气（LNG）发动机配套应用技术规范
2010/5/8发布 2010/5/20实施
前言 本规范规定了液化天然气（LNG）发动机配套应用阶段的技术要求，作为车用液化天然气（LNG）发动机配套应用的技术依据。 本部分由气体机公司产品发展部归口。 本部分由气体机公司产品发展部起草。 本部分主要起草人：。 本部分2010 年4 月首次发布。
液化天然气（LNG）发动机配套应用技术规范
1 范围 本规范规定了液化天然气（LNG）发动机的燃气供给系统、电控系统及相关的配套部件安装应用技术规范。 本规范适用于本公司配装的WOODWARD公司OH2.0系统各系列液化天然气（LNG）发动机。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T18047-2000 车用压缩天然气 GB/T 19204-2003 液化天然气的一般特性 GB/T 20368-2006 液化天然气(LNG)生产、储存和装运 GB/T 20734-2006 液化天然气汽车专用装置安装要求 QC/T 755-2006 液化天然气（LNG）汽车专用装置技术条件 3 术语及定义 GB/T 17895中的术语和定义及下列术语和定义适用于标准。 3.1 用液化天然气 liquefied natural gas 一种液态状况下的无色液体，主要由甲烷组成，组分可能含有少量的乙烷、丙烷、氮气或通常存在于天然气中的其他组分，品质符合GB/T 19204的要求，简称（缩略语）LNG。 3.2 最大允许工作压力 maximumallowable working preesure 在设计温度的工作状态下，整套系统允许达到的最大表压，缩略语MAWP。 4 技术要求 4.1 液化天然气（LNG）特性 依据《GB/T19204-2003 液化天然气的一般特性》可知：液化天然气，简称LNG(Liquified Natural Gas),理论上以液态存在，绝大部分为甲烷。LNG的温度极低，其沸点在大气压力下约为-160℃，沸腾温度随蒸汽压力的变化梯度约为1.25×10-4℃/Pa，天然气在常温下不能通过加压液化，必须将温度降到约-80℃以下才能在在一定压力下液化 此外，LNG还有如下特点： 1) LNG 液体温度低至-168℃； 2) 大气状态下气化，气体天然气易燃，可令人窒息，接触LNG液体或冷态气体会造成冻伤； 3) LNG 气化率为620：1，液体密度约为0.42kg/L。
4.2 OH2.0系统LNG发动机原理图
4.3 LNG发动机配套应用技术要求（非电控部分） 发动机配套过程中应严格按照气体发动机的有关标准执行。双方应安排经过培训的熟练人员参与配套工作。气瓶及连接管路、接头连接要可靠，不得有漏气；燃气管路和线路必须避开发动机的高温部分，以免发生危险。双方都应高度重视安全问题，避免发生事故。 4.4 LNG供气系统
燃气流向示意图 LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽化，经过稳压罐稳压后由电磁切断阀控制通断，在经过燃气滤清器滤清之后进入稳压器稳压。经滤清稳压的燃气经过热交换器加热后通过节温器进入FMV，由FMV控制喷射入混合器中与增压后的空气混合。电子节气门控制混合气进入发动机气缸内燃烧做功。
LNG供气系统组成：LNG车用瓶、水浴式气化器、管路系统、安全系统、液体充装装置和安全装置 l 汽车用液化天然气气瓶是作为一种超低温绝热压力容器，设计有双层（外壳和内胆）结构。内胆用来储存液态的液化天然气（LNG），同时夹套（两层容器之间的空间）抽成高真空，共同形成良好的绝热空间。能保证LNG在超低温的环境下得以储存和使用。
