潍柴燃气发动机常见故障的分析及处理
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[摘要]本文列举了潍柴燃气发动机的基础知识、实例并分析故障产生的原因和如何处理。
[关键词]基础知识、故障实例、排除方法
中图分类号：C35文献标识码： A
一、燃气发动机的基础知识
1、概述：
内燃机是燃料在发动机的内部燃烧，把燃烧产生的热能转变为机械能的动力机械。气体燃料发动机是燃用CNG（压缩天然气）、LNG（液化天然气）、LPG（液化石油气）等燃料的内燃机。近年来，特别是随着石油短缺现实压力的加大及全球日益严重的环境污染问题的日益突出，人们迫切的希望寻找更经济、清洁和安全的燃料代替石油燃料，这使得气体燃料进入了一个高速发展的时期。
2、燃气发动机基础概念：
燃气发动机的燃料主要为CNG、LNG、LPG。
CNG-Compressed natural gas 压缩天然气:
主要成分是甲烷，易于完全燃烧，不稀释油，能够延长发动机使用寿命。比空气轻，泄露后迅速飘散大气中，安全性好。
LNG-Liquefied natural gas 液化天然气：
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℃以下才能在一定压力下液化。通常情况下1 个体积的LNG（液体）将产生600 个体积的气体（标准状态）。
在大气环境下，天然气与空气混合时，其体积约占5%～15%的情况下是可燃的，LNG（液态）密度：0.42kg/L；天然气（标准状态/气态）
密度：0.7kg/m3。液化天然气燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。
LPG-Liquefied pertroleum gas 液化石油气：
常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。
二、潍柴天然气一些故障案例分析及排除方法
1、通过故障代码的描述对车辆进行检测：
发动机出现故障时，一般情况下，首先读取故障码，根据故障码的提示排查故障。我们可以从诊断软件故障提示中寻找故障的起因。因代码众多，下面对ECU 中较为典型的故障代码并对诊断策略进行介绍。介绍按照故障代码数值从小到大的顺序进行。
SFC 141―NGT 传感器电压过高：
天然气温度传感器（NGT）本质就是一个热敏电阻，装在燃料计量阀里面。NGT 用来测量喷射前的燃料温度。NGT 的值和NGP 的值用来计算喷射的燃料密度，燃料密度对ECU 控制策略来说是非常重要的参考值。NGT 电压超过NGT 电压高限值并且满足设定判定条件，系统错误代码SFC 141 设置。故障处理：检查NGT 传感器、对应的线束、ECU 本身及其之间的插头连接等情况。
SFC241―进气温度传感器（MAT）测量温度超过设定值。
在满足SFC 241 延迟时间，钥匙处于ON 位置以及歧管压力和发动机速度均大于各自的限值情况下，歧管温度值必须大于歧管温度高限值。该诊断功能被设置。故障处理：检查中冷器、风扇是否良好；传感器本身及线束连接情况。
SFC 312―氧传感器VM故障
在满足氧传感器错误延迟时间和发动机运行情况下，Diag 0 或者Diag 1必须为FALSE时，设置此故障。故障处理：检查所有的氧传感器电路，关于短路，开路以及虚接等，检查氧传感器、ECU。
SFC 372―节气门前压力传感器电压低
在满足SFC 372 延迟时间，发动机正在运行情况下，节气门前压力值小于节气门前压力值的低限值，设置此故障。故障处理：检查节气门前压力传感器、ECU、线束及其连接情况。
SFC 412―供气系统压力高
NGP的电压原始值必须高于SFC412 最低电压限值、低于SFC412 最高电压限值，同时钥匙是打开状态，发动机是运行状态（至少100ms），并且超过故障延时时间，设置此故障。故障处理：检查气瓶、减压器等供气系统，检查线束、ECU及其连接情况。
2、故障案例汇总分析与处理：
故障诊断与排除原则：
发动机出现故障时，采用先易后难逐一排除法！
在未弄清楚问题前，不要轻易更换任何配件！
