天然气发动机故障分析与诊断 - - --4.张颂颂-毕业设计正文部分-105304140 - 图文

目 录

1 引言 ................................................................. 2 2 天然气汽车发动机概述 ................................................. 4 2.1 天然气发动机简介及分类 ............................................. 4 2.2 天然气发动机特点 ................................................... 4 3 天然气发动机的组成及工作原理 .......................................... 6 3.1 天然气发动机的组成 ................................................. 6 3.2 天然气发动机的工作原理 ............................................ 10 4 天然气发动机的常见故障分析与诊断 .................................... 11 4.1 点火传动装置（凸轮轴和曲轴传感器） ................................ 11 4.2 高压电磁阀 ........................................................ 13 4.3 低压燃料切断阀 .................................................... 14 4.4 电控调压器 ........................................................ 14 4.5 高压减压器 ........................................................ 16 4.6 混合器故障 ........................................................ 18 4.7 电子节气门故障 .................................................... 18 4.8 点火线圈故障 ...................................................... 19 4.9 火花塞故障 ........................................................ 20 4.10 废气旁通控制阀 ................................................... 20 4.11 氧浓度传感器 ..................................................... 21 4.12 油门位置传感器 ................................................... 22 4.13 水温传感器 ....................................................... 23 4.14 节气门前压力传感器 ............................................... 24 4.15 增压压力及温度传感器 ............................................. 24 4.16 环境传感器 ....................................................... 25 4.17 控制器ECM失效判别准则 ........................................... 26 5 天然气发动机实车故障案例 ............................................ 29 5.1 宇通4GLNG高速游车，动力不足 ...................................... 29 5.2 4G气体机无力故障 .................................................. 31 5.3 富蕴6M气体机无力故障 ............................................. 33 5.4 富蕴6M气体机抖动、无力、回火故障 ................................. 34 总 结 ................................................................. 36 致 谢 ................................................................. 37 参 考 文 献： .......................................................... 38 附录A .................................................................. 39 表1 故障码汇总表 ...................................................... 40

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文）

1 引言 《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，《规则》强调：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。中国市场上在售的新能源汽车都是混合动力汽车。

中国新能源汽车产业始于21世纪初。2001年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的“863”重大科技课题，并规划了以汽油车为起点，向氢动力车目标挺进的战略。“十一五”以来，我国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。形成了完整的新能源汽车研发、示范布局。

2008年，新能源汽车在国内已呈全面出击之势，成为我国“新能源汽车元年”。2008年1-12月新能源汽车的销量增长主要是乘用车的增长，1~12月新能源乘用车销售899台，同比增长117%，而商用车的新能源车共销售1536台，1~12月同比下滑17%。 2009年，在密集的扶持政策出台背景下，我国新能源汽车驶入快速发展轨道。2009年1~11月，新能源乘用车销量同比下降61.96%，至310辆。2009年1~11月，新能源商用车——主要是液化石油气客车、液化天然气客车、混合动力客车等——销量同比增长178.98%，至4034辆。相比在乘用车市场的冷遇，“新能源汽车”在中国商用车市场已开始迅猛增长。

2010年，我国正加大对新能源汽车的扶持力度，2010年6月1日起，国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。2010年7月，国家将十城千辆节能与新能源汽车示范推广试点城市由20个增至25个。选择5个城市进行对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。新能源汽车正进入全面政策扶持阶段。

在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。“十二五”期间，我国新能源汽车将正式迈入产业化发展阶段：2011~2015年开始进入产业化阶段，在全社会推广新能源城市客车、混合动力轿车、小型电动车。“十三五”期间即2016~2020年，我国将进一步普及新能源汽车、多能源混合动力车，插电式电动轿车，氢燃料电池轿车将逐步进入普通家庭。

第 2 页 共 42 页

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文） 2012年5月，为加快培育发展新能源汽车，新能源汽车项目每年将获10-20亿元资金支持。2012年4月18日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议,研究部署政府信息公开重点工作，讨论通过《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，会议指出，加快培育和发展节能与新能源汽车产业，对于缓解能源和环境压力，推动汽车产业转型升级，培育新的经济增长点，具有重要意义。要以纯电驱动为汽车工业转型的主要战略取向争取到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆；2015年当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至每百公里6.9升，到2020年降至5.0升；新能源汽车、动力电池及关键零部件技术整体上达到国际先进水平。

我国天然气汽车的研究始于1961年，随着技术的发展与进步，我国有部分城市开始建立天然气汽车接收站并建立充气站。广东成为国内首个LNG汽车接收站。现在我国天然气汽车已遍布过过各地，广东、福建、江苏、河南、新疆、上海、宁波等等，尤其贵阳市已成为世界上LNG公交车最多的城市。

据了解我国天然气汽车保有量已超过50万辆，今后，按规划将在苏州、无锡、常州、南通等市建设多个加气站，形成加气网络。预计，三年内苏锡常通四市LNG客车有望达到1500辆。新型汽车的发展使得天然气汽车开始走进我们的生活，并日新月异。可以说天然气汽车已经跃进市场并大步前进。

由于天然气汽车进入使用阶段历史不久，它很容易出现故障。而这些故障与原来汽车的故障有所不同，相关方面的资料也不健全，这导致了我们平常使用和维修的不方便。为了方便人们的使用与维修，本文特针对这一问题展开了初步研究。希望能够为大家提供一些方便。

第 3 页 共 42 页

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文）

2 天然气汽车发动机概述

2.1 天然气发动机简介及分类

（1）天然气发动机简介

天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。

天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料。目前，天然气被世界公认为是最为现实和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料，天然气汽车已得到了推广应用。

