玉柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電氣原理與使用維護(hù)（續(xù)完）——玉柴天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用篇

周行卜

（一汽客車 （無錫）有限公司技術(shù)中心，江蘇 無錫 214177）

1 LNG客車前景看好

根據(jù)存儲(chǔ)方式的不同，車用天然氣可以分為CNG和LNG兩種。LNG是低溫液態(tài)，常壓存儲(chǔ)運(yùn)輸，所攜帶的有效燃料將比壓縮氣罐式天然氣加注車高出2～3倍，可減小燃料系統(tǒng)的尺寸及質(zhì)量，增大車輛有效載荷及一次加氣后的續(xù)駛里程。

由于續(xù)駛里程更長(zhǎng)，LNG客車受到行業(yè)的關(guān)注。LNG客車有三大優(yōu)勢(shì)：一是LNG的氣瓶與柴油車油箱體積相差不大，而CNG客車的氣瓶重、體積大，占用行李艙的空間大；二是LNG客車?yán)m(xù)駛里程長(zhǎng)，LNG氣瓶占行李艙不到一半的體積就能行駛600 km，CNG氣瓶占一半的行李艙體積卻只能行駛300～400km；三是安全性高，CNG壓力高達(dá)20MPa，而LNG在-170℃保存，保存壓力低。

CA6860URN80一汽公交大客車，是采用LNG低溫液態(tài)車用天然氣的客車，其整車電氣原理圖如圖1所示。

2 汽車用液化天然氣氣瓶及其供氣系統(tǒng)

2.1 電氣線路安裝布置注意事項(xiàng)

1）電氣線路的安裝、支撐、保護(hù)及固定，應(yīng)該能夠防止因震動(dòng)、沖擊、彎曲、磨損或腐蝕等方式造成的破壞，汽車設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮將液位計(jì)線、壓力變送器線與汽車的線束一起安裝，或者專門留出安裝固定的空間。

2）所有導(dǎo)線應(yīng)能滿足最大設(shè)計(jì)載荷需要，并設(shè)置電流過載保護(hù)裝置。

3）所有電氣線路的安裝應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離氣瓶的低溫空間 （由于閥門端在使用中會(huì)造成結(jié)冰），電氣線路與低溫管道的最小距離應(yīng)當(dāng)保持在20mm以上。

2.2 液化天然氣氣瓶及相關(guān)配件的存放

氣瓶及相關(guān)配件在存放期間應(yīng)當(dāng)按照以下規(guī)定：氣瓶所有閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)，保持原有干燥氮?dú)夥獯娴?.02～0.05MPa壓力， 嚴(yán)禁開啟任何閥門泄放內(nèi)部壓力。不得開啟氣瓶的抽真空接頭 （同時(shí)是外部外容器防爆口），否則氣瓶的真空將喪失，氣瓶將失去保溫作用。安全閥鉛封不得進(jìn)行破壞，除非氣瓶的貯存時(shí)間超過法規(guī)規(guī)定的安全閥定檢周期 （6～12個(gè)月），需要送往技術(shù)監(jiān)督部門進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，可由技術(shù)監(jiān)督部門進(jìn)行破壞。但是在安全閥拆卸后應(yīng)當(dāng)及時(shí)封堵該出口，否則會(huì)由于敞口導(dǎo)致空氣進(jìn)入，在使用過程中可能產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。檢測(cè)完畢后應(yīng)當(dāng)及時(shí)將安全閥裝回，安裝原則是從何處拆卸裝回何處；并用干燥、無油的氮?dú)獍凑諝馄裤懪埔?guī)定的壓力進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，然后把壓力泄放至0.02～0.05MPa 并進(jìn)行密封。

