LNG 客車燃?xì)鈬娚淦鞯摹?+2”故障診斷法及手動清洗操作規(guī)范

江蘇龍捷汽車服務(wù)常州有限公司 王曉昀，喬 森

近年來，國家大力提倡節(jié)能減排和低碳發(fā)展的政策，推動了清潔能源天然氣業(yè)務(wù)快速發(fā)展。目前，常州公路運輸集團有限公司使用的均為LNG（Liquefied natural gas）客車，車輛使用濰柴動力總成，發(fā)動機的主要型號為濰柴WP10NG、濰柴WP7NG和濰柴WP6NG，這些發(fā)動機均匹配WOODWARD（伍德沃德）公司的OH2.X 型LNG燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)。在使用過程中這些車輛經(jīng)常會發(fā)生發(fā)動機無法起動或起動困難、怠速不穩(wěn)、動力不足、燃?xì)庀倪^大、排氣有異味等故障。通過對大量車輛的診斷與維修，我們發(fā)現(xiàn)，雖然造成這些故障的原因可能多種多樣，但是70%以上是由燃?xì)庥嬃块y（FMV，圖1）上的燃?xì)鈬娚淦鳎▓D2）故障造成的。

1 LNG客車燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)介紹

查看WOODWARD OH2.X燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)（圖3）可知，減壓后的天然氣經(jīng)熱交換器和燃?xì)夤?jié)溫器后被加熱到合適的溫度范圍，然后進入燃?xì)庥嬃块y。燃?xì)庥嬃块y根據(jù)不同的發(fā)動機型號分別配有8個、10個和12個燃?xì)鈬娚淦?，這些燃?xì)鈬娚淦鞣?組平行布置，每個噴射器對應(yīng)1個驅(qū)動器。在正常工況下，燃?xì)鈬娚淦魇且来屋喠鲊娚涞?；在特殊工況下（如急加速），燃?xì)鈬娚淦鲿瑫r噴射以增加燃?xì)鈬娚淞?，加快系統(tǒng)反應(yīng)速度。燃?xì)庥嬃块y的工作電壓是16 V～32 V。每個燃?xì)鈬娚淦鞯姆逯惦娏魇? A，維持電流是1 A。

根據(jù)發(fā)動機運行工況，ECU調(diào)整燃?xì)鈬娚淦髅}寬占空比，控制燃?xì)鈬娚淞?，保證發(fā)動機在設(shè)定的空燃比下運行。通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析和實際使用維修的經(jīng)驗，由于燃?xì)鈬娚淦髟诎l(fā)動機工作過程中以極高的頻率運轉(zhuǎn)，其中的任何雜質(zhì)（如發(fā)動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的各類積炭、結(jié)焦）都會使噴射器損壞或工作不良，所以燃?xì)鈬娚淦饕恢笔菗p壞頻率較高，故障現(xiàn)象較多的部件。為此我們總結(jié)出了一套快速、高效、經(jīng)濟的燃?xì)鈬娚淦鳌?+2”故障診斷法，下面作具體闡述。

圖1 燃?xì)庥嬃块y

圖2 燃?xì)鈬娚淦?/p>

2 燃?xì)鈬娚淦鳌?+2”故障診斷法

燃?xì)鈬娚淦鳌?+2”故障診斷法主要分為儀器診斷法和拆檢診斷法，其中儀器診斷法分為WOODWARD公司專用ToolKit診斷軟件診斷法和其他儀器的診斷法；拆檢診斷法分為燃?xì)鈬娚淦髑逑丛囼炁_診斷法和簡易檢測工具診斷法。掌握這些診斷方法有助于提高LNG客車燃?xì)鈬娚淦鞴收显\斷的快速性和準(zhǔn)確性，減少客車的在廠檢修時間，節(jié)省大量維修成本。

圖3 WOODWARD OH2.X燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)

