LNG天然气客车故障3例

广西运德汽车运输集团有限公司 龚兰军

LNG天然气客车故障3例

广西运德汽车运输集团有限公司 龚兰军

为适应日益严苛的环保政策法规，积极响应国家节能减排工作号召，我公司自2012年起陆续采购了10辆以液化石油天然气为燃料的LNG客车，具有环保、节能、经济性能好，安全性能高等优点。该批车辆为浙江金华青年客车厂产的JNP6127FN-1车型，配装玉柴YC6MK375N-40发动机，同时为保证该车的行驶里程，采用容积为450 L和275 L的两只气罐串联安装，一次加满燃料后，行驶里程可达2 500 km。在使用过程中，其优势日趋明显，为企业树立了良好的社会形象，也取得了较好的经济效益，但也发现了一些较为典型的故障，分享出来供同行交流。

案例1

故障现象 一辆浙江金华青年客车厂产的JNP6127FN-1 LNG客车，配装玉柴YC6MK375N-40发动机，累计行驶里程为63万km，驾驶人反映该车突然加速踏板失效，车辆无法加速行驶。

故障诊断 接通点火开关，仪表台发动机故障灯点亮，说明发动机系统存在故障。起动发动机，无异响，发动机怠速抖动，缓速踩下加速踏板，发动机提速正常，在松开加速踏板后，进行第2次加速时，发现发动机转速提升到1 500 r/min后再踩加速踏板，发动机转速无法上升到最高转速。用故障检测仪检测，读得的故障代码如图1所示。

图1 读得的故障代码（截屏）

造成发动机无法正常加速的原因主要有：加速踏板部件或相关线路出现故障；燃气系统的其他部件出现了故障，如电控调压器（EPR）、混合器、电子节气门等，进入了跛行回家模式，限制了发动机的输出转速和转矩。

加速踏板线路或部件出现故障，发动机出现故障时限速1 100 r/min，踩加速踏板发动机转速没变化，与本故障出现的情况不符，为确保万无一失，分别对加速踏板的连接器和连接线束进行了检查，均正常。

仔细分析故障代码，出现这类故障的主要原因是进入发动机燃烧室的气体出现了问题，空气和燃料得不到充分混合，影响燃烧，推断可能是进气系统的混合器部件出现了故障。混合器的主要作用就是根据发动机工况要求，使燃气和空气达到合理的容积比，稳定地控制空燃比，让可燃混合气得到充分混合，进入气缸内完全燃烧。

YC6MK375N-40发动机混合器采用双膜片控制，内部膜片在发动机运转过程中频繁运动，极易造成运动部件的卡滞、膜片破损等问题。遂对发动机混合器部件进行了拆检，发现发动机混合器中其中一片膜片已撕裂，固定其端座的螺栓已松脱（图2），发动机混合器无法根据系统要求完成混合气体的燃空比控制，造成了发动机工作异常。

图2 YC6MK375N-40发动机混合器

故障排除 拆开发动机混合器，更换膜片，清除故障代码后试车，故障彻底排除。早期出现此类故障，无相应的配套配件供应采购，多进行更换发动机混合器总成修理，维修成本较高。现市面上已有膜片等零部件供应，可避免总成更换。

另外，此故障为混合器单片膜片损坏，可以起动发动机，若混合器内双片膜片都损坏，则会导致发动机无法起动。

案例2

故障现象 一辆浙江金华青年客车厂产的JNP6127FN-1 LNG客车，累计行驶里程约为72万km，车辆在行驶途中突然熄火，发动机无法再次起动。

故障诊断 分析发生上述故障的可能原因有：整车供电线路故障；与发动机控制单元相关的熔丝、继电器、搭铁不良等故障；燃料供给不足；点火系统出现故障；燃气系统部件出现重大故障或损坏；发动机配气相位出现错乱；发动机内部出现机械故障等。

