空燃比控制在维修中的应用

王现兵 郭阳 高跃宗（中原油田分公司天然气产销厂 河南 濮阳 457162）

一、G399TAA发动机燃料气混合比是靠燃料气与空气的压差控制的，空气与燃气的压差为140mm水柱。如图1这种空燃比控制模式的优点是操作维护简便，缺点是低载荷情况下燃料利用率相对较低，废气排放量过大。

图1 G399TAA末级调压阀

二、G3606LE型发动机在不同工况下采取不同的空燃比控制模式，使发动机空燃比管理更为精细化反应迅速化。

G3606LE发动机由ECM控制空燃比，使发动机在低排放水平的情况下仍保证其性能和效率。此系统包括以下组成部分：ECM中的地图；ECM的外部驱动；燃料执行器；阻风门执行器；排气旁通执行器；集成式燃烧传感模块；温差电偶和燃烧传感器。相比传统的空燃比控制系统，G3606LE在硬件上主要增加了废弃旁通门、ECM、电动执行器。

排气旁通的工作原理是：

排气旁通的执行机：1、从ECM接收电子控制信号。2、操纵排气旁通。当ECM需要较慢的燃烧时间或较稀的空燃比时，执行机构会控制着排气旁通向关闭位置的方向移动。这会使更多的废气进入到涡轮增压器的涡轮侧。废气的减少就会使涡轮叶片和压气叶轮的转速降低。这样就会减少空燃混合气中空气的量。

发动机的分层燃烧是通过单一、精确喷射将燃气引入燃烧室，通过即时调整点火正时和燃气量来控制燃烧过程，以可能的最高效率使发动机输出与工作需要相匹配。发动机所需要的空燃比是基于储存在ECM中的地图。这些地图针对于发动机在不同的速度和不同的负载条件下而设计的。

此系统包括五种空燃比运行的模式：启动；无反馈信号；排气口温度反馈；燃烧反馈；预燃室校准。

按照在不同负载情况下被激活可以分为：

1.负载低于40%的情况：启动反馈模式、无信号反馈模式、排气口温度反馈三种模式；

2.负载高于40%的情况：燃烧反馈模式。

3.任何负载情况下：预燃室校准模式。

在这些模式中，空燃比由阻风门或者废气门控制：这两个执行器都调节空气的流量。在任何时候只有一个执行器工作。激活的执行器控制进气歧管的空气压力。调节量基于ECM计算的理论所需空气压力和进气歧管实际空气压力的压力差决定。发动机不同载荷下运行模式之间的关系以及模式之间的转换在图2中给出。

图2 发动机运行模式，传输和负载的示意图

1.启动模式: 在此模式下发动机阻风门保持一定开度，使发动机启动，阻风门关闭70%～80%。

2.无反馈信号模式: 此模式由空燃比地图控制，直至排气口温度不再增加。

3.排气温度反馈模式：在发动机负载低于40%，实际平均排气温度与理想排气温度有差别时，ICSM向ECM发出信号，修正阻风门位置。

4.燃烧反馈模式：检测水套水温度控制阻风门或者废气旁通门修正，使水套水温度达到理想温度。

5.预燃室校准模式：在任何负载模式下都可以被ET激活。预燃室模式调整针型阀改变进入预燃室内燃气量，调整燃烧时间。

三、实例分析

1.案例：

在工作中我们遇到了在环境温度和负载基本不变的情况下，G3606LE发动机出现爆震、加载困难，最后不能加载的情况。通过对比出故障的发动机和正常运行的发动机，启动后相对正常时排气温度偏高，涡轮进口温度偏高，燃气消耗气量增多七百立方米每天。

2.故障分析：

发动机爆震的原因主要有：过载、点火过早、空燃比过浓、积碳过多、发动机温度过高。涡轮进口温度偏高的原因主要有：负载低、过载、气门故障、进气温度过高、空燃比不合适。加载困难的主要原因：发动机输出功率不足、负载过大、发动机调速滞后。经过分析，我们认为发动机空燃比、燃烧时间、和进排气气门间隙可能出现了问题。 燃料气消耗量过大，造成空燃比过浓，发动机功率不足。通过监测发动机燃烧时间，发现气缸燃烧时间相差较大，个别缸燃烧过快。最后将发动机故障锁定在发动机空燃比过浓燃烧过快上。

3.故障排除：

发动机的空燃比由燃烧传感器和热电偶发给ECM信号，ECM根据地图通过燃气控制阀、废气旁通阀、阻风门执行器执行ECM命令，达到恰当的空燃比。在ECM设置参数未改变的情况下，发动机空燃比出现问题主要原因为燃料气组分发生变化和ECM控制的外部执行器执行不能正确执行ECM发出的信号造成。通过燃气分析仪重新校准燃气参数。执行器可能出现燃气控制阀开度过大，混合气过浓或者废气旁通阀关闭度不够造成空气进气量不足。通过检查燃气控制阀、废气旁通阀和阻风门发现燃气控制阀开度过大，这造成了混气中空燃比过浓，发动机输出功率出现下降。在预燃室校准模式下，调整了针型阀的开度获得了较理想的燃烧时间。最终解决了发动机爆震和加载困难的问题。