气瓶阀件示意图 l 所有的管路、阀件都设置在气瓶的一端，并用护环或保护罩进行防护。、 l 内胆设计有两级安全阀在超压时起到保护作用。在超压情况下首先打开主安全阀开启压力为1.75MPa，253psi，副安全阀开启压力为2.41MPa，350psi，设定压力较主安全阀高，在主安全阀失灵或发生故障时，副安全阀工作。这样使气瓶使用确保安全。 l 外壳在内部超压条件下的保护是通过一个环形的抽空塞来实现的。如果内胆发生泄漏（导致夹套压力超高），夹层压力达到0.1～0.2MPa抽空塞将自动打开泄压。当抽空塞发生泄漏或真空破坏，使绝热能力下降或失效。这时可能发生外壳冒汗或结霜现象。
LNG车用瓶： 根据《GB/T20734-2006 天然气汽车专用装置安装要求》规定：储气瓶安装应布置合理，排列整齐。气瓶安装后不得超出车辆的外轮廓边缘，与汽车排气管的距离不小于200mm，当距离小于200mm时，应设置可靠的隔热装置；储气瓶瓶口阀门与车辆两侧最大外轮廓边缘的距离应不小于200mm。 l 储气罐应安装牢固，气瓶与固定座之间应垫厚度不小于2mm的柔性防滑衬垫，紧固螺栓应有防松装置，紧固力矩符合设计要求。 l 储气瓶安装牢固后，在上下左右前后6个方向上应能承受8倍于满载储气瓶总重量的作用力，储气瓶与固定座不应有相应位移，储气瓶与固定座的固定点最大相对位移量不大于13mm，紧固件不应松动。
l 整车需用LNG气罐的类型和数量由整车厂根据发动机类型和车辆实际使用要求确定。例：发动机百公里气耗为A立方米，车辆要求续航里程为B百公里，所需LNG罐的水体积为C升，可知： 根据此公式粗算可知罐的水体积，以决定使用气罐的类型和数量。 推荐气罐使用厂家：张家港福瑞特种装备有限公司。
汽化器： 液化天然气在气瓶中以低温的液态和气态形式储存，能够以纯液态形式或气液混合形式从气瓶中被放出，由汽化器将其加热成为气态。 根据汽车行业标准《QC/T 245-1998》规定，汽化器应安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，但不应直接安装在发动机上。汽化器可安装在汽车（底盘）大梁上。布置汽化器时，应尽可能靠近发动机，以减少低压管路流程阻力。设计汽化器支架时，应注意汽化器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。否则会导致加热水不能流经汽化器，导致汽化器结冰冻裂。
汽化器选型对照表
汽化器安装在气瓶和发动机之间。受发动机高温影响的冷却液流入汽化器隔层对汽化管加热。当液化天然气进入汽化器，来自发动机的高温冷却液将其气化并加热，随后供给发动机。 l 汽化器与发动机间连接用管为内径Φ19的胶管，此胶管及紧固卡箍为潍柴随机提供，相应汽化器接头应由整车厂或汽化器生产厂作专门设计。胶管长度由整车厂根据自己需求裁剪，需固定牢固。 管路及接头： 根据《GB/T20734-2006 液化天然气汽车专用装置安全要求》，管路应排列整齐，布置合理，不应与相邻部件碰撞或摩擦，管路固定卡间距不大于600mm。管路及接头与发动机排气管距离不应小于75mm，当距离在75mm-200mm时，应设置可靠固定的隔热装置；与传动轴距离应不小于75mm。 l 管路及相应接头由整车厂向专业管路生产厂家订购，但需考虑与发动机连接要求，保证与潍柴发动机的合理连接。
 高压切断阀： 车辆运行一段时间停车后，流入水浴式汽化器的LNG还会继续气化，压力继续上升，为防止燃气压力超出喷嘴的许用工作压力范围（≤13.5bar），安装切断阀，以起到保护和安全功能。 高压切断阀安装于LNG气罐稳压罐与燃气滤清器之间，是发动机管路与气瓶管路的连接节点。 l 切断阀之前的气瓶、汽化器、管路及相应接头等由整车企业向专业设备生产厂家采购，售后服务由相关厂家负责。切断阀及其之后的发动机部件及连接管路由潍柴负责提供，除部分气路水路连接外由潍柴负责安装及相应售后服务。 l 高压切断阀必须可靠固定。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。连接到高压切断阀的管路必须布置合理，不能有干涉的可能。 l 高压切断阀使用24V直流电源，安装时请注意电源正负极连接正确。 l 保证电磁阀上所标明的气流方向与实际气流方向一致。 l 切断阀接头螺纹为3/4-16 UNF ,整车厂需定制与之安装管件，并保证连接牢固，无漏气。 l 整车厂可根据车辆自身需求决定是否使用潍柴自带的安装支架，如安装位置及方式有特殊要求，需潍柴获知，协商决定。