到达现场后对整车的供电系统、与发动机控制单元相关的连接器、搭铁等进行详细排查，未发现有松动、虚接等情况，与发动机电控单元相关的熔丝也都正常。检查储气瓶存气压力正常，说明天然气充足，排除燃料不足导致故障。接通点火开关，发动机故障灯常亮，同时测量冷却液温度传感器、进气温度传感器和加速踏板位置传感器的线路电压，均为5 V，说明发动机控制单元的供电正常，能顺利通电自检。

连接故障诊断仪，正常进入诊断软件，起动发动机，起动机运转有力；通过诊断软件查看起动机转速，正常；曲轴位置传感器和凸轮轴位置转感器的同步情况也正常，发动机无异响。读取故障代码，分别为：134——G01开路/迟缓；1172——EPR输出压力低于预定范围；8904——UEGO标定电阻电压高；8914——UEGO标定测量单元加热缓慢。其中故障代码134和8904为当前激活状态，其余为历史故障代码，说明在发动机运转过程中出现电控调压器（EPR）输出压力低的故障，这两个故障代码是氧传感器出现故障后，由发动机控制单元激活控制策略点亮故障灯。氧传感器的作用是通过检测尾气中氧分子浓度，从而测量燃烧时的空燃比，通过发动机电控单元根据测量所得的空燃比修正燃气供给量，虽然其出现故障不足以引起发动机无起动，但根据故障排除准则，先对当前的确认故障码进行处理。检查氧传感器的连接线路，均正常。测量氧传感器的蓝色导线和黄色导线（加热电阻接线）间电阻为14.0 Ω，正常值为 2.8 Ω～3.7 Ω，于是更换氧传感器并试车，故障依旧未能排除，发动机仍无法起动。

根据故障代码1172，怀疑故障点在燃料输送气路，气路上出现堵塞、泄漏、不畅等严重现象时也会导致着火困难，甚至无法起动。对各级安全阀门、滤清器及稳压器、电磁阀等逐级进行断开检查，检查是否有气体通过（做此项测试的时候要远离明火）。当检查到稳压器部件时，发现出口有气体通过，且气体中附着有较多的金属粉末，但在进口处未发现有此现象。稳压器的作用是利用内部稳压装置将出口压力稳定为LNG发动机需求的天然气压力，正常稳定在10 bar（1 bar=100 kPa）左右，如果该部件失效就会导致进入电控调压器（EPR）的气体压力受到影响。拆检稳压器，发现稳压器内部调整装置异常磨损，产生了大量的金属粉末，调整膜片也已破损。更换稳压器后试车，发动机仍不能正常起动。

图3 EPR内部的金属粉末

结合故障代码1172和稳压器出现的故障进行分析，很有可能是金属粉末进入了电控调压器（EPR）内部，造成工作失效。断开点火开关，脱开电控调压器（EPR）的连接器，让控制系统处于默认工作状态。起动发动机，此时发动机能顺利起动，说明电控调压器（EPR）连接线路或其本身内部出现了故障，导致工作不正常。接通点火开关，用万用表测量电控调压器（EPR）的线束连接器的端子6和端子7之间的电压，为18 V，正常。分别测量EPR的其他线束相互之间是否存在短路或断路现象，均正常。故障排除至此，怀疑电控调压器（EPR）有故障。拆开EPR内部进行检查，发现内部腔体入口处有稳压器随气流输送过来的金属粉末（图3），且电路板中有芯片烧毁（图4）。

电控调压器的作用类似于一个燃料喷射泵，主要功能是按照发动机控制单元的压力指令来控制EPR阀出口压力，控制目标为EPR出口压力与连接到EPR的反馈管压力之差（燃料与空气压力差），当电控调压器实际出口压力与反馈管压力之差比发动机控制单元内部设定命令值低于一定值时，故障触发。故障触发后，由于燃料控制精度变差，可能会导致发动机燃空比过小而出现发动机无法正常或起动后出现失火。当内部电路芯片出现致命损坏后，无法正常工作，导致发动机熄火后无法起动，

