1、浅谈金旅 XML6957J18N 型客车行驶发冲故障诊断及排除摘 要潍柴 WP6NG240E40发动机是以 LNG即液化天然气（liquefied natural gas）为燃料的新型动力设备，因其排放污染低、安全性高、经济效益好等优点被大众所认可并得以逐步推广使用。但作为新技术在推广使用阶段必定会遇上一些日常比较少见的故障，本文就结合自身单位 LNG车辆在使用中遇到的行驶发冲故障浅谈一下诊断及排除办法。 关键词LNG；发动机；故障；排除 中图分类号：TG226 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）08-0292-02 一、故障现象 金旅 XML6957J18N型大客车，安
2、装的是潍柴 WP6NG240E40型气体发动机和常州查特的 LNG气瓶供气系统。潍柴气体机目前匹配的是WOODWARD的 OH2.0电控燃气系统。该车故障现象为：车辆提速较慢，行驶时感觉发冲，在高速正常行驶有时也发冲并偶尔有放炮现象。 二、金旅 XML6957J18N型大客车供气和发动机系统工作原理 （一）供气系统 天然气主要以甲烷（CH4）为主，同时含有少量的丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）等烃类气体，氮、二氧化碳、硫化氢及微量的氢、氦、氩等非烃类气体。其密度一般在 426470kg/m3 之间，液化天然气是无色、无味的透明液体。由于它的低沸点，当观察时，液体常常有强烈的沸腾；当暴露到大
3、气中时，由于空气中水蒸气的凝结，将见到大量的蒸汽云。 在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162，实现液化并以液态形式储存。经过这一过程，天然气体积缩小了 625倍。天然气液化后，为维持其低温状态，必须用特殊冷冻方式低温储存，经由汽化装置，将低温液态天然气复原为常温气态天然气，然后经由管线，输送到发动机等设备使用。 （如图 1所示） （二）发动机系统 1.潍柴 WP6NG240E40发动机（LNG）与柴油发动机区别 潍柴 WP6NG240E40发动机是基于同型号柴油机研制改进设计而成的，其与柴油机的主要区别在于： （1）取消了柴油机的
4、燃油系统（高压油泵、喷油器、高压油管等件），增加了燃气供给系统（气瓶、高压切断阀、减压器、燃气热交换机和节温器、喷射阀等件） 。 （2）采用点燃式燃烧方式（气缸盖上的喷油器安装改为火花塞安装空） ，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）为了防止爆振，压缩比比柴油机的小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同。 （4）增加了信号发生器，用于判缸和测量发动机转速。 （5）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。 （6）排气温度高，增压器采用水冷中间壳，进、排气门座采用耐磨、耐高温材料，采用带隔热材料的排气管。 （7）与柴油机
5、相比空燃比小，同等功率下需要的空气量少。 2.LNG 客车的工作原理 首先是储存液化天然气的专用气瓶，正常的工作压力为小于 1.59Mpa大于 0.65Mpa，工作温度为-162。以下为 LNG客车的系统组成和流程图（如图二所示）和工作原理简图（如图 3所示）： 在车辆启动前，先将主安全阀门打开，液化气瓶内的液体通过气瓶自身的压力，将液体释放到汽化器中。正常情况下使用气瓶时最小工作压力不能低于 0.65Mpa，否则会出现发动机供气不足、动力性下降，并且导致催化转化器烧结等现象。由于汽化器是通过发动机冷热水来对低温液体进行加热，所以经过汽化器的液态天然气被汽化成气态天然气。汽化器安装时应注意安装