燃气滤清器： LNG为高纯度的液态天然气，基本不含固体颗粒，但由于各个地方的气质不同，为保证进入汽缸的燃气清洁，潍柴加装燃气滤清器。燃气滤清器主要作用是过滤储气罐及管路内的灰尘、杂质和LNG中的微量的水。
l 要求保证燃气实际流向与要求流向相同；滤清器安装位置应方便检查拆装，保证每3000Km放水一次。 稳压器： 由于LNG特性限制，一般在超压情况下首先打开主安全阀开启压力为1.75MPa，253psi，副安全阀开启压力为2.41MPa，350psi，气瓶压力一般都不超过1.75MPa。根据喷射阀要求，理论可工作燃气压力为0.5-1.72MPa，超出该压力范围可能导致喷射阀失效、发动机无法启动等故障，所以潍柴要求在滤清器和热交换器之间安装稳压器。考虑保证喷射阀长时间正常使用的要求，一般潍柴稳压器出口压力调整为以保证进入发动机的天然气压力稳定在设定值之下。 l 稳压器出口安装一个压力表，以监测稳压器出口压力。表压超过不应超过10bar，超过该限值可能引起系统报错。 l 整车厂及用户严禁随意调节稳压器出口压力。因随意调节压力造成的硬件损坏潍柴不予负责。 l 整车厂可根据车辆自身需求决定是否使用潍柴自带的安装支架，如安装位置及方式有特殊要求，需潍柴获知，协商决定。
燃气管路： 在LNG罐、高压切断阀、燃气滤清器、稳压器及热交换器之间使用接头为扣压式聚氨酯管连接。聚氨酯管具有耐油、耐热、耐磨、耐老化、耐高低温、弹性阻尼性阻燃性好等多种优点，是制造天然气管路的良好材料。 l 整车厂负责连接LNG罐至电磁阀之间管路，管路根据实际情况确定。 l 潍柴提供电磁阀-滤清器-稳压器-热交换器之间管路，由整车厂负责连接。 l 热交换器之后管路出厂时由潍柴连接好，不需整车厂负责。
4.5 发动机与LNG罐水路连接 对于水路连接，在整车企业未与潍柴在技术协议中做特殊要求时，发动机水路连接部分应参照《潍柴LNG发动机水路典型连接》示意图进行连接。如有特殊要求，由双方协商决定。 l 发动机出厂时，由潍柴附带内径为Φ10及Φ19两种橡胶水管，默认出厂附带水管长度为：Φ10胶管4m、Φ19胶管3m。如对此长度有进一步要求，可在协议中议定。 l 水泵进水管原则上是由整车厂根据自身需要焊接制作，发动机要求在进水管上预留可连接Φ19胶管接头两个，连接膨胀水箱的接头由整车厂自定。水泵进水管与发动机水泵进水口之间连接橡胶管由整车厂自备。 l 发动机水路连接中所需水管变径（Φ10转Φ19）、水管三通及胶管连接用卡箍由潍柴随机配带。 l 要求汽化器进出水口安装可连接Φ19胶管接头两个。
LNG水路连接： 1、增压器Φ10→变径Φ10变Φ19→水管三通→水泵进水口Φ19 2、发动机出水管Φ19→LNG罐汽化器Φ19→水泵进水接管Φ19→水泵进水口 3、发动机出水管Φ10→热交换器及节温器Φ10→水管三通→水泵进水口Φ19 4、发动机出水管Φ19→整车暖风→水泵进水接管Φ19→水泵进水口
4.6 催化器安装技术要求 潍柴培新国Ⅲ、Ⅳ系列使用氧化型催化转化器，因催化转化器发热量比较大，并且温度比较高，建议为催化转化器单独设置可靠的隔热室，并且尽量避免将催化转化器布置在发动机仓内。 l 应注意催化转化器的进出口方向性：催化转化器安装在涡轮增压器排气管和排气消声器之间；催化转化器的箭头方向为排气气流方向。 l 若催化器与空滤器接触较近时，应在两者之间安装隔热板。 l 出厂时潍柴可提供带法兰和不带法兰两种催化器，整车厂需根据催化器体或相应的法兰尺寸预留安装空间。