故障排除 更换电控调压器（EPR）后，发动机顺利起动，加速正常，故障排除。

图4 EPR电路板中芯片烧毁

案例3

故障现象 一辆累计行驶里程约为65万km的JNP6127FN-1 LNG客车，行驶途中驾驶人听到发动机处发出类似放炮声的异常，接着发动机熄火，无法再次起动。

故障诊断与排除 接车后起动发动机，起动机运转有力，但无着火迹象，发动机故障指示灯未点亮。测量冷却液温度传感器、进气温度传感器和加速踏板位置传感器的线路电压，均为5 V，说明发动机控制单元的供电正常，能顺利通电自检。连接故障检测仪，读取故障代码，无故障代码存在。起动发动机，从故障检测仪软件界面查看发动机转速达200 r/min，曲轴位置传感器和凸轮轴位置转感器的同步状态也正常，进气歧管绝对压力传感器(MAP )较未起动前略有下降，说明发动机的转速和进气歧管绝对压力传感器符合起动要求。

由于发动机没有点火迹象，先考虑气路是否存在问题，通过诊断软件监测电控调压器（EPR）出口压力在起动过程中与系统设定目标值跟随性良好；接通点火开关约 20 s后关闭气瓶总开关，然后拆掉低压电磁阀出口位置，起动发动机观察出气口有持续天然气喷出（此项测试要远离明火）；脱开电控调压器（EPR）线束连接器，亦无法顺利起动，由此可以判定，燃料的气路不存在问题。

下一步怀疑发动机的点火系统可能存在有不点火现象，如同汽油发动机的点火检查一样，可通过外置点火测试进行判断。分别拆下各缸的火花塞到缸外做点火试验，发现各缸的火花塞点火有断断续续的现象，检查各缸火花塞和点火线圈，发现气缸4、气缸5、气缸6的点火线圈氧化比较严重，线束连接器已经无法固定，火花塞跳火间隙偏大，约为0.5 mm（正常间隙约为 0.4 mm±0.05 mm），各气缸的高压导线已被高压烧坏粘结（图5）。更换固定点火线圈插接件接头和高压导线，清理干净点火线圈氧化层，将调好间隙的火花塞装复后，试火正常，但发动机还是无法起动。

图5 被高压烧坏的高压导线

最后还是把思路转移到混合气浓度上，怀疑是混合器一致性差或功能失效导致发动机起动时混合气浓度过浓使发动机无法点火成功。拆下并解体混合器，除有一定的粉尘粘附在膜片和混合器体内以外，活动的部件也运动正常，没有发现有其他异常情况。

故障排除陷入了困境，发动机外部的部件都差不多检查完毕，发动机仍无着火现象。点火系统工作正常，那是不是进气管路上仍存在有其问题，最后把怀疑对象放在了混合气进入气缸内的最后一道“关口”——电子节气门，手动拨动电子节气门动作阀碟，无法拨动，通过检测软件对电子节气门进行动作测试，可以检查加速踏板的动作与电子节气门的跟随性动作是否一致，若随动性好，则两者都工作正常，若其中一个部件出现故障或问题，则软件界面可以清楚反映出来。经过测试，当加速踏板动作达50%位置时，电子节气门 仍处于0%位置，由此可知电子节气门有故障。拆开后发现该车的电子节气门 阀碟驱动齿轮已崩坏一齿，电子节气门卡死在关闭状态，混合气无法进入气缸燃烧，造成了发动机无法起动。

故障排除 更换电子节气门 总成后，发动机可以顺利起动，各项数据运行正常，故障排除。分析认为点火系统出现问题后，导致进入发动机的混合气不能充分燃烧，部分未完全燃烧的混合气进入了进气管，造成进气管路回火爆炸（类似放炮声），使电子节气门阀碟驱动齿轮受力崩坏，卡死在了关闭位置，混合气无法进入气缸燃烧，导致发动机无法正常起动。

2017-04-02）