不怕不怕啦 出现故障不怕不怕啦 LNG发动机功能解析

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天然气主要存在于油田和天然气田，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，沸点为-161.5℃。在20兆帕下压缩储存为压缩天然气，在-162℃以下保温状态下储存为液化天然气。天然气在燃烧过程中产生的能影响人体呼吸系统健康的物质很少，燃烧后不产生废渣或废水，具有使用安全、热值高、清洁的优点。

随着我国排放标准的不断提高和能源配置的合理使用，液化天然气发动机已经应用于大型客车和重型卡车。国家西气东输工程和东海油气田天然气落地工程也为LNG发动机的推广应用提供了能源保障。摘要:随着液化天然气发动机不断进入市场，结合液化天然气发动机的结构特点和实际工作经验，探讨液化天然气发动机的合理使用和几种故障分析。

液化天然气发动机燃油供应系统的主要部件和功能

一、工作原理

ECIEFR系统增压液化天然气发动机。液化天然气从液化气罐流向发动机气缸。

二、贮液罐

天然气以液体形式储存在低温低压储罐中，内部温度低于-162℃。气瓶的额定工作压力为1.6兆帕，使用时气瓶的最小压力不应低于0.65兆帕。否则会造成发动机供气不足，降低动力性能，导致催化转化器烧结。储罐采用双层真空保温结构，由内胆、外壳、夹层保温、阀室等组成。

内胆是用来装燃料的，外壳支撑整个油箱，保护内胆。它在内胆之间形成一个密封的真空空房间，两个外壳之间的夹层填充有玻璃棉和具有隔热性能的铝箔。阀室布置在储罐的一端，包括储液阀、安全阀、手动释放空阀、调压器、压力表和液位显示器等。驾驶室仪表盘设有风量指示和漏气报警装置。

第三，化油器

液化天然气在被汽化器加热和膨胀后，需要汽化成气态天然气，然后才能供应给发动机燃烧。液化天然气在蒸发过程中会吸收更多的热量。汽化器利用发动机冷却液提供热量，促使低温液态天然气变成气态天然气。气态天然气的温度取决于冷却剂的温度和流速。在实际工作过程中，可燃混合气进入发动机的温度要求相对宽松，而发动机冷却液的正常温度一般为60-85℃。

四.低压电磁阀

低压电磁阀安装在电控调节器的天然气入口，控制天然气的供应。平时要注意电磁阀的清洗，一般每50000km清洗一次，取决于所供燃油的清洁度。清洗时，拆下电磁阀线圈，取出阀芯和阀座，浸泡在汽油中，然后用干压缩空气体吹干备用。

V.电控调压器

电控压力调节器是一种电控压力调节器，内部有一个控制芯片，接收发动机控制模块的指令，根据发动机工况控制天然气量和压力，从而有效地控制空的燃料比。电控调压器内部有微处理器控制的高速电机，通过CAN总线接收ECM信息，保证天然气压力在0.55 ~ 1.35 MPa ~ 1.35 MPa之间。电控调压器中有一个压力传感器，用于测量调压器出口和混合气体入口之间的压差，并将电控调压器的气体温度控制在-40℃-105℃范围内。

不及物动词搅拌器

混合器用于将在增压器中冷却的空气体与天然气充分混合。气态天然气中冷后的气体压力高于空气体，按比例喷射与空气体混合，使燃烧更加完全和平缓，可有效降低NOx排放和排气温度。混合气体相当于单点喷射装置，安装在进气口的喉部，有一个由弹簧控制的隔膜。其内隔膜的开度可以根据空气体的流入量来确定，然后混合器就可以在发动机工况下精确控制空的燃料比。

七、电控节气门

驾驶员通过加速踏板将动力需求传递给发动机控制模块。收到加速踏板信号后，发动机控制模块根据发动机工况控制电子节气门的开度。通过控制电子节气门的蝶阀开度，可以调节进入气缸的混合气量，从而控制发动机转速，适应负荷变化。安装电子节气门时，驱动电机轴必须保持水平。

