玉柴CNG发动机电控燃油喷射系统故障诊断及排除

1、广西玉柴机器股份有限公司研制的满足国3标准的yc6g电控天燃气cng单燃料发动机采用的是目前国内外较先进的电控燃气喷射系统。下面浅谈yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射系统的组成及故障的诊断排除。 x1 1ug  1.yc6gcng单燃料气体发动机工作原理及控制技术 9*xv ,yz8  高压的压缩天然气从储气钢瓶出来，经过天然气滤清器过滤后，通过高压电磁阀进入高压减压器，高压减压器的作用是将高压的压缩天然气（工作压力200bar30bar）经过减压加热将压力调整至7bar9bar。高压天然气在减压过程中由于减压膨胀，需要吸收大量的热量，为防止减压器结冰，须用发动机冷

2、却液在减压器里对燃气进行加热。经减压后的天然气进入电控调压器，电控调压器的作用是根据发动机运行工况精确控制天然气喷射量。天然气与空气在混合器内充分混合，进入发动机缸内，经火花塞点燃进行燃烧，火花塞的点火时刻由ecm控制，氧传感器即时监控排气管内尾气的氧浓度，推算出空燃比，ecm根据氧传感器的反馈信号和控制map及时修正天然气喷射量。另外,ecm对增压器的废气旁通阀的开度进行控制,使发动机的扭矩能满足使用要求。 vg1ma  -f'1d!l%  图1 yc6g（cng）单燃料气体发动机电控燃气喷射系统工作原理图增压压力的控制 |6zx yux  增压器能提供

3、一个和负荷相对应的增压压力,而增压器的废气旁通阀可通过经过涡轮的排气来调整增压压力。hdepr系统利用废气旁通控制阀提供一个空气压力，经过隔膜和推杆的推力传递来控制废气旁通阀的开度。整车给废气旁通控制阀提供的空气压力应为23.5psig，它有一个压力传感器监控着到隔膜的空气压力,这个压力需等于由ecm计算出来的wgp命令值。通过对增压压力的控制,保证了发动机具有良好的扭矩曲线及良好的瞬态性能。 d?1xv;  负荷的控制 2c_/t8  司机通过油门踏板传递一个电信号（油门位置命令）给ecm后，ecm将其转换成一个负荷百分比命令。然后计算出要达到此负荷需要的map目标和ti

4、p目标。ecm控制电子节气门开度和废气旁通阀开度使实测的map值达到map目标。然后节气门进行调整，校正节气门前后的压差，使tip实测值达到tip的目标值，在调整节气门的过程中不断调整废气旁通阀的开度，保持map的实测值和目标值一致。 5t-dvygu  燃料的控制 fy-n u  hdepr系统通过控制电控调压器出口的燃料压力来控制发动机的燃料供应量。epr里有一个芯片，它接收从ecm传来的燃料压力指令，同时epr内的压力传感器测出这个压差的实际值，并把这个燃料压差情况传递给ecm。然后epr内的电机驱动调压器内膜片和杠杆来调整epr出口压差值，使这个压差满足ecm指令要

5、求。同时ecm通过氧传感器测量尾气中氧浓度，从而测量混合气空燃比。发动机控制系统不断修正天然气的供应量，实现全工况闭环控制，精确控制空燃比，使天然气在缸内燃烧最优化。 b$fe  >xjh!w<pb  图2yc6g（cng）发动机气路走向流程图图3 燃料系统控制流程图2.yc6gcng发动机电控燃气喷射装置主要系统组成 pxv qd#!  装置主要由四个系统组成，其中燃料供给系统主要由各种控制阀类组成包括高压燃料切断电磁阀、高压减压器、低压电磁阀、电控调压器（epr）、混合器、电子节气门等。点火系统主要由点火线圈、火花塞、点火线圈胶套等组成。而增压压力

