空燃比控制在維修中的應用

王現兵 郭陽 高躍宗（中原油田分公司天然氣產銷廠 河南 濮陽 457162）

一、G399TAA發動機燃料氣混合比是靠燃料氣與空氣的壓差控制的，空氣與燃氣的壓差為140mm水柱。如圖1這種空燃比控制模式的優點是操作維護簡便，缺點是低載荷情況下燃料利用率相對較低，廢氣排放量過大。

圖1 G399TAA末級調壓閥

二、G3606LE型發動機在不同工況下采取不同的空燃比控制模式，使發動機空燃比管理更為精細化反應迅速化。

G3606LE發動機由ECM控制空燃比，使發動機在低排放水平的情況下仍保證其性能和效率。此系統包括以下組成部分：ECM中的地圖；ECM的外部驅動；燃料執行器；阻風門執行器；排氣旁通執行器；集成式燃燒傳感模塊；溫差電偶和燃燒傳感器。相比傳統的空燃比控制系統，G3606LE在硬件上主要增加了廢棄旁通門、ECM、電動執行器。

排氣旁通的工作原理是：

排氣旁通的執行機：1、從ECM接收電子控制信號。2、操縱排氣旁通。當ECM需要較慢的燃燒時間或較稀的空燃比時，執行機構會控制著排氣旁通向關閉位置的方向移動。這會使更多的廢氣進入到渦輪增壓器的渦輪側。廢氣的減少就會使渦輪葉片和壓氣葉輪的轉速降低。這樣就會減少空燃混合氣中空氣的量。

發動機的分層燃燒是通過單一、精確噴射將燃氣引入燃燒室，通過即時調整點火正時和燃氣量來控制燃燒過程，以可能的最高效率使發動機輸出與工作需要相匹配。發動機所需要的空燃比是基于儲存在ECM中的地圖。這些地圖針對于發動機在不同的速度和不同的負載條件下而設計的。

此系統包括五種空燃比運行的模式：啟動；無反饋信號；排氣口溫度反饋；燃燒反饋；預燃室校準。

按照在不同負載情況下被激活可以分為：

1.負載低于40%的情況：啟動反饋模式、無信號反饋模式、排氣口溫度反饋三種模式；

2.負載高于40%的情況：燃燒反饋模式。

3.任何負載情況下：預燃室校準模式。

在這些模式中，空燃比由阻風門或者廢氣門控制：這兩個執行器都調節空氣的流量。在任何時候只有一個執行器工作。激活的執行器控制進氣歧管的空氣壓力。調節量基于ECM計算的理論所需空氣壓力和進氣歧管實際空氣壓力的壓力差決定。發動機不同載荷下運行模式之間的關系以及模式之間的轉換在圖2中給出。

圖2 發動機運行模式，傳輸和負載的示意圖

1.啟動模式: 在此模式下發動機阻風門保持一定開度，使發動機啟動，阻風門關閉70%～80%。

2.無反饋信號模式: 此模式由空燃比地圖控制，直至排氣口溫度不再增加。

3.排氣溫度反饋模式：在發動機負載低于40%，實際平均排氣溫度與理想排氣溫度有差別時，ICSM向ECM發出信號，修正阻風門位置。

4.燃燒反饋模式：檢測水套水溫度控制阻風門或者廢氣旁通門修正，使水套水溫度達到理想溫度。

5.預燃室校準模式：在任何負載模式下都可以被ET激活。預燃室模式調整針型閥改變進入預燃室內燃氣量，調整燃燒時間。

三、實例分析

1.案例：

在工作中我們遇到了在環境溫度和負載基本不變的情況下，G3606LE發動機出現爆震、加載困難，最后不能加載的情況。通過對比出故障的發動機和正常運行的發動機，啟動后相對正常時排氣溫度偏高，渦輪進口溫度偏高，燃氣消耗氣量增多七百立方米每天。

2.故障分析：

發動機爆震的原因主要有：過載、點火過早、空燃比過濃、積碳過多、發動機溫度過高。渦輪進口溫度偏高的原因主要有：負載低、過載、氣門故障、進氣溫度過高、空燃比不合適。加載困難的主要原因：發動機輸出功率不足、負載過大、發動機調速滯后。經過分析，我們認為發動機空燃比、燃燒時間、和進排氣氣門間隙可能出現了問題。 燃料氣消耗量過大，造成空燃比過濃，發動機功率不足。通過監測發動機燃燒時間，發現氣缸燃燒時間相差較大，個別缸燃燒過快。最后將發動機故障鎖定在發動機空燃比過濃燃燒過快上。

3.故障排除：

發動機的空燃比由燃燒傳感器和熱電偶發給ECM信號，ECM根據地圖通過燃氣控制閥、廢氣旁通閥、阻風門執行器執行ECM命令，達到恰當的空燃比。在ECM設置參數未改變的情況下，發動機空燃比出現問題主要原因為燃料氣組分發生變化和ECM控制的外部執行器執行不能正確執行ECM發出的信號造成。通過燃氣分析儀重新校準燃氣參數。執行器可能出現燃氣控制閥開度過大，混合氣過濃或者廢氣旁通閥關閉度不夠造成空氣進氣量不足。通過檢查燃氣控制閥、廢氣旁通閥和阻風門發現燃氣控制閥開度過大，這造成了混氣中空燃比過濃，發動機輸出功率出現下降。在預燃室校準模式下，調整了針型閥的開度獲得了較理想的燃燒時間。最終解決了發動機爆震和加載困難的問題。