4.7 LNG发动机配套应用技术要求（电控部分） 潍柴LNG发动机使用woodwardOH2.0电控系统。 发动机控制器（ECM）及点火控制模块（ICM）: 发动机控制器（ECM）及点火控制模块（ICM）一般安装在控制箱中，控制箱由主机厂固定在车架上。发动机控制器有防水、防震、防高温要求，整车厂设计整车时，必须考虑发动机控制器的防水、防震以及散热等要求。 发动机控制模块和点火模块技术参数及注意事项： l 工作电压：18～32V，最大工作电流：25A。 l 工作环境：-40℃～105℃。 l 如果使用电器控制箱，建议将电器控制箱安装在车厢内部。 l 特别提醒：当控制器已经安装在车体上，并与线束联接时，严禁在车体上进行电焊操作！在车体上进行电焊操作时，必须在断开线束与控制器的联接后进行！
l ECM可由整车厂根据自身情况决定是否使用潍柴附带的电器控制箱，在满足防水、防震、防高温要求的前提下可以与潍柴协商决定安装位置。
 发动机线束： 潍柴发动机线束包括ECU线束、点火线束、发动机线束。发动机线束及点火线束由潍柴出厂前安装在发动机上，整车厂负责将其与ECU线束对应接插件相互连接。ECU线束一般为随机备件箱中附带，由整车厂负责ECU线束与ECM、点火线束与ICM的连接。
l 为避免高温，线束不允许布置在排气管侧。 l 严格保证点火线束接地线的接地良好。 l 每个接插件及导线的连接应能承受至少20N 的拉力而不会松动甚至脱落。 l 线束的温度等级应不低于125℃，同时应具备良好的抗氧化能力。 l 线束的走向合理，利于日后的维修。 l 潍柴提供发动机ECU线束与整车相应线束连接端接插件，由整车厂负责连接。 氧传感器： 氧传感器的功能是测量排气中氧的浓度并将其转化成电信号提供给ECM，ECM根据脉谱表内设定的过量空气系数值，通过调整喷射脉宽调节燃料的供给量，使发动机达到闭环控制。 氧传感器的安装位置对系统工作的正确性很重要，故其安装必须按照要求严格执行。 l 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。氧传感器不能安装在排气管弯管处。 l 为防止在氧传感器烧粘在排气管上便于拆卸，在安装氧传感器时应在螺纹上均匀涂抹防烧粘胶。
l 如果车辆安装有排气制动装置，氧传感器必须安装在此装置的后方。 l 氧传感器线束及接插件应尽量远离排气管，不能有被烧结的可能。 l 氧传感器（UEGO）及线束接插件应确保连接牢固，无松动。在氧传感器失灵或线束及插接件接触不良时，会造成气耗大、转速不稳等多种问题。 l 氧传感器由潍柴随机附带，由整车厂根据潍柴技术要求安装。 湿度传感器：
作用：通过测量进气压力、温度、湿度，并根据所测得的湿度、压力来修正空燃比来补偿环境所造成的影响，使发动机运行在最佳状态。工作温度-40℃到105℃，测量范围0到100%RH。 安装要求： l 该传感器要求安装在空气滤清器和增压器之间的空气管路上； l 尽量远离呼吸器和空压机进气口； l 为保证其测量值正确，安装时使其平行于气流方向，并且温度、压力探头必须置于气流中。 l 湿度传感器及湿度传感器座随箱附带，传感器座由整车厂按要求焊接。 PTP/TMAP传感器：
作用:PTP及TMAP传感器均使用Bosch传感器，集成了压力和温度。用于增压控制燃料计算和故障诊断。测量的压力为绝对压力，测量范围从真空到增压压力。 安装要求： l 传感器应安装在进气歧管直管处，严紧安装在弯管处； l 由于传感器的位置与发动机性能关系密切，它的安装位置必须和台架试验时相同； l 测量探头应与气流方向平行并置于气流中。 l PTP/TMAP传感器出厂前由潍柴负责安装好，整车厂及用户严禁随意拆换。
工作原理及作用：通过控制废气旁通控制阀的占空比，控制废气旁通控制阀的出口压力，从而控制发动机的增压压力。采用该技术能有效提升发动机低速扭矩及动力响应性，满足公交车频繁起步的工作要求！其ON/OFF频率30HZ。 安装要求： l 废气控制阀应安装于垂直方向10度之内； l 废气控制阀应安装于发动机温度较低的一侧，其周围的环境温度不能超过125℃； l 连接至废气控制阀的管路正确无误可靠。 l 废气控制阀出厂前由潍柴负责安装好，整车厂及用户严禁随意拆换。
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