6、控制系统则包括废气旁通控制阀、防喘振阀、空气调压器等。此外电控系统，由电子控制模块、各类传感器、执行器等组成。3.yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射装置燃料供给系统主要零部件作用、工作原理及安装要求 f r?xqc  3.1高压燃料切断阀部件： ug1n4x3fkn  作用：按ecm指令将来自天燃气瓶的燃料及时切断或恢复燃料供给。 ':jscesb  工作原理：由ecm供电控制电磁线圈工作驱动阀芯动作，来控制高压燃料切断阀开通或闭合，使气路处于开、闭状态。停机后处于常闭状态。 >pbp:s1f4>  安装要求：此阀只需按照零件

7、上标记的方向进行cng高压管路的连接。进气端联接气瓶过来的管路，出气端联接高压减压器。为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位漏气，安装该接头时，必须使用螺纹密封胶（如乐泰262），并且锁紧接头使铜垫略有变形，有效密封。 c%l+<wpxo  3.2高压减压器 exde?j  作用：将高压天然气通过节流和加热，使高压的压缩天然气减压并稳定至7bar9bar的低压天然气。 z:2a_a tm  工作原理：通过压力膜片克服弹簧阻力，带动杠杆，调整节流孔的流通面积，从而控制减压后的天然气压力。 |a,% mw  安装要求：首先减压器进气接头螺纹部

8、分必须使用螺纹密封胶，并且使用铜垫进行密封。其次减压器出气接头使用o形圈进行密封，出气接头与低压电磁阀，低压电磁阀与电磁阀出气接头采用锥螺纹连接，安装时必须使用螺纹密封胶。第三，高压减压器背面有一接头，接进气总管的两个反馈压力管的任一个。高压cng的入口，接高压电磁阀出口加热水接头,无方向要求。其中1个接发动机节温器前热水做为入水，另一个接水泵进水口前（低压端）。两根水管与发动机的冷却水循环水路连通，安装水管时请锁紧环箍，以免漏水。减压后的cng出口,通过一根压缩软管,接低压燃料切断入口。第四，高压减压器必须通过一根压力反馈管与进气管连接，目的是为了根据工况控制调压器出口压力。第五，减压调节器

9、应安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，但不应直接安装在发动机上，所以减压调节器必须安装在汽车（底盘）大梁上。设计减压调节器支架时，应注意减压调节器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。否则加热水不能流经减压器，导致减压器结冰冻裂。 cx:0man  3.3低压电磁阀部件 szhw)0  作用：按ecm指令将来自高压减压器内的燃料及时切断或恢复燃料供给。 +%ef  工作原理：由ecm供电控制电磁线圈工作驱动阀芯动作，来控制低压电磁阀开通或闭合，使气路处于开、闭状态。停机后处于常闭状态。 x*w_lh.  安装要求：首先安装低压电磁阀时，为保证电磁阀正常

10、工作，必须保证线圈部分竖直向上，安装时请注意电磁阀上所标明的气流方向。其次为有效防止低压电磁阀进气接头与低压电磁阀结合部位漏气，安装该接头时，必须使用螺纹密封胶有效密封。第三，低压电磁阀安装在电控调压器天然气入口处。3.4电控调压器部件（epr阀） q9<pe  作用：电控调压器是受ecm控制的执行器中关键器件，它实质是一个电子控制的压力调节器，用以控制天然气喷射量。在它的内部有一个由微机处理器控制的大马力的高速电机，微处理器通过can和ecm连接输送信息。epr有两个功能，：一是将天燃气的压力降低;二是控制epr出口的燃料压力。epr内有一个压力传感器，用来测量epr燃料出口

11、和混合器入口处空气的压力差。 ubm l:qv  工作原理：该零件内部有一控制芯片，该控制芯片接受来自ecm的控制指令，通过调整电磁阀控制天然气气量，从而实时有效控制空燃比。 0ep  安装要求：首先应避免高频振动。该零件自带减震软垫，切勿自行行拆卸。电控调压器出气口中心水平高度不能低于混合器进气中心高度，电控调压器天然气出气口离混合器天然气进气口距离要求控制在500mm以内。 |-bmq|  3.5混合器部件 &&daqg4ha  作用：将天然气和中冷后的空气充分混合，使燃烧更充分、柔和。有效减少有害排放物nox和降低排气温度。 wig

