LNG动力不足气耗大故障分析
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[摘 要]本文主要介绍一台宇通ZK6938HNAA车辆，由于废气旁通阀支架螺丝和涡轮增压器的冷却水管支架螺丝松脱，导致气体发动机动力不足，行驶无力，气耗高，多次进厂维修未能解决问题，造成班次延误。
[关键词]lng；发动机无力；涡轮增压器
中图分类号：TG339 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0109-01
近年来，随着国家对绿色环保的要求逐年提高，降低汽车尾气排放任务更加艰巨。天然气作为一种清洁的能源，与汽油、柴油相比具有显著的经济性和环保性。天然气的主要成分是甲烷，具有较高的辛烷值，性质稳定、燃烧比较完全，与汽柴油相比具有较好的利用效率。
LNG清洁能源客车是把传统柴油发动机更换为天然气发动机，燃油箱改为LNG气瓶，经过合理匹配发动机和底盘研制而成。
一、故障现象
有一台宇通ZK6938HNAA型LNG客车，使用的是潍柴WP6NG240E40气体发动机，司机多次报修行车无力，气耗大的故障，经过几次维修也没有将故障排除，造成班次延误。现在要求汽修厂对该台发动机的故障进行诊断和排除。
二、LNG气体机工作原理
气瓶内的液化天然气经气瓶上的出液阀进入到气化器，气化器利用发动机循环水将液化天然气气化，气化后的气态天然气经过稳压罐稳压后由燃气滤清器进行过滤，之后通过电磁切断阀控制通断进入稳压器稳压，稳压后的燃气进入热交换器，经过加热后通过节温器进入燃气计量阀，由然气计量阀控制，将天然气喷射入混合器中，天然气与增压后的空气混合，混合气体通过电子节气门的控制进入发动机气缸内燃烧做功，实现发动机的动力控制。
潍柴天然气发动机在相应型号柴油机基础上研制而成。天然气发动机与柴油机的区别如下：
1、取消了柴油机的燃油系统（高压油泵、喷油器、高压油管等部件），增加了燃气供给系统（气瓶、高压切断阀、减压器、燃气热交换器和节温器、喷射阀等部件）；
2、采用点燃式燃烧方式（汽缸盖上的喷油器安装孔改为火花塞安装孔），增加了点火控制系统（点火模块ICM、点火线圈、高压线、火花塞）。
3、为防止爆振，压缩比比柴油机的小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同。
4、增加了混合器和节气门，使燃气和空气在混合器中充分混合，节气门用于控制发动机的功率输出。
5、由于LNG发动机的排气温度高，增压器采用水冷中间壳，进、排气门座采用耐磨、耐高温的材料，采用带隔热材料的排气管。
6、与柴油机相比空燃比小，同等功率下需要的空气量少。
三、故障原因分析
根据气体机的工作原理可知，造成发动机动力不足、气耗高的这一现象的原因有以下几个方面：
1、故障点存在缺缸的现象；
2、燃气气路供气不足；
3、点火系统故障（点火线圈、火花塞）；
4、空气增压不足；
5、混合器中燃气和空气混合不良；
6、进气管压力传感器参数异常。
四、故障的诊断和排除
对上述可能产生的原因逐个进行检查分析，检查的方法和步骤如下：
第一步：观察空气管路、燃气管路、发动机电路等部件连接情况，从空气滤清器到混合器之间的空气管路卡箍有无松动，燃气管路有无结冰，线束、高压线插接是否良好；检查燃气部件维护保养是否到位，检查燃气滤芯、喷嘴、混合器燃气管路部件等是否及时清洗保养。
第二步：检查火花塞高压线、火花塞是否正常，检查火花塞间隙是否正常，电极是否烧蚀，绝缘体是否漏电；检查高压线是否接触不良，进水或破损漏电；检查点火线圈是否有漏电破损情况，接插不良；
第三步：用检测软件进行故障诊断，排除明显的故障。
1、若有故障代码，参考《潍柴OH2.2故障诊断书册》，按照故障码的提示从易至难，按步骤逐步排除故障。
