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【关键词】天然气发动机;燃料转换;故障模拟;试验系统
通过对某城市天然气出租车的实际考察、收集资料和分析,发现天然气汽车的多发故障是燃气系统。燃气系统包括储气系统、供气管路、燃料转换开关、高频电磁阀等主要部件。其中故障率高发出现在燃料转换开关、减压器出口压力及点火提前角设置。针对上述现象,本章在意大利OMVEL燃气系统发动机试验台架上进行燃料转换故障模拟试验,并对试验结果进行了分析总结[1]。
1、燃料转换过程试验原理
此试验系统的燃料转换开关[2],有汽油档和天燃气档两个档位。将开关放置在汽油档位,发动机汽油启动,燃用汽油工作,汽油指示灯亮。放置在天燃气档位,点燃发动机的燃料仍是汽油,但踩下油门踏板使发动机转速达到燃料转换转速(1800r/min)以上时,燃料转换状态指示灯闪烁,然后减速到燃料转换转速(1800r/min)时,减压器截止电磁阀工作,天燃气指示灯亮。此过程就是汽油/CNG两用燃料发动机的燃料转换过程。
燃料转换的故障主要包括机械故障和电器故障。机械故障多出现在燃料转换开关,电器故障多出现在电路及传感器部位。燃料转换故障模拟试验主要针对相关传感器进行故障设置,如减压器出口温度传感器、储气瓶压力传感器、喷气压力传感器和减压器出口压力,通过模拟试验结果来分析判断这些传感器对燃料转换系统产生的影响[3]。
2、试验方法
2.1减压器出口温度传感器故障模拟试验设计
将温度传感器设置为断开状态,模拟温度传感器信号丢失,进行发动机燃料转换,来判断其对发动机燃料转换的影响。其故障模拟电路设计如图1所示。用滑动电位器来替代温度传感器,橙色线属于信号线,与滑动电阻滑动档位相连,黑一白线是搭铁线,连接电位器搭铁端子。温度传感器属于NTC(负温度系数)的热敏电阻。燃气ECU的电阻与滑动电位器串联,当热敏电阻值发生变化时,所得的THW值也随之变化。但在常温下,测量温度传感器电阻值 最大值为1.6kΩ。此设计选用2kΩ的电位器,改变电位器的电阻值,橙色信号线可以得到0到2.IV的分压值。
2.2储气瓶压力传感器故障模拟试验设计
将压力传感器装在减压器高压管路的进口处。将压力信号线与燃气ECU相联接,将信号线断开,进行燃料转换模拟试验,观察对发动机燃料转换的影响。
2.3喷油器喷气压力传感器故障模拟试验设计
喷气压力传感器模拟电路的设计如图2所示。喷气压力传感器用滑动电位器来替代,
图中的红一黑线属于电源线,可以向电位器提供5V电压,黑一白线属于搭铁线,紫色线属于信号线,当滑动电位器移动时,紫色信号线可以得到的信号电压在O到5V之间变化。
2.4减压器出气口压力模拟试验方法
将减压器稳压腔与―1.5升真空泵相联接,这样可以给减压器提供一个真空调节力,调节稳压腔出口压力,使其在0.01一0.09MPa范围内变化,来模拟减压器出口压力在低压状态下对发动机燃料转换的影响;当出口压力较高时(0.1一0.2MPa),可以利用减压器稳压腔压力调整螺钉来模拟在高压力情况,压力对发动机燃料转换的影响,通过在低压管路接真空表来测量减压器出口的压力值大小。
3、结论
(l)减压器温度传感器无信号时,对发动机运转无影响,原因是当燃气ECU接受不到减压器温度传感器,燃气ECU在故障模式下工作;当减压器温度传感器信号不正确时,当分压值两端的信号电压超过1.8v时,表明水温低于40℃,此状态导致发动机燃料转换异常,无法转换到燃用天然气状态;当转换开关自动跳转到汽油状态,表明燃气ECU接收减压器传感器发出的低温信号,此温度状态下发动机无足够的热量提供给减压器。
(2)气瓶压力信号只是指示燃气量的多少,在信号丢失的情况下不会对燃料转换过程产生影响。
(3)喷气压力传感器无信号时,燃料转换过程失控,不管是燃用天然气还是燃用汽油都不能互相转换;当传感器信号电压降到0.7V时,燃料状态自动转到燃用汽油,原因是燃气ECU接收到信号电压过低,判断燃气喷射压力较小,不能保证发动机运转正常,自动保护功能开启,跳转到汽油燃料状态。
(4)当减压器出口压力小于0.02MPa时,转换开关处于燃气档,发动机转速下降明显,燃料状态跳转到汽油状态;当减压器出口压力小于0.01Mpa时,出现熄火现象。原因是喷气压力传感器电压信号值偏小,燃气ECU接收到信号电压过低,判断燃气喷射压力过小,不能维持发动机正常运转,自动保护功能开启,跳转到汽油燃料状态。
参考文献
[1]南涛.汽油/CNG两用燃料发动机燃气系统故障诊断研究[D].长安大学硕士学位论文,2009
[2]李阳阳.汽油/CNG两用燃料发动机传感器故障模拟系统研究[D].长安大学硕士学位论,2012.3.
[3]黄海波主编.《燃气汽车结构原理与维修》[M].机械工业出版社,2002.3
作者简介
李强(1981-),女,山东省济南市人,硕士,实验师。