12、s1  工作原理：该混合器是空气/燃料等比例式混合器。它通过发动机的空气流量来决定它内部的膜片的开合大小，进而控制经过膜片的燃气流量。在任何运转状态下，都能较精确地控制空气/燃料混合物的比例。 o?=yyj  安装要求：调压器出气管安装在混合器天然气入口处，安装时锥螺纹部分必须使用螺纹密封胶以防止漏气。将混合器垫片、混合器垫片安装在混合器接管、混合器接管与混合器的结合面，注意拧紧螺栓以防止漏气。 +i$,y&>  3.6电子节气门 4m:d8&d_m  工作原理及作用：通过控制蝶阀的开度，控制进入缸内的混和气的量，从而控制发动机的转

13、速和负荷。驾驶者通过油门踏板，将动力需求传送给ecm，ecm接收到油门踏板信号后，根据发动机运行工况控制电子节气门开度。通过控制蝶阀开度，控制怠速转速和调速特性曲线。 'xp&u<(f  安装要求：安装电子节气门时，驱动电机轴线必须保持水平方向。过节流和加热，使高压的压缩天然气减压并稳定至7bar9bar的低压天然气。 %a$5mi  工作原理：通过压力膜片克服弹簧阻力，带动杠杆，调整节流孔的流通面积，从而控制减压后的天然气压力。 b xjwbuk  安装要求：首先减压器进气接头螺纹部分必须使用螺纹密封胶，并且使用铜垫进行密封。其次减压器出气

14、接头使用o形圈进行密封，出气接头与低压电磁阀，低压电磁阀与电磁阀出气接头采用锥螺纹连接，安装时必须使用螺纹密封胶。第三，高压减压器背面有一接头，接进气总管的两个反馈压力管的任一个。高压cng的入口，接高压电磁阀出口加热水接头,无方向要求。其中1个接发动机节温器前热水做为入水，另一个接水泵进水口前（低压端）。两根水管与发动机的冷却水循环水路连通，安装水管时请锁紧环箍，以免漏水。减压后的cng出口,通过一根压缩软管,接低压燃料切断入口。第四，高压减压器必须通过一根压力反馈管与进气管连接，目的是为了根据工况控制调压器出口压力。第五，减压调节器应安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，但不应直接安装在

15、发动机上，所以减压调节器必须安装在汽车（底盘）大梁上。设计减压调节器支架时，应注意减压调节器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。否则加热水不能流经减压器，导致减压器结冰冻裂。4、yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射装置点火系统主要零部件作用工作原理及安装要求 rcc5_w  =nmwx|n  k3iq/jaq  图4 点火系统工作图4.1点火线圈 ess$th)d  作用：接收来自ecm点火指令，产生高电压并将高电压传递给火花塞，产生火花，点燃天燃气。点火线圈能根据ecm指令控制点火时刻，使发动机实现低排放、低气耗。该车采用的是独立点火方式，每一个

16、气缸由一个独立的点火线圈控制点火。 u3v5|q  安装要求：安装时拧紧点火线圈安装螺栓，以保证点火线胶套弹簧与火花塞头部紧密接触。由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹簧与火花塞头部易受热氧化，导致接触部位电阻过大，分压作用过大导致火花塞点火能量降低，严重时会导致失火。所以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部与点火线圈弹簧结合部涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。 piae6,*  4.2火花塞 f)*bx  作用:接收来自点火线圈的高电压，产生电火花，点燃进入气缸内的混合气。 pmjmf &