6、在靠近发动机进气管和振动较小的位置，不能直接安装在发动机上，同时要注意汽化器安装的位置不能高于发动机散热器的顶部，否则会导致加热水不能流经汽化器，汽化器结冰冻裂。当气体通过调压器时，该系统采用电控调压方式来控制天然气量，安装时应保证电控调压器天然气出口离混合器进气口距离应控制在 500mm以内，最后天然气与空气在混合器中混合，从而提供给发动机燃料。燃烧后的气体经过催化转化器排到大气中，由于有污染的气体在催化转化器中参与化学反应，最终排到大气中的只是碳氢化 合物。LNG 发动机工作原理示意图（如图 4所示） 三、故障分析 四、故障诊断分析 根据车辆故障现象分析，发动机动力不足可能原因为：1.燃气
7、压力过低；2.点火系统存在故障； 3.点火提前角不正确；4.涡轮增压压力不足或中冷泄露及损坏；5.混合器芯上的气孔堵塞；6.电子油门踏板或电子节气门故障；而车辆行驶发冲放炮的故障可能为有个别缸的高压点火断火造成。 五、故障检查步骤 1.检查气瓶压力为 9bar正常，液体控制阀打开正常。 2.使用点火正时枪对点火正时进行测量，为 16度正常。 3.使用安装有 OH2.2诊断软件的电脑进入发动机控制系统进行测试，未发现故障码，NGP（燃气压力）为 8.1bar正常。检测数据流，在原地怠速运转时显示，进气压力 31Kpa，增压压力 101Kpa等各项参数基本正常。使用了软件系统中的点火喷嘴诊断模式，
8、对各缸高压点火和各燃气喷嘴进行人为切断实验并观察转速下降值，发现基本均衡，未有特别明显失效的情况。另外，还使用了诊断模式中的节气门和废气控制阀，分别进行测试均正常。 4.将诊断线延长安装至车内，连接上电脑后进行路试。行驶中间随着发动机负荷的改变，增压压力会上升至 210Kpa，其余各项参数也未有明显超标现象。但是，在行驶中确实存在着一冲一冲的现象，特别是发动机大负荷时这种现象更加明显。另外该车加速也不畅，感觉发闷。判断为存在断火或某个缸点火不良情况。 5.为了准确读取每个缸的点火参数，使用了示波器对各缸的次级点火进行了测量。使用的是深圳元征公司生产的 KES-200型便携式发动机诊断仪，该仪器
9、具有示波功能。连接好检测线束后（注意，该型仪器使用的是 12V电源） ，进入点火分析系统功能中的独立点火诊断模块。选择了单汽缸模式进行测试（在某些示波仪上可以多汽缸进行同时检测和对比，更加便捷） ，进入次级点火诊断模块，将次级信号电缆一端接在点火高压线上，另一端与示波仪的 CH2端口连接，同时将 CH5端口接地。启动发动机怠速运转，分别测试不同的汽缸，测试结果如下：单位 KV。 由于没有标准参数对比，仅在资料中查到该型发动机点火电压一般为 1530KV，对比实测参数 2缸严重偏低，一般击穿电压偏低的情况是该缸的缸线或火花塞存在绝缘不良、火花塞间隙过小（过高是该缸存在开路或阻值太大） 。拆检 2
10、缸火花塞发现该缸火花塞端部潮湿发黑，明显燃烧不良。更换了该缸的缸线火花塞，电压上升至 16KV的正常值。另外，测过 WP6NG240E40型的其它车辆发现击穿电压在 20KV以上，这可能与每台车的功率及当时的工况有密切的联系。 6.进一步检查发现，该发动机的信号发生器严重漏油，拆下相位传感器发现上面全是油泥。拆下信号发生器后盖对内部进行了清理后装复。7.再次将诊断线延长安装至车内，连接上电脑后进行路试。通过发动机曲线图我们看到在加速时仍存在非常多的锯齿波，可以判断为点火系统仍有断火现象，判断应为有个别点火线圈性能不良存在断火。 通过逐缸更换点火线圈进行路试，最后更换了 2缸线圈后，路试正常，动力充足，发动机转速曲线也十分平顺了。 五、故障分析与总结 该车的故障为综合故障，最终分析认为该车的行驶发冲故障应为 2缸点火不良断火造成，而信号发生器过脏造成了该车相位传感器的信号存在偏差造成发动机发闷加速不畅的故障。另外，通过该车的诊断，我们也认识到检测设备在现代汽车诊断中的重要作用。特别是使用电脑实时监测发动机数据流，通过示波器监测各传感器及点火的波形对判断故障部件有极大的帮助，起到事半功倍的作用。 参考文献 1 潍柴天然气发动机维修手册 Q/WCQTG0015. 2 查特 LNG气瓶使用说明书. 3 LNG 车用供气系统操作、使用规范.