2.1 儀器診斷法

2.1.1 WOODWARD公司專用ToolKit診斷軟件診斷法

WOODWARD OH2.X燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)具有以下技術(shù)特性：電控噴射，進氣總管預(yù)混合；電子節(jié)氣門控制；增壓壓力閉環(huán)控制；空燃比閉環(huán)控制；可以稀薄燃燒，能夠達到歐四及以上排放標(biāo)準(zhǔn)。該控制系統(tǒng)配備了自診斷系統(tǒng)，能實時監(jiān)控車輛的工作狀態(tài)，及時診斷并通過發(fā)動機故障燈報警。

WOODWARD公司專門開發(fā)ToolKit診斷軟件來對發(fā)動機運行參數(shù)進行監(jiān)控和故障診斷。圖4所示為該診斷軟件的標(biāo)準(zhǔn)化中文界面。

連接上安裝有診斷程序的筆記本電腦，接通點火開關(guān)，進入診斷界面。在診斷界面上有個燃?xì)鈮毫?shù)值顯示（標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)鈮毫?.2 bar，1 bar=100 kPa），觀察軟件頁面上天然氣壓力數(shù)值是否會迅速減小，若數(shù)值會減小，甚至減小到0 bar～1 bar，我們可以判斷有燃?xì)鈬娚淦鞔嬖趦?nèi)漏氣現(xiàn)象（針閥卡在常開位置），大量燃?xì)庵苯舆M入發(fā)動機，造成混合氣嚴(yán)重過濃，發(fā)動機不能起動。

圖4 ToolKit診斷程序的標(biāo)準(zhǔn)化中文界面（截屏）

若發(fā)動機出現(xiàn)動力下降、怠速不穩(wěn)等現(xiàn)象，且存儲故障代碼951～959或961～969，表示某個噴射器或其線路有故障?？墒褂肨oolKit診斷軟件內(nèi)的“噴射器-診斷測試”模塊，逐個切斷噴射器來判斷是哪個噴射器存在故障。若存儲故障代碼441、451、461、471，可通過觀察ToolKit診斷軟件內(nèi)閉環(huán)修正系數(shù)及自適應(yīng)表（圖5）來進一步判斷故障。系數(shù)為正數(shù)代表該工況混合氣??；系數(shù)為負(fù)數(shù)代表該工況混合氣濃。一般情況下系數(shù)如果大于0.2或小于-0.2，此時燃?xì)庀脑黾?，但發(fā)動機故障燈不亮，需檢查燃?xì)鈬娚淦魇欠翊嬖诳臀蹞p的現(xiàn)象，并清燃?xì)庀磭娚淦?；?dāng)系數(shù)大于0.3或小于-0.3時，故障現(xiàn)象較為明顯（燃?xì)庀姆浅４?，?yán)重時會發(fā)生怠速游車、排氣有異味），此時發(fā)動機故障燈將點亮，一般這種情況是某個燃?xì)鈬娚淦魍耆Я恕?/p>

2.1.2 其他儀器的診斷方法

在實際診斷中主要是借助萬用表、測試筆等儀器進行測試。如果發(fā)動機無法起動，燃?xì)鈬娚淦鳠o燃?xì)鈬姵?，需要使用萬用表檢測燃?xì)鈬娚淦魇欠裼?4 V供電電壓，如無電壓，需檢查燃?xì)鈬娚淦鞴╇娙劢z、繼電器和線路等是否正常，然后測量單個燃?xì)鈬娚淦鞯碾娮瑁ㄕＪ覝叵码娮铻? Ω～10 Ω），如果阻值不在規(guī)定范圍內(nèi)，一般為燃?xì)鈬娚淦骶€圈短路、虛接或斷路，需要更換燃?xì)鈬娚淦?，如阻值正常，可在相?yīng)噴射器的接線端導(dǎo)線連接器上跨接一個LED試燈，接通點火開關(guān)，查看LED燈是否閃亮，如不閃亮需測量有無24 V供電電壓。常見的故障原因有導(dǎo)線連接器損壞、端子退縮、線路斷路等。

2.2 拆檢診斷法

通過對LNG燃?xì)鈬娚淦鞴收显\斷，可以發(fā)現(xiàn)燃?xì)鈬娚淦鞴收铣贁?shù)由線路故障或燃?xì)鈬娚淦鞯木€圈損壞造成外，絕大多數(shù)是由燃?xì)鈬娚淦鞣e炭、結(jié)焦或內(nèi)部雜質(zhì)導(dǎo)致燃?xì)鈬娚淦鳟惓Ｄp造成的。