17、#160;安装要求:安装时拧紧火花塞，拧紧力矩：30n.m.拧紧火花塞必须使用专用火花塞套筒，由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹簧与火花塞头部接触的部位受热氧化，导致接触部位电阻过大，分压作用过大导致火花塞点火能量降低，严重时会导致失火。所以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。 "x vizvr  安装要求：安装时拧紧点火线圈安装螺栓，以保证点火线胶套弹簧与火花塞头部紧密接触。由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹簧与火花塞头部易受热氧化，导致接触部位电阻过大，分压作用

18、过大导致火花塞点火能量降低，严重时会导致失火。所以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部与点火线圈弹簧结合部涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位应该涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之间漏电。5、yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射装置进气压力控制系统主要零部件作用工作原理及安装要求 ,f2oo?l  5.1废气旁通控制阀 k6t"98  工作原理及作用：通过控制废气旁通控制阀的占空比，控制废气旁通阀的出口压力，从而控制发动机的增压压力。采用该技术能有效提升发动机低速扭矩，满足公交车频繁起步的工作要求。 c )lg+k  安装

19、要求:安装在散热条件较好的低温区，保证零部件可靠性。废气旁通控制阀旁通阀压力源进口,整车的8公斤气压减至1.6公斤后进入；接空气调压器出口旁通阀放气口，不允许被堵塞，接空滤后增压器压气机前的进气管路上；旁通阀执行压力出口，接增压器旁通阀执行器。各接口不允许有漏气情况。 a1inal  $yt |xt+!&  60vmjmxl  图5 废气旁通控制阀原理示意图5.2防喘振阀 q9u!v  作用：当发动机突然减速时，通过喘振阀通气软管将节气门后的低压压力传递到防喘阀压力反馈接头上，打开喘振阀单向截止膜片，使增压器压气机前后压力在节气门突开或突关瞬间保

20、持平衡，避免增压器喘振，保护增压器。 rp3tfvoh  安装要求：该零件共有三个接口。通过喘振阀通气软管连通防喘振阀的进气管压力，另外两个25外径的接口分别连接增压器前进气管和增压器后进气管。6g系列发动机使用两个防喘振阀，要求两个防喘振阀一正一反连接，安装时两个防喘振阀进出气口刚好相反，使气流能相互流通。 a8j ajkfb  d/fsxes  图6 防喘振阀原理示意图6.yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射装置电控系统主要零部件作用工作原理及安装要求 k98xph  6.1电子控制模块 t2o=!$wh  作用：电子控制模块(ecm

21、)是一种电子综合控制装置,俗称汽车电脑,又称车用计算机.它是发动机管理核心，是一个以单片机为核心的微处理器，通过各种传感器监控发动机运行工况，处理来自整车不同部位传感器的数据。并根据发动机运行工况和控制节气门后进气压力传感器(map)控制各执行器，并且通过can总线与汽车各子系统通讯。工作电压：1832vdc |rea&<q  安装要求：发动机控制器ecm布置在发动机机体上，靠近曲轴附近。应尽可能将ecm安装在振动小的位置，并且要有可靠的防水、防油、防高温措施。 r'k 0  6.2各种传感器 =hceub9fs  作用：(1)监测发动机工况

22、。(2)将信息传至控制器。 tejt.va7)  6.2.1凸轮轴位置传感器 ipwlp|ujq5  作用：通过信号轮的触发信号，将第一缸活塞压缩上止点位置及时准确的传递给ecm同时有测量曲轴转速的功能，ecm根据触发信号及控制map(节气门后进气压力传感器)来控制发动机的点火提前角、空燃比、增压压力等参数。 1,wcf,  它是传感器中为ecm监测、传递信息的重要器件。 wr3l:  安装要求：发动机处于第一缸上止点时，信号轮和传感器的相对位置。 goc  注意：信号轮正时标记齿朝外，先将发动机转动到第一缸上止点位置，然后调节油泵齿轮，使信号

