一輛捷達轎車,經改裝天燃氣后使用一段時間,因更換CNG減壓器,需重新標定,但出現了不能標定的故障,改裝所用系統(tǒng)為AC300兼容系統(tǒng)。AC300是波蘭一家CNG車用改裝設備生產廠 (當地質量技術監(jiān)督局批準的改裝單位)的產品,是目前國內CNG改裝設備中比較先進的系統(tǒng)之一,國內有多家企業(yè)仿制生產與其兼容的系統(tǒng)。
燃氣ECU標定的操作過程是發(fā)動機在正常工作溫度、怠速工況且無其它額外負荷下,在燃氣ECU的控制下,用燃氣逐漸取代燃油。在這個過程中,燃氣ECU根據氧傳感器的信號,不斷修正噴氣脈寬,使發(fā)動機保持在正常怠速下,由于燃氣是逐漸切入取代燃油的,對發(fā)動機轉速的影響較小,也較容易確定合適的燃氣噴嘴的控制脈寬,當第1缸燃氣噴嘴脈寬確定后,其他幾個缸的脈寬也就基本確定了,所以其他幾個缸的燃氣切入取代燃油的過程也會進展較快,當所有燃氣噴嘴取代燃油噴嘴后,標定過程也就結束了。所以標定過程的主要目的是確定滿足發(fā)動機正常怠速所需的燃氣噴射脈寬,燃氣ECU同時收集計算了燃油ECU提供的燃油噴射脈寬,這樣就有了燃氣脈寬與燃油脈寬的比率,稱之為倍率 (Multiplier)。更準確地說,標定就是獲得怠速工況下燃氣與燃油的倍率值,有了怠速工況下的倍率值作基礎,其他工況下的燃氣脈寬的確定就有了依據,燃氣ECU根據不同工況下從燃油ECU收集到的噴油脈寬,用怠速倍率進行計算,就得到特定工況燃氣脈寬。當然這個燃氣脈沖寬度未必符合實際工況需要,我們知道即便是其他條件不變,仍然存在燃油與燃氣兩種流體在流動特性上的差異,不是一個簡單的倍率能解決的問題,這時氧傳感器提供的信號就作為最終修正燃氣脈寬的因素,最終確定某一工況下的燃氣噴射脈寬,這樣在某一特定工況下,燃氣脈寬與燃油脈寬的比率,又形成了這一工況的倍率值,最終燃氣ECU中會形成一張由發(fā)動機轉速、負荷、倍率組成的脈譜圖 (Multiplier MAP)。影響燃氣脈寬還有以下關鍵因素:燃氣溫度,燃氣壓力,進氣管絕對壓力。
標定過程故障現象 波蘭原廠提供的AC300系統(tǒng)安裝電路圖如圖1所示。用數據線連接燃氣ECU與PC,起動發(fā)動機到正常溫度,啟動調試軟件,進入標定界面 (圖2),當燃氣溫度達到設定值后,標定開始,在1缸燃氣噴嘴切入瞬間,燃油脈寬是3.7 ms,燃氣脈寬是5.3 ms,怠速較穩(wěn)定,表現正常(此時的倍率是5.3ms除以3.7ms,約1.43)。緊接著燃油脈寬和燃氣脈寬迅速增加,如圖2右邊欄顯示,伴隨發(fā)動機轉速波動,進氣管絕對壓力值變大,圖2右上真空 (軟件翻譯有誤,應為絕對壓力)顯示值0.76 kPa,發(fā)動機正常怠速工況絕對壓力值應在0.35 kPa左右,之后發(fā)動機因怠速不穩(wěn)熄火,標定失敗。