氣密性試驗(yàn)按照以下步驟進(jìn)行：①試驗(yàn)前應(yīng)當(dāng)對(duì)連接接頭進(jìn)行緊固；②試驗(yàn)時(shí)壓力上升應(yīng)當(dāng)緩慢，先將壓力升高0.05 MPa，保壓5 min以上；③對(duì)連接部分進(jìn)行檢漏，如果有泄漏，則緊固接頭；④壓力緩慢上升至0.8 MPa，然后按照每次增加0.16 MPa 逐次遞增至1.6 MPa， 保壓10 min， 不漏為合格。所有部件的防水膠帶以及防塵裝置不得隨意開啟，否則可能會(huì)因?yàn)榭諝獾倪M(jìn)入在使用過程中產(chǎn)生堵塞；由于粉塵顆粒的進(jìn)入，在使用過程中引起閥門泄漏、發(fā)動(dòng)機(jī)受損。所有部件應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離腐蝕環(huán)境，存放地點(diǎn)不能在露天。

3 車載液化天然氣氣瓶液位指示器

LNG液位指示器是專門針對(duì)LNG清潔能源汽車設(shè)計(jì)的，配合專用的LNG液位高度傳感器，用于測(cè)量LNG儲(chǔ)罐內(nèi)液位的有效體積，其功能類似于一般汽車上的油量表，其精度也和汽車油量表一致，不是能通用的液位測(cè)量裝置，更不是用于計(jì)量的液位計(jì)，不能進(jìn)行精確測(cè)量。

3.1 液位指示器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

液位指示器由3部分組成，即表頭、連接線、變送器，如圖2所示。汽車蓄電池分為12V和24V兩種，本液位計(jì)對(duì)24 V和12 V汽車能通用。當(dāng)汽車蓄電池的正負(fù)極與液位器的正負(fù)電源線正確連接后，液位器開始工作。變送器從傳感器中采樣出信號(hào)后，經(jīng)過內(nèi)部處理器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，并通過連接線傳送到表頭進(jìn)行顯示。為了保證本產(chǎn)品的使用壽命和安全，電源引線應(yīng)該接到汽車電源開關(guān)之后，即在汽車停止開動(dòng)或熄火后，應(yīng)使本產(chǎn)品處于斷電狀態(tài)。

3.2 傳感器安裝

傳感器的安裝示意圖如圖3所示 （安裝示意圖只是做為參考之用，具體安裝事宜由罐體設(shè)計(jì)決定）。

注意：①傳感器應(yīng)該與液面保持垂直狀態(tài)；②傳感器與罐體的連接應(yīng)該可靠，并使傳感器外殼和罐外殼接通 （搭鐵）；③傳感器到Q9插座的引線長(zhǎng)短要盡量做到一致；④Q9插座處要密封處理，避免液體溢出；⑤Q9插座處應(yīng)該處于比較干燥的位置，避免出口結(jié)冰對(duì)信號(hào)的影響。

3.3 變送器及顯示表安裝

如圖4所示，將LNG罐安裝好后，根據(jù)LNG罐和顯示表在車上的位置，將連接線安裝在變送器和顯示表之間。變送器已經(jīng)安裝在罐體上，表頭的位置具體由車上的安裝位置給出，連接線安裝應(yīng)注意安裝可靠，線應(yīng)和車體保持相對(duì)固定，不應(yīng)在行駛過程中出現(xiàn)松動(dòng)或者被拉扯的情況。注意：連接線航空插頭應(yīng)放在變送器端，方形插頭應(yīng)拉到表頭一端。

將變送器的Q9電纜接頭插入罐體上傳感器的Q9接口，連接時(shí)應(yīng)保證連接處干燥，并絕對(duì)防水。將變送器另一端電纜的航空插頭和連接線的航空插頭連接到一起，并擰緊航空插頭的連接螺絲。注意：接好后應(yīng)將航空插頭固定在罐體上。

將表頭固定在車體表盤附近，使駕駛?cè)藛T便于看到，然后將表頭上方形八芯插座與連接線的方形八芯插座連接。注意：應(yīng)使插頭和插座連接緊密，不應(yīng)有松動(dòng)感。

將表頭上的電源線接到車上的24 V或12 V電源開關(guān)，檢查連線無誤后，接通電源，檢查是否顯示正常。注意：表頭上紅色帶熔斷絲的線應(yīng)接電源正極，而黑色或藍(lán)色線應(yīng)接電源負(fù)極。