23、轮与传感器相对位置固定，安装时保证传感器与信号轮之间的间隙在(0.40.8)mm。 <gf9%2e  针脚定义：3线1、信号高端（）；2、信号低端（）；3屏蔽线。 'dkfxyy1n  阻值：540±80hms(1、2针脚之间)。 |nvk  6.2.2节气门前进气压力传感器 /f#b;qa,  作用：用于测量进入混合器的空气的压力。 3+6ed;p  安装要求：安装在混合器之前的进气管上，安装时尽可能让传感器温度、压力探头置于混合气气流中，以测量出正确的值。 $,jz.r  6.2.3节气门后进气压力温度传感

24、器 w 5%yi  作用：通过测量中冷后的压力、温度，结合发动机转速、排量、充气效率，利用速度密度法即可计算出混合气流量。 |qzx w9  安装要求：进气压力温度传感器要求安装在电子节气门下游的进气管上，安装时尽可能让传感器温度、压力探头置于混合气气流中，以测量出正确的值。 rcwmdr#v  针脚定义：4线1、压力信号；2、5v参考电压信号；3、温度信号；4、接地。6.2.4水温传感器 pj5c!o  作用：将发动机的冷却液温度信号及时准确的传递给ecm，ecm根据冷却液温度修正点火提前角、空燃比及怠速车速等参数，同时在水温失控的情况下限制发动机的功

25、率，从而保护发动机。 e/ 0im5  安装要求：牢固安装在发动机上冷却系统中指定位置，拧紧力矩1520n.n。 yt7$6x  针脚定义：2线1、5v信号；2、接地。 p>tkra?lk  阻值：2500hms(201、2针脚之间)。 $lxpwo  6.2.5电子油门踏板 q o|?  作用：驾驶者通过电子油门踏板驱动和控制发动机运行工况，反映驾驶者的实际动力需求。 ;e.:ia  安装要求：该油门踏板为接触式电子油门踏板，安装时注意将油门踏板布置在防油、防水、防电磁干扰条件较好的地方。为防止整车电磁干扰影响电子油门踏板传递

26、给ecm的信号，要求电子油门踏板至整车接口信号线必须使用屏蔽线，并且屏蔽层要接地牢固可靠。 nm5dnphk  针脚定义：6线a电源；b信号；c接地；d接地；e怠速触点2阻值：2.5k±20(a、c针脚之间测量)；f怠速触点1。 <st<or'  6.2.6氧传感器 c's-2ngh  作用：通过检测排气中氧分子浓度，从而测量燃烧时的空燃比，ecm根据测量所得的空燃比修正燃气供给量。 cp7fep  安装要求：要求在离增压器出口或排气弯管下游35倍排气管直径(大约250400)地方，焊接一个氧传感器安装座，供安装废气

27、氧传感器用。氧传感器应安装在排气管远离发动机一侧上方，传感器线束走向应尽量远离发动机和排气管，并可靠固定，氧传感器不能安装在排气管下方或转弯处，氧传感器在满足前面的要求的情况下尽可能靠近涡轮增压器，如果有排气制动阀，氧传感器在应放在排气制动阀的下游，氧传感器的安装位置处不能进雨水，氧传感器和发动机之间最好有隔热罩等隔热装置。 ;me  6.2.7大气环境传感器 q5asn"_  作用:通过测量进气压力、温度、湿度，并根据所测得的湿度、压力来修正实际控制空燃比和天然气供给量，使发动机运行在最侍佳状态。 4t7llz  安装要求：该传感器要求安装在空气滤清器

28、和增压器之间的空气管路上，为保证环境传感器测量值正确，安装时必须保证传感器底面4个湿度测量小孔不被挡住，并且该传感器温度、压力探头必须置于气流中以测量正确值。6.2.8天燃气温度传感器 (u 7lh>6%  作用：实时测量电控调压器出口处的天燃气温度，ecm根据测量到的温度、压力等参数以及所需要的目标空燃比计算出需要提供给发动机的天然气供给量。 b!+c74  安装要求：牢固安装在电控调压器上指定位置，要求加密封胶，确保不发生天然气泄漏，拧紧力矩1520n.m。 7rd mjvu  7.yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射装置故障诊断及排除 2 ,nh