故障原因初步分析 燃氣與燃油脈寬迅速增大,說明燃氣ECU與燃油ECU因某種原因做出調整,且它們兩個設備調整的方向是一致的,是否與氧傳感器有關需要證實。氧傳感器信號值在圖2中部示波器部分有顯示,但顯示幅度小,不便于觀察。為此用發(fā)動機故障解碼儀協助分析,連接解碼儀與發(fā)動機ECU,重新進入燃氣標定調試。在再次出現燃氣、燃油脈寬增加的同時,通過解碼儀觀察氧傳感器輸出電壓,證實確實是混合氣稀,但噴油脈寬增加了幾倍,混合氣卻還稀,確實讓人費解。
對改裝電路圖的分析 國內AC300兼容改裝套件線路與波蘭原廠提供的改裝電路圖稍有不同,明顯不同之處是國內改裝增加了斷油繼電器,作用是在燃氣工作時切斷燃油泵供電電路,接線方法參考圖3實線部分。其中紅色實線是ECU的控制火線,應連接點火開關,但連接在此處也可以,控制火線的輸入電流約30 mA,不會對燃油泵供電電路有影響。閱讀調試軟件附帶的說明了解到,燃氣與燃油相互轉換不是一個簡單切換的過程,在對燃氣ECU標定時以及燃氣壓力降低的時候,AC300系統(tǒng)提供了燃氣與燃油組合工作的方式,所以斷油繼電器不能與燃氣電磁閥同步控制,具體到標定過程燃氣切換時,燃油泵供電電路不能被切斷。
故障原因再分析 標定過程中,當第1個燃氣噴嘴切入時,燃油仍是維持怠速運轉的主要燃料,如果燃油供應不足,氧傳感器會反映混合氣過稀,那么燃氣ECU與燃油ECU做出同樣的響應。故障原因是否為斷油繼電器有誤動作?為證實這一點,短接斷油繼電器30與87a端子,結果重新標定順利完成。為什么之前改裝設備能正常工作,更換減壓器后就出現這種故障?斷油繼電器受燃氣ECU控制,難道是燃氣ECU有故障?在檢查斷油繼電器時,發(fā)現繼電器接線有異常,如圖3虛線部分。繼電器附近多出了紅 (帶熔斷器)、黑兩根線,經檢查這兩根線是燃氣ECU的電源線,原本應接在蓄電池正負兩端,但現在紅線接燃油泵供電端,黑線就近在駕駛員側工作臺下搭鐵,另外還發(fā)現,在改裝時需剪斷燃油泵供電線 (如圖3紅/白線),為方便連接斷油繼電器,在剪斷處連接引出兩根電線,但這兩根線太細,且接頭處氧化嚴重。
故障排除及總結 將兩根細且氧化嚴重的線換掉,燃氣ECU的電源線按要求接在蓄電池兩端,故障徹底排除,本故障有兩點需總結。
1)之所以將燃氣ECU的電源線連接在燃油泵的供電線路上,可能是當初安裝燃氣ECU時出于保護ECU的目的,將ECU固定在駕駛室內,這樣電源連線連在燃油泵電源端比較方便,但這恰好說明安裝人員對燃氣ECU電源線的作用理解不到位。一方面電源線提供ECU本身及其他傳感器、執(zhí)行器用電的需要,如果連接在燃油泵供電線路上,會增加燃油泵線路的負荷,也難以保證燃氣ECU用電需要。另一方面電源線還有保持記憶的功能,連接在燃油泵繼電器上,不能保證連續(xù)供電。
2)改裝必然要剪斷燃油泵供電線,但引出的接線選擇太隨意。當燃氣ECU與燃油泵同時工作時,由于兩根引線太細以及接頭氧化,電阻較大,壓降較大,造成燃油泵供電電壓不足,供油量受到較大影響。通過與駕駛員交流,也證實用油行駛時,中小負荷就表現無力,只是很少用油行駛,也就沒有在意。之所以最初安裝時沒有出現標定故障,也可能是引線接頭處還未出現氧化,燃油泵的供油量還勉強能夠維持需要,我們知道標定過程隨著燃氣噴嘴的逐個換入,燃油的需要量越來越少,所以故障容易出現在第1缸燃氣換入過程。