液化天然气汽车发动机的特点及合理使用

LNG发动机有以下特点:一是天然气抗爆性能好，辛烷值可达130RON，发动机压缩比可达11-12，介于汽油机和柴油机之间。二是进气系统适合安装涡轮增压装置，LNG发动机采用电控高压点火系统，与汽油机相同。第三，燃烧天然气的发动机不会在进气管壁上形成油膜，发动机暖机时排放的污染更少。与汽油机和柴油机相比，液化天然气发动机在使用上有一些差异，主要表现在以下几个方面。

1.应注意液化天然气的质量。天然气除了烷烃外，还含有硫化氢、二氧化碳、氮气和水蒸气。液化天然气发动机每标准立方米天然气的硫化氢含量不得超过15毫克/立方米。车辆长期使用含硫量高的天然气，可能导致燃烧室部件腐蚀，进一步影响换热和热平衡。小固体颗粒的直径应小于5 μ m。

第二，LNG发动机需要特殊的优质低灰润滑油。天然气发动机主要燃烧高纯气态甲烷，其燃烧温度比柴油发动机高，发动机热负荷也比柴油发动机高。此外，气态甲烷的燃烧不会产生烟灰，有效防止润滑油的油脂沉积在火花塞上。但这样一来，碳灰的润滑作用就会消失，所以燃气发动机的润滑性能远低于燃油发动机。因此，液化天然气发动机需要使用低硫酸盐灰分、高耐磨性、抗氧化性和低硫含量的特种油。

Iii .液化天然气发动机配有高能点火装置。天然气的辛烷值高于汽油，所以发动机的压缩比可以高于汽油发动机，热效率也可以相应提高。天然气自燃温度为632℃，发动机压缩过程中气缸内混合气温度达不到这个温度，必须使用火花塞强制点火。另外，天然气燃烧范围窄，所以点火能量大。传统的点火装置不适合LNG发动机，需要高能点火装置。

天然气发动机缸内燃烧温度相对较高，进气对火花塞的冷却效果比燃油发动机差。点火电压高于常规汽油机，超过40kV。但火花塞间隙比汽油机小，铂NGK火花塞间隙为0.33±0.005mm，铱火花塞间隙为0.4±0.005mm，每行驶20000公里，要检查火花塞电极的烧蚀情况和高压线橡胶套是否老化开裂，清理火花塞电极间的杂质和点火线圈端子的氧化物，并涂上导电膏。

第四，要使用优质软化的发动机防冻冷却液。在蒸发器中，液态天然气被加热并蒸发成气态天然气。在气体系统的热交换器中，气化的天然气被进一步加热，这些加热介质是发动机冷却剂；因此，LNG发动机的冷却液除了原有的冷却保温功能外，还具有加热天然气的功能。

如果冷却液质量不好，容易发生结垢，降低换热能力，导致化油器和气体换热器效率降低，直接影响发动机的燃气供应，降低发动机功率，进而影响燃气系统的下游装置。所以发动机冷却液质量要绝对保证，要用凝固点更低、防腐功能更好、不结垢的软性防冻剂。

液化天然气汽车发动机几种故障分析及对策

一、活塞燃烧和缸套断裂失效分析

2009年，某公司一辆装有LNG发动机的乘用车发生了活塞燃烧、缸套断裂等几起严重故障。发动机机体解体后，进行检查分析。经分析，故障的主要原因是发动机工作过程中的爆震燃烧。可燃混合物在压缩结束时由火花塞点燃。在正常燃烧条件下，火焰从火花塞端传播到远离火花塞的一端。

如果末端的混合气在火焰传播过程中自燃燃烧，缸内压力会急剧增加，产生强烈的冲击，引起缸内清脆的金属敲击声，称为爆燃。严重的爆燃会使发动机过热，功率降低，加剧发动机磨损，甚至损坏发动机零部件，尤其是在发动机低速高负荷时爆燃造成的损坏最为严重。

液化天然气发动机爆炸的原因如下:

1.使用的液化天然气燃料质量差，或防爆性能下降；

2.点火正时不正确，点火提前角过大；

3.混合气过浓，超过设定浓度5%以上；

4.涡轮增压不正常，不能限制进气增压，导致增压过度；

5.进气中冷器污染严重，进气温度过高；

6.润滑油质量选择不当，导致气缸积碳过多，压缩比相对增大。

公司车辆为刚投入使用的LNG公交车，爆燃原因如污染严重、堵塞、积碳过多等可暂时消除。因此，爆燃可能是由于点火提前角过大，进入气缸的混合气温度过高，或者LNG在储罐中的储存时间过长，导致气体燃料气体中的甲烷成分减少，防爆性能下降。

供气系统中，气化天然气的温度不宜过高，应控制天然气通过气体缓冲罐和换热器的温度。如果温度太高，发动机就会爆震。最初装在储罐中的液化天然气燃料在运输、移交和新车检查后储存时间过长。当储罐内部压力因吸收外部热量而增加1.6兆帕以上时，安全阀会自动消除天然气的超压，加速储罐内天然气的蒸发。由于防爆性能好的甲烷蒸发，液态LNG中甲烷含量逐渐降低，直接影响发动机的防爆性能，容易造成LNG发动机爆震，严重时可能造成发动机损坏。

一般发生爆震的地方在燃烧室，容易造成气缸上部燃烧损坏，但不会造成整个气缸体破裂。从整体破碎情况来看，缸套材质和淬火热处理不当也与缸体破碎有直接关系。

二、拉缸现象的分析

有几台公交车发动机的爆震声和漏气声相似。加大油门后发动机颤抖，功率下降，甚至熄火，排气管冒黑烟。经分析，可能是发动机拉缸现象。解体后，判断得到确认。纵向气缸壁上有不同的垂直凹槽和擦伤。这是因为当活塞或活塞环与气缸壁的滑动接触面积过小时，摩擦力会产生高温，活塞或活塞环与气缸壁之间的金属会燃烧。冷却后，硬化物会将缸壁拉出槽痕，即拉缸。

拉缸的常见原因有:发动机过热，点火正时严重错位，活塞与缸套配合间隙过小，汽车维修技术网或活塞冷却不足导致过热膨胀，活塞环开口端间隙过小或断裂，润滑油质量差或油膜压力不足，空空气滤清器过滤效果差导致杂质进入气缸，低温启动后驾驶员踩踏油门踏板等。

液化天然气发动机属于燃气发动机，其压缩比高于汽油机，缸内燃烧温度也较高。应使用耐高温润滑油，选择合适的缸套和活塞材料并采取相应的热处理，严格控制缸套与活塞的装配间隙和活塞环的开口间隙。

三、火花塞积灰、裂纹损坏故障分析

液化天然气发动机正常工作时，火花塞绝缘体上出现轻微的黄色或棕色沉积物，电极也出现轻微腐蚀。火花塞采用氧化铝陶瓷，工作环境极其恶劣。既要承受缸内高温高压频率的快速交变冲击，又要保证在40kV高压下的绝缘性能和耐化学腐蚀能力。

一般来说，绝缘子断裂的主要原因是爆破振动。由于燃料的不同，液化天然气发动机混合气的燃料比和气缸的压缩压力比汽油机高，点火电压在40kV以上，火花塞间隙比汽油机小得多。因此，在安装火花塞和点火线圈时，需要保证火花塞间隙在规定值内，点火线圈和火花塞电极应涂有导电胶，火花塞陶瓷体应涂有绝缘油脂，以防止橡胶套老化引起火花塞和缸套之间的泄漏。

四、发动机动力不足的原因分析

LNG发动机动力没有柴油发动机大，有时很难提速。液化天然气燃料的特性和发动机结构是动力不足的主要原因。燃料和气体的混合物进入燃料发动机，而LNG是天然气和空气体的混合物。前者体积比为58:1，燃油体积可以忽略不计，但后者为9.5:1，燃油体积增加6倍，必然会导致相对进气量减少，发动机功率下降，尤其是在热工况下。