29、s,fz  yc6gcng单燃料气体发动机是以天燃气为燃料产生动力的内燃机。该发动机在完成整机能量转换过程中，由于各种不可预见的因素而会产生故障，牵涉到的电控燃气喷射装置常见故障症状主要有无法起动、动力不足、运转不稳、油门失效、飞车等。下面浅谈yc6gcng单燃料气体发动机电控燃气喷射装置常见故障诊断处理： 8|tqk,/pd  7.1发动机无法起动 ,we2.mwr  对于天燃气cng单燃料气体发动机，一般起动发动机旋转34转，即能着车。若用起动机带动发动机曲轴正常速度转动，虽有明显着车征兆，但不能着车运转或需要多次起动或长时间启用起动机起动或起动后出现熄火。均

30、为无法起动。 udpf0;  天燃气cng单燃料气体发动机正常起动着车运转须具备五个条件：首先蓄电池电压、容量要满足起动机起动转矩要求。第二，发动机着车起动转速与ecm接收到的起动转速应一致，不能低于200r/min。第三，电子控制系统电路供电正常，各电控元器件功能良好。第四，使用的天燃气符合国家车用cng标准规定，供气通畅、控制阀功能良好。第五，相关的热保护功能没有起作用。 k 7hln)  由燃料系引起故障原因有：电控调压器无法将燃料提供给发动机，或电控调压器接收不到来自ecm的指令。由点火系引起故障原因有:点火电路不通；点火线圈损坏;火花塞损坏。由正时系引起故障原因有

31、：凸轮轴位置传感器故障；凸轮轴位置传感器与信号轮间隙不对;信号轮安装错误。 ;jv4z  故障排除首先是用故障诊断仪读取故障码：可按显示的故障信息查找确认相应的故障部位。 cpk;1&t  若是燃料系出现问题，可能出现的故障代码为1172：电控调压器输送压力低于预期值。或可能出现的故障代码为1173：电控调压器命令丢失等。排除方法是：检查是否有天然气；检查管路上的阀门是否全开；检查高低压电磁阀是否打开；检查电控供气系统是否有电；检查与供气有关线束电路是否有断路、虚接、继电器或保险丝是否有效，检查发现问题需更换相关零件。若是点火系出现问题，应检查电控点火系统是否有电，

32、检查与点火系统发动机和整车线束接插件连接是否有断路、虚接、继电器或保险丝是否有效，点火线圈、火花塞是否工作可靠，检查发现问题需更换相关零件。若是正时系出现问题，可能出现的故障代码为336：曲轴同步干扰或故障代码为16：起动无曲轴同步。排除方法是：检测凸轮位置传感器接插件针脚定义电压是否正确;检测凸轮位置传感器阻值是否正确；检查凸轮位置传感器与信号轮间隙大小；检查信号轮的安装相位是否正确。发现不能使用故障件需更换，间隙或安装不到位要调整。必须注意凸轮位置传感器与信号轮间隙是0.6±0.2mm。7.2发动机动力不足 lfbczxifc  所谓发动机动力不足，主要指发动机转速达不到标定的转速，其扭矩达不到使用规定要求的最大扭矩指标。其主要表现发动机无负荷运转时基本正常，带负荷运转加速缓慢、上坡无力，油门踏到底仍感到发动机乏力，转速提不高，达不到额定功率与最高车速。 dvhf caz  由燃料系引起故障原因有：燃料供应不足;管路阀门失效未开到位。 +m jg:n  由增压压力控制系统引起故障原因有：废气旁通控制阀损坏；废气旁通控制阀线束损坏；废气旁通控制阀的稳压气源压力过小；废气旁通控制阀的进出气口与增压器、稳压气源连接错误，排气口被堵；管路漏气;进气压力不足；中冷器冷却效果差进入热保护状态；发动机冷却系统水温过高，热保护起作用。