圖5 診斷軟件內(nèi)閉環(huán)修正系數(shù)及自適應(yīng)表（截屏）

燃?xì)鈬娚淦鹘Y(jié)構(gòu)（圖6）與一般轎車上使用的燃油噴射器結(jié)構(gòu)相似，都是由濾網(wǎng)、導(dǎo)線連接器、電磁線圈、復(fù)位彈簧和針閥等組成的，所以燃?xì)鈬娚淦鞯那逑春途S修方法與燃油噴射器類似。根據(jù)各維修企業(yè)的設(shè)備條件，目前可采取以下方案對燃?xì)鈬娚淦鬟M行單個檢測。

圖6 燃?xì)鈬娚淦鹘Y(jié)構(gòu)

2.2.1 燃?xì)鈬娚淦髑逑丛囼炁_診斷法

燃?xì)鈬娚淦髑逑丛囼炁_（圖7）與燃油噴射器試驗臺結(jié)構(gòu)和原理均相似，不同的地方在于燃?xì)鈬娚淦鞯尿?qū)動電壓是24 V，燃油噴射器的驅(qū)動電壓是12 V。目前，市場上已經(jīng)有各種試驗臺在售，使用時只需按照設(shè)備說明進行操作即可。

圖7 燃?xì)鈬娚淦髑逑丛囼炁_

2.2.2 簡易工具診斷法

對維修臺次較小的企業(yè)，可采取自制簡易測試裝置（圖8）來檢測。使用時將連接管接到燃?xì)鈬娚淦鬟M氣口，施加6 bar～8 bar氣壓，測試燃?xì)鈬娚淦饔袩o泄漏（可放入清水觀察是否冒氣泡）。使用簡易試驗開關(guān)，接通24 V電源，檢查是否有斷路的燃?xì)鈬娚淦鳌?/p>

圖8 自制簡易測試裝置

3 故障案例解析

故障現(xiàn)象一輛蘇州金龍海格KLQ6125客車，搭載濰柴WP10NG發(fā)動機，匹配WOODWARD公司的OH2.X 型LNG燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)。該車發(fā)動機無法起動。

故障診斷首先觀察駕駛?cè)藘x表臺處顯示屏，顯示有燃?xì)?，LNG儲液鋼瓶上的壓力表顯示鋼瓶內(nèi)壓力為11 bar，壓力正常。連接安裝有ToolKit診斷軟件的故障檢測儀，接通點火開關(guān)，顯示燃?xì)鈮毫? bar，正常。拆下燃?xì)庥嬃块y連接到混合器的出氣管（注意安全，不能有明火），起動發(fā)動機，管內(nèi)有燃?xì)鈬姵?。拆下任意氣缸的火花塞，連上分缸線，起動發(fā)動機，高壓點火正常。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，燃?xì)鈮毫υ诮油c火開關(guān)時顯示為9 bar，但是一會兒就下降至1 bar，由此推斷某個部位存在漏氣現(xiàn)象，結(jié)合發(fā)動機無法起動的故障現(xiàn)象分析，懷疑有燃?xì)鈬娚淦麽橀y卡死在常開位置。使用診斷軟件內(nèi)的燃?xì)鈬娚淦髑袛鄿y試程序測試并打開發(fā)動機轉(zhuǎn)速波形圖，發(fā)現(xiàn)在切斷4號燃?xì)鈬娚淦鲿r發(fā)動機轉(zhuǎn)速無變化，由此推斷該燃?xì)鈬娚淦鲹p壞。

故障排除更換4號燃?xì)鈬娚淦骱笤囓嚕收犀F(xiàn)象沒有再出現(xiàn)，故障排除。

故障分析雖然有燃?xì)膺M入氣缸，且有高壓點火，但是，由于4號燃?xì)鈬娚淦鞔嬖卺橀y卡死現(xiàn)象，造成大量的LNG氣體未經(jīng)計量就進入氣缸內(nèi)部，導(dǎo)致混合氣嚴(yán)重過濃，發(fā)動機便不能起動了。