注意：安裝或維修時(shí)，當(dāng)需要拔插連接線航空插頭時(shí)，應(yīng)先斷開電源，再進(jìn)行斷開或接入工作，等工作完畢后再接通電源！

3.4 使用說明

當(dāng)安裝完畢后，只要接通車內(nèi)儀表的電源，液位計(jì)即開始工作。正常工作時(shí)，應(yīng)先顯示000，大約等待十秒鐘后，開始正常顯示當(dāng)時(shí)的體積 （單位： L）。

由于本儀器是通過車載LNG罐內(nèi)液體高度來計(jì)算有效容積的，因此，在行駛過程中，如遇車行駛顛簸或上下坡時(shí)，因?yàn)楣迌?nèi)液體運(yùn)動(dòng)，使得液晶屏上數(shù)據(jù)顯示不準(zhǔn)確 （上下波動(dòng)），屬于正常情況，待車運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)會(huì)恢復(fù)正常顯示。

警告：當(dāng)液位指示器顯示到零附近時(shí)，駕駛員應(yīng)及時(shí)回加液站加液，否則很可能會(huì)發(fā)生無液而停車在路上的情況。

注意：如果變送器或連接處進(jìn)水，會(huì)導(dǎo)致液位計(jì)產(chǎn)生異常，因此在日常清潔保養(yǎng)時(shí)應(yīng)注意要讓變送器和連接處保持潔凈和干燥。

3.5 常見故障與維修

液位計(jì)的常見故障與維修如表1所示。

表1 液位計(jì)的常見故障與維修

4玉柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用車型——CA6860URN 80公交客車

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)電控EPR系統(tǒng)功能

整車廠和發(fā)動(dòng)機(jī)廠確認(rèn)了玉柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控EPR系統(tǒng)的系統(tǒng)功能，如表2所示。

表2 玉柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控EPR系統(tǒng)功能

4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)和整車線束及其接口要求

4.2.1 線束形式

1）線束及插接件 發(fā)動(dòng)機(jī)采用獨(dú)立的線束 （出廠時(shí)已裝配在發(fā)動(dòng)機(jī)上）；發(fā)動(dòng)機(jī)線束通過一套雙方約定的插接件 （稱主插接件）與整車線束相連接。

2）主插接件 整車線束部分主插接件包括整車接口Ⅰ、整車接口Ⅱ，型號(hào)由玉柴指定。

4.2.2 整車線束

1）控制器ECU電源 整車提供，額定電壓24V，允許波動(dòng)范圍18～32V，帶20A熔斷絲。

2）主繼電器電源 整車提供，24 V，控制發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器電源。

3）主繼電器控制 由控制器通過主繼電器控制控制器的工作電源，整車負(fù)責(zé)提供該主繼電器及相關(guān)的線束制作，應(yīng)選擇品質(zhì)可靠的繼電器 （30A）。

4）電源負(fù)極 ECU負(fù)極通過機(jī)體、編織銅帶、底盤與24 V蓄電池負(fù)極相連，整車負(fù)責(zé)相關(guān)的線束制作。具體接線方法參照原理篇圖8。

5）點(diǎn)火開關(guān)信號(hào) 與點(diǎn)火鑰匙ON檔連接，整車負(fù)責(zé)相關(guān)的線束制作，具體接線方法參照原理篇圖8。

6）診斷接口 用于整車標(biāo)定與故障診斷。玉柴提供插接件型號(hào)，汽車廠負(fù)責(zé)相關(guān)線束的設(shè)計(jì)及布局。為方便維修、診斷，診斷接口必須放在載貨汽車的前門副駕位置或者客車前門旁邊的整車電路控制盒里面，并在面板盒以及插接件上做好醒目標(biāo)志。診斷接口的安裝位置如圖5所示。

7）故障指示燈當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，故障指示燈閃爍，以提示駕駛者進(jìn)行維修。若故障指示燈選用發(fā)光二極管，必須在其電路中串一個(gè)5 kΩ的電阻。故障指示燈一般安裝在儀表板上，通過整車插接件與控制器連接。整車廠提供指示燈及負(fù)責(zé)相關(guān)的線束制作。要求工作電流＜100mA。