注意记录故障码！在未弄清楚问题前，不要轻易清除故障码！
⑴发动机无法启动
第一步: 根据故障灯读取故障代码，确定故障点，若无法确定转下一步。
第二步：检查档位是否处于空档位置、空档开关是否正常；检查副熄火开关是否正常，若还无法起动转下一步。
第三步：检查整车起动线路及电瓶是否正常，若还无法起动转下一步。
第四步：判断起动机工作是否正常，若还无法起动转下一步。
第五步：检查点火系统是否正常，若还无法起动转下一步。
第六步：检查气瓶压力是否正常， 检查NGP 燃气压力是否正常，并进一步检查FMV 出气接口是否出气。
第七步、拆开信号发生器盖，检查点火正时是否正常。
第八步、测试节气门是否工作正常。
第九步：检查发动机本体部分，如气门间隙等。
第十步：若是主机厂内调试，考虑气瓶内的气质成分；若发动机运行时间较长，检查氧传感器接插件是否短路，空气气路是否堵塞严重，混合器小孔是否堵塞等。
案例：
描述：一台CNG发动机不能启动，仪表盘上的气压表显示值为10bar，进一步检查加气口处操作面板上仪表气压显示为O。此时仪表盘上的指数。
失效，判定为可能是气瓶没气或气路阀门没有打开。打开气瓶上的手动阀，仪表上的气压表指数为10bar，发动机正常起动。
故障分析:此时仪表盘上的指数失效，可能是气瓶没气或气路阀门没有打开。
故障处理：打开气瓶上的手动阀，仪表上的气压表指数为10bar，发动机正常起动。
⑵发动机启动困难：
第一步：检查起动机是否正常及电瓶电量是否充足，若不能顺利起动转下一步。
第二步：读取故障代码，确定故障点，若无则转下一步。
第三步：检查点火系统是否正常，若不能顺利起动转下一步。
第四步：检查燃气供给系统是否正常，若不能顺利起动转下一步。
第五步：检查凸轮轴转速传感器及插头是否损坏、牢固、清洁，点火正时是否正确。
案例：
描述：某卡车，司机反映发动机启动困难，需要较长的启动时间，大概有7-8s 的时间。现场观察：驾驶员启动时先把电钥匙打到断电的位置，然后一次将钥匙打到底，启动发动机。而发动机一通电，节气门会先行打开，开度为40%，开启时间大概为5-6s，在节气门开启的过程中发动机无法启动。从而导致驾驶员认为发动机启动困难。解决方法是在启动时，驾驶员先将电钥匙打至通电位置，等待几秒钟，等听到节气门发出“咔” 的一声轻响，表示节气门已经关闭，再启动发动机。
原因分析：发动机启动时，先将电钥匙打至通电位置，ECU 自检完成，并且打开燃气气路中的电磁阀，让燃气气路中充满燃气后，发动机能够顺利启动。
故障处理：驾驶员先将电钥匙打至通电位置，等待几秒钟，再启动发动机。
⑶发动机自动熄火：
第一步 用检测软件进行故障诊断，排除现有电器故障
第二步 检查气瓶压力，检查整车工作过程中NGP变化是否正常
第三步 检查火花塞高压线，用监测软件对点火系统进行故障诊断
第四步 检查空气进气管路和增压器，检查MAP是否正常
第五步 检查整车供电，供电是否正常
案例：
描述：一台发动机在运行过程中自行熄火，重新起动发动机，发动机无法起动，停置半小时左右时，发动机又能起动，检查发现燃料计量
阀喷嘴漏气，导致混合气太浓，发动机熄火。更换燃料计量阀后正常。
原因分析：燃料计量阀喷嘴漏气，导致混合气太浓，发动机熄火。
故障处理：更换燃料计量阀。
⑷发动机动力不足：
第一步 用检测软件进行故障诊断，排除现有故障
第二步 检查气瓶压力，检查整车工作过程中NGP变化是否正常
第三步 检查火花塞高压线，用监测软件对点火系统进行故障诊断
第四步 检查空气进气管路和增压器，检查MAP是否正常
案例：
描述：一台发动机动力不足，诊断软件检测没有故障代码，诊断软件测试发现1缸不点火。进一步检查1缸点火情况，试验火花塞在缸外不点火，需排除点火系统部件火花塞、高压线、点火线圈、线束、点火模块、甚至是发动机ECU是否存在故障。检查发现一缸火花塞薰黑，高压线有小孔漏电。
故障分析：一缸火花塞和高压线失效。
故障处理：更换一缸火花塞和高压线。
三、结束语
通过前面的学习，我们对于天然气发动机出现故障时，不要急于拆卸，要用先进的设备仪器首先进行诊断，扫码，读出故障码后再根据其意思进行针对性的维修。只有通过设备和经验有机的结合，才能事半功倍，达到修好车的目的。