4 手動清洗燃?xì)鈬娚淦鞑僮饕?guī)范

濰柴對燃?xì)鈬娚淦饔袑Ｓ玫牟徊鸾馇逑丛O(shè)備，ToolKit診斷軟件內(nèi)有相對應(yīng)的清洗程序，通過實踐，發(fā)現(xiàn)該清洗程序效果一般，所以我們現(xiàn)在都采取拆卸后分解清洗的方法。

4.1 拆裝方法

（1）從車上拆下燃?xì)庥嬃块y總成。

（2）使用6.3 mm內(nèi)六角扳手拆卸燃?xì)庥嬃块y總成上固定上下殼體的內(nèi)六角螺栓。

（3）分離上下殼體（不能使用金屬硬物敲擊，可以使用木錘或橡膠錘）。

（4）依次取下所有燃?xì)鈬娚淦鳎▓D9），并按順序放置。

圖9 拆解燃?xì)庥嬃块y總成

（5）安裝時在燃?xì)鈬娚淦鲀啥薕形圈處涂抹凡士林，依次安裝燃?xì)鈬娚淦鳌?/p>

（6）安裝上下殼體，緊固內(nèi)六角螺栓。

4.2 清洗方法

（1）使用專用超聲波清洗機和清洗液（圖10）進行清洗，將燃?xì)鈬娚淦鞣胖迷谇逑醇苌?，加入清洗液，進行清洗。

圖10 專用超聲波清洗機和清洗液

（2）對維修量較小的單位，可使用自制的簡易燃?xì)鈬娚淦髑逑囱b置（圖11），用化油器清洗劑進行清洗。清洗時，將清洗頭一端連接燃?xì)鈬娚淦鬟M氣口，另一端連接化油器清洗劑。供電線與燃?xì)鈬娚淦鹘泳€柱連接，另一端與蓄電池24 V電源連接，接通電源，同時向下按壓清洗頭，對燃?xì)鈬娚淦鬟M行手動清洗。清洗完成后需使用自制簡易測試裝置進行檢測。

圖11 自制簡易燃?xì)鈬娚淦髑逑囱b置

4.3 注意事項

（1）拆裝燃?xì)庥嬃块y時必須斷開點火開關(guān)、關(guān)閉LNG儲氣瓶出液閥，確保在拆卸時沒有燃?xì)鈬姵?，清洗時周邊不能有明火。

（2）安裝燃?xì)鈬娚淦鲿r，損壞的O形圈必須更換，且O形圈必須涂抹凡士林，嚴(yán)禁涂抹黃油、機油等作為潤滑劑。

（3）安裝完成后必須進行外部泄漏試驗，包括各燃?xì)鈬娚淦髋c殼體的上下連接處、進出氣管連接端等，不能存在漏氣現(xiàn)象（天然氣泄漏為重大安全隱患）。

（4）緩慢打開LNG儲氣瓶出液閥（開至最大后回旋1圈），起動發(fā)動機，連接故障檢測儀檢測，并使用ToolKit診斷軟件內(nèi)的燃?xì)鈬娚淦髑袛嗄Ｊ綔y試單個燃?xì)鈬娚淦魇欠裾！?/p>

5 總結(jié)

早期WOODWARD不提供相應(yīng)的燃?xì)鈬娚淦髋浼?，若單個燃?xì)鈬娚淦鲹p壞，則必須更換燃?xì)庥嬃块y總成（價格在6800元左右），現(xiàn)已能更換單個燃?xì)鈬娚淦?，價格不到300元，每年可為企業(yè)節(jié)約大量維修成本。

截至目前，我們已經(jīng)累計維修燃?xì)庥嬃块y100多個，節(jié)約維修成本50余萬元。在檢修LNG燃?xì)饪蛙嚨倪^程中，本著“科學(xué)診斷、合理維修”的原則，使用“2+2”故障診斷法能夠快速、準(zhǔn)確地檢查出燃?xì)鈬娚淦鞯墓收?，然后通過更換燃?xì)鈬娚淦骰謴?fù)燃?xì)庥嬃块y正常功能，為企業(yè)節(jié)約了大量的維修成本。