8）故障診斷請(qǐng)求開關(guān) 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，接通此開關(guān)，故障指示燈將以一定的閃爍頻率輸出故障閃碼，駕駛員或維修人員可以通過讀取該故障閃碼并查詢故障手冊(cè)，了解發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)生的故障類型及處理方法。整車廠提供開關(guān)及負(fù)責(zé)相關(guān)的線束制作。

9）電子油門踏板 電子油門踏板反映駕駛員的動(dòng)力要求。其可靠性將極大地影響整車駕駛安全性。玉柴提供油門踏板、安裝圖紙和電子油門插接件型號(hào)。

10）空調(diào)請(qǐng)求開關(guān) 當(dāng)需要使用空調(diào)時(shí)，接通此開關(guān)，與車輛空調(diào)離合器控制信號(hào)聯(lián)動(dòng)，通過整車插接件與控制器連接。整車廠提供開關(guān)及負(fù)責(zé)相關(guān)的線束制作。開空調(diào)后怠速提升到780r／min。

4.2.3 整車線束插接件 （基本型）

1）整車線束端 （主插接件）

車輛接口Ⅰ （圖6）：10 pin插接件。①插接件：G6800-3823051 Delphi15326661 1；②端子：G6800-3823055 Delphi15304732 4；③端子：G6800-3823052 Delphi 15304731 6；④防水塞：G6800-3823056 Delphi 15366067 4；⑤防水塞：G6800-3823053 Delphi 15366066 6。

車輛接口Ⅱ （見圖6）：8 pin接插件。①插接件：G6800-3823041 Delphi 15326655 1；②端子：G6800-3823052 Delphi 15304731 8；③防水塞：G6800-3823053 Delphi 15366066 8。

2）電子油門插接件 （車輛線束端，隨電子油門踏板）

電子油門插接件如圖7所示，主要包括：①接插件：G3900-1115091 AMP 174262-2 1；②鎖扣：G3900-1115092 AMP 174263-7 1；③端子：G3900-1115093AMP 171662-1 5；④防水塞：G3900-1115094 AMP172888-25。

3）診斷及標(biāo)定插接件 （車輛線束端）

診斷及標(biāo)定插接件如圖8所示，主要包括：①插接件：G6800-3823061 Delphi 12015798 1；②端子：G6800-3823062 Delphi 12089188 4；③防水塞：G6800-3823063 Delphi 12015323 4。

4.2.4 整車線束布置

整車廠提供整車有關(guān)線束圖，玉柴對(duì)該線束設(shè)計(jì)進(jìn)行確認(rèn)，包括對(duì)國產(chǎn)插接件可靠性要求，考慮線束走向，應(yīng)防干擾 （如大電流突然接入使電壓降低波動(dòng)，電感接入使電壓波動(dòng)），電源要求為18～32 V。

1）整車線束所用導(dǎo)線的粗細(xì)必須符合玉柴提供的電路圖的要求。

2）線束的耐溫等級(jí)應(yīng)不低于125℃，同時(shí)具備良好的抗氧化能力。

3）每個(gè)插接件和電線的連接應(yīng)能承受90 N拉力而不松脫 （參考QC／T29106—2004）。

4）系統(tǒng)搭鐵和電源負(fù)極線接法、規(guī)格必須符合電路圖要求；禁止用較小截面的導(dǎo)線作搭鐵線。

5）ECU正極必須直接接至電源正極，ECU供電不受整車開關(guān)控制 （具體參照原理篇整車電路圖8）。

6）電子油門踏板導(dǎo)線必須使用屏蔽線，屏蔽層搭鐵牢固。

7）線束布置不允許在排氣管側(cè)，要求走向順暢，盡量減少纏繞，同時(shí)應(yīng)避開高溫區(qū)，可靠固定，并能防止磨損隱患；線束應(yīng)作好防水、防油措施。