（2）天然气发动机分类

天然气发动机最关键技术时气体燃料供给，在发展和应用气体燃料发动机的过程中燃料主要分为三类：

① CNG（Compressed Natural Gas）—压缩天然气，主要成分为甲烷； ② LNG(Liquefied Natural Gas)—液化天然气，主要成分为甲烷，本质上和CNG没有差别，只是在液化过程中去除了石油和杂质，纯度更高，各组成含量有点差别而已；

③ LPG(Liquefied Petroleum Gas)—液化石油气，主要成分为丙烷和丁烷。 目前推广应用的是压缩天然气或液化天然气，这种压缩天然气或液化天然气燃料汽车，又称CNG或LNG汽车。车用压缩天然气的压力一般在20MPa左右。可将天然气，经过脱水、脱硫净化处理后，经多级加压制得。其使用时的状态为气体。

2.2 天然气发动机特点

（1）天然气汽车是清洁燃料汽车。天然气汽车的排放污染大大低于以汽车为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳降低80%，碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%。因此，许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段。

（2）天然气汽车有显著的经济效益。

① 可降低汽车营运成本。目前天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般节省50%左右，使营运成本大幅降低。由于油气差价的存在，改车费用可在一年之内收回。

② 可节省维修费用。发动机使用天然气做燃料，运行平稳、噪音低、不积炭，能延长发动机使用寿命，不需经常更换机油和火花塞，可节约50%以上的维修费用。

（3）比汽油汽车更安全

首先与汽油相比，压缩天然气本身就是比较安全的燃料。这表现在：

第 4 页 共 42 页

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文）

① 燃点高。天然气燃点在650℃以上，比汽油燃点（427℃）高出223℃，所以与汽油相比不易点燃。

② 密度低。与空气的相对密度为0.48，泄漏气体很快在空气中散发，很难形成遇火燃烧的浓度。

③ 辛烷值高。可达130，比目前最好的96号汽油辛烷值高得多，抗爆性能好。 ④ 爆炸极限窄。仅5~15%，在自然环境下，形成这一条件十分困难。 ⑤ 释放过程是一个吸热过程。当压缩天然气从容器或管路中泄出时，泄孔周围会迅速形成一个低温区，使天然气燃烧困难。

其次，压缩天然气汽车所用的配件比汽油车要求更高。表现在：

① 国家颁布有严格的天然气汽车技术标准。从加气站设计、储气瓶生产、整车部件制造到安装调试等，每个环节都形成了严格的技术标准。

② 设计上考虑了严密的安全保障措施。对高压系统使用的零部件，安全系数均选

用1.5~4以上，在减压调节器、储气瓶上安装有安全阀，控制系统中，安装有紧急断气装置。

第 5 页 共 42 页

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文） 2122212321282127211521392116214021262121213021311121212021251122151515161511151215131514219111111121161116211631164115111521153115413416068668568716446501645油门第一路对电源短路FPP1 high voltage油门第一路对地短路FPP1 low voltage油门第二路对电源短路FPP2 high voltage油门第二路对地短路FPP2 low voltage怠速开关接地时油门一路超上限FPP1 higher than IVS limit怠速开关不接地时油门一路超下限FPP1 lower than IVS limit怠速开关接地时油门二路超上限FPP2 higher than IVS limit怠速开关不接地时油门二路超下限FPP 油门开度FPP2 lower than IVS limitIVS 怠速开关FPP1 higher than FPP2第一路高于第二路第一路低于第二路FPP1 lower than FPP2IVS卡滞在怠速位置，第一第二路匹配IVS stuck at-idle, FPP1/2 matchIVS卡滞在非怠速位置，第一第二路匹配IVS stuck off-idle, FPP1/2 match油门第一路第二路同时线路故障FPP1/2 simultaneous voltagesFPP1线路故障，FPP2与IVS不匹配FPP1 invalid voltage and FPP2FPP2线路故障，FPP1同IVS不匹配FPP2 invalid voltage and FPP1FPP1和FPP2不匹配，同时IVS信号丢失FPP1/2 do not match each other旁通控制阀压力传感器对电源短路旁通控制阀AUX analog PD1 high压力传感器AUX analog PD1 low旁通控制阀压力传感器对地短路EPR天然气温度传感器对电源短路AUX analog PU1 high天然气温度（EPR）EPR天然气温度传感器对地短路AUX analog PU1 low高压减压器天然气温度传感器对电源短路天然气温度AUX analog PU2 high（高压减压器）AUX analog PU2 low高压减压器天然气温度传感器对地短路发动机转速超速Max govern speed overrideEngine Speed发动机转速高于燃料限制转速Fuel rev limit发动机转速发动机转速高于点火限制转速Spark rev limitLPG正自适应修正超限AL high LPGLPG负自适应修正超限AL low LPG 自适应修正超限NG正自适应修正超限AL high NGNG负自适应修正超限AL low NGLPG正闭环修超限CL high LPGLPG负闭环修正超限CL low LPG闭环修正超限NG正闭环修正超限CL high NGNG负闭环修正超限CL low NGEGO传感器开路故障EGO SensorsEGO open / lazy pre-cat 1氧传感器UEGO内部处理器故障EGO open / lazy post-cat 2电源继电器控制线路对地短路Relay control ground shortPower Relay电源继电器线圈开路Relay coil open主电源继电器电源继电器控制线路对电源短路Relay coil short to powerMIL控制线路对地短路MIL control ground shortMIL 故障指示灯MIL openMIL线路开路故障MIL控制线路与电源短路MIL control short to power第 41 页 共 42 页

苏州市职业大学机电工程学院毕业设计说明书（论文）

本故障码仅供参考。

第 42 页 共 42 页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cmsf.html