2、可以利用诊断软件的测试模式，进行断缸测试点火或喷嘴的情况。根据测试结果，可进一步排查相关的高压线、点火线圈、线束、点火模块、喷嘴等是否连接不良或部件的功能失效，或进一步检查废气控制阀气管直接有无漏气现象；检查空滤器至进气管之间的空气管路是否漏气或堵塞（包括电子节气门垫片）。特别检查中冷器是否漏气。
3、可以观察诊断软件页面中的各项参数值，找出异常的信息，如发动机怠速时，进气歧管压力值为42KPa，说明进气管漏气。
4、通过诊断模式――电子节气门测试，或者换件测试等方式确定电器节气门的工作是否正常。
第四步：连接诊断程序软件，跟车进行加载测试，观察增压压力、燃气压力、燃气温度、发动机水温、进气温度等参数是否正常，根据出现的异常情况确定故障的原因。
根据以上原因分析，围绕气体发动机动力不足，气耗高的故障，反复学习和翻阅了有关气体发动机维修和保养的资料。并虚心向潍柴售后服务部的工程师请教，对上述可能产生的原因逐个进行检查分析，并对可能产生故障的部位采取了先易后难的方法进行检查诊断：
1）首先，先翻查了一下该车的维修记录，发现该车一个月前已经报修行车无力，经检查发现为涡轮增压器损坏，更换后仍存在行车无力的现象。通过对车辆空气管路、燃气管路及发动机电路的检查，发现管路无松动，各接插件接触良好，初步排除空气管路及发动机电路的故障；
2）检查火花塞、高压线的情况。将火花塞逐一拔出，看到一缸的火花塞顶部有明显的湿痕，说明第一缸可能没有工作。
3）用诊断软件进行检测。由于潍柴天然气发动机的燃气电控系统采用伍德沃德OH2.0系统，可以使用专门的诊断软件Toolkit对发动机运行的参数进行监控和故障诊断，主要应用于读取和清除故障代码、读取发动机的各项参数、故障诊断。车辆在熄火通电的情况下，将电控控制单元（ECU）和电脑连接好，打开诊断软件，发现没有显示出故障代码，各项指标数值均正常，进气压力为41bar，略大于正常值（25-27bar）。
4）由于有气缸不工作，进气压力会偏高，所以利用软件进行断缸测试。在车辆怠速的时候，选择需要断缸的序号进行测试（此测试模式的维持时间默认为600秒，注意的是软件里面的断缸顺序是根据点火顺序排列的，而非缸号）。利用软件在断缸测试的时候，还可以选择有无闭环补偿（有闭环补偿时以闭环系数的变化来衡量气缸的性能；无闭环补偿时以转速的变化量衡量气缸的性能）。经过测试，发现第一缸没有反应，第二、五缸工作不正常。
5）再次检查火花塞、高压线的情况。将火花塞逐一拔出，但是所有缸的火花塞在缸外可以进行跳火实验，说明点火线圈、高压线、火花塞均正常。
6）由于实际检查的结果与软件检测的情况有较大的偏差，于是开始怀疑是否是存在漏气现象，首先检查了气门，经拆检后检查正常，装回之后发动机运行没有变化。然后将进气歧管前盖拆下后，经过仔细检查，发现存在漏气现象，经过认真检查，发现废气旁通阀支架螺丝松脱。装回螺丝后，再次进行试车，再次进行断缸测试，发现第一、二缸能正常工作，但第五缸仍不能工作。
7）有了之前的经验，再次对进气歧管进行检查，由于一个月前更换过涡轮增压器，所以特别留意，终于发现涡轮增压器的冷却水管支架螺丝漏装。将螺丝装好后，再次进行测试，发现各项数据均正常，经过路试，发动机无力的现象消失。至此发动机无力，气耗高的故障彻底消失。
五、结束语
通过以上分析诊断，采取一系列排除方法。终于将该台气体发动机动力不足、气耗高的故障彻底排除了。从中得出结论，造成这一故障的主要原因是维修涡轮增压器过程中没有按技术规范装配牢固，导致发生该故障。
本文论述的虽然是发动机一般的故障。但因其隐蔽性强，在维修过程中不容易被发现。所以通过本文，希望我们在发动机维修过程中工作一定要严谨、仔细、认真，各样零件的装配必须按照技术规范标准进行装配、调整，才能避免和杜绝故障的发生。