8）整車線束與發(fā)動(dòng)機(jī)線束的連接須采用玉柴指定型號(hào)的插接件，所有插接件必須有防水、防油和防松措施。

9）布置發(fā)電機(jī)線束時(shí)，需保證發(fā)電機(jī)線束與發(fā)動(dòng)機(jī)線束分開，避免電磁干擾。

10）整車線束和燃?xì)夤苈凡荒芙壴谝黄?，距離不小于100mm。

4.2.5 線束要求

1）線束可靠性要求 玉柴強(qiáng)調(diào)要保證整車線束可靠性，包括插接件、防水、防塵、防油污、防擦損等。設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到整車運(yùn)行幾年后的老化、污損等情況；線束的走向必須避開高溫區(qū)。

2）主繼電器要求 玉柴強(qiáng)調(diào)主繼電器電流與線徑的要求，要降低線路損失，保證控制器工作電壓。

3）故障指示燈要求 故障指示燈 （采用發(fā)光二極管）正確接線。

4）空調(diào)開關(guān) 是選裝件，要求使用空調(diào)離合器控制開關(guān)，空調(diào)壓縮機(jī)離合器結(jié)合時(shí)，高電平輸入控制器。

5）中冷后進(jìn)氣溫度 由于中冷后進(jìn)氣溫度對(duì)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)爆震、氣耗、動(dòng)力性影響較大，玉柴要求中冷后進(jìn)氣溫度最高不能超過70℃ （中冷后進(jìn)氣溫度與環(huán)境溫度的差值，即進(jìn)氣溫升＜30℃）。

5 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)YC4G180N-30（G2C）天然氣（LNG）的電氣原理圖與原理篇圖8 ECI系統(tǒng)6M、6J、4G系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)整車電路圖相同。其技術(shù)要求如下。

1）電路圖上所有插接件視圖方向如原理篇圖4所示，特殊注明 （車輛接口Ⅰ、車輛接口Ⅱ）除外。

2）所有導(dǎo)線推薦使用薄皮導(dǎo)線，線徑按原理篇圖8中標(biāo)注執(zhí)行，若無該線徑導(dǎo)線，可選用大一型號(hào)線徑代替。導(dǎo)線耐熱溫度為-40～120℃。

3）雙絞線絞合度要求按原理篇圖8中標(biāo)注執(zhí)行，為防止電磁干擾，部分零件使用屏蔽線。屏蔽線屏蔽層無特殊要求，屏蔽層搭鐵牢固。

4）所有插接件要求有防水、防油、防松措施。

5）圖中所標(biāo)插接件型號(hào)信息除特殊說明外，均指線束部分插接件。

6）車輛線束部分由汽車廠制作，玉柴根據(jù)配套協(xié)議提供電子油門踏板插接件，故障診斷接口插接件，車輛接口Ⅰ、車輛接口Ⅱ插接件給汽車廠。自動(dòng)變速器與整車線束連接方式由汽車廠自行設(shè)計(jì)、采購，圖中所標(biāo)型號(hào)僅供參考！

7）必須使蓄電池負(fù)極與底盤相連，并且電源負(fù)極、底盤、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體必須通過編織銅帶連接，使電路形成回路。

特別說明：①該電路圖為與發(fā)動(dòng)機(jī)配套的整車電路原理圖，僅適用于6M、6J、4G系列天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。②ECU必須保持常通電狀態(tài) （維修狀態(tài)除外），ECU電源正極線60A必須直接連接至電源正極（不能受整車電源開關(guān)控制），ECU電源負(fù)極線通過發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、底盤與電源負(fù)極相連。整車電源開關(guān)必須裝在正極電路中，否則不能實(shí)現(xiàn)ECU常通電。③維修開關(guān)只在整車需要維修時(shí)使用，維修開關(guān)直接連接至電源正極。④故障指示燈可采用普通燈泡或發(fā)光二極管，若采用發(fā)光二極管，則必須串聯(lián)一個(gè)電阻不小于5kΩ的電阻。⑤由于發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電流須通過發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體→底盤回流至電源負(fù)極，發(fā)動(dòng)機(jī)底盤必須與負(fù)極相連，并且發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體必須與底盤良好接觸。

［1］玉柴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)（ECI EPR系統(tǒng)）2010教程［Z］.