LNG汽车发动机使用故障研究

李陇娟

摘 要 天然气具备热值高、使用安全、洁净等优势，近年来在我国大型客车和重型货车领域的应用日渐广泛。基于此，本文将介绍LNG汽车发动机的特点及使用要点，并深入探讨LNG汽车发动机的常见故障及处理方式，希望研究内容能够给相关从业人员以启发。

关键词 LNG汽车;发动机;爆燃;火花塞

前言

LNG汽车发动机一般由储液罐、汽化器、低压电磁阀、电控调压器、混合器、电子控制节气门等构成。与传统燃油发动机相比具有较多的优点，在使用过程中容易出现拉缸、活塞烧熔及缸套破碎、动力不足等故障。如何科学合理的预防和处理这类故障，正是本文围绕LNG汽车发动机使用故障开展研究的主题。

1 LNG汽车发动机的特点及使用要点

LNG汽车近年来受到了各界的广泛关注，LNG汽车发动机也因此成为行业关注的焦点，因此本节将简单介绍LNG汽车发动机的特点及使用要点。

1.1 LNG汽车发动机的特点

相较于传统发动机，LNG汽车发动机具有较多优点，包括压缩比在一般情况下较低、容积效率较低、工作压缩比相对较高、拥有较高的燃烧温度、抗爆性能好、污染较小、燃料费用较低等。特别是排放污染和燃料费，LNG发动机能够实现80%的CO排放量下降、40%的NOx排放量下降。

1.2 使用要點

LNG汽车发动机的使用需关注多方面，主要包括天然气硫化氢含量控制、润滑油与防冻冷却液的选用、火花塞的更换、燃气密封性检查、蓄电池电压检查等。以天然气硫化氢含量控制为例，需保证使用的天然气拥有15mg/m3内的硫化氢含量，否则燃烧室组件可能出现腐蚀，热交换和热平衡也会受到负面影响。润滑油应选用具有低硫含量、抗氧化、高抗耐磨、低硫酸盐灰分等特点的高品质润滑油;冷却液选择具有不结垢、防腐功能强、凝点低等特点的软质防冻液。燃气密封性检查需围绕燃气管路、供气装置、电气部分进行展开，以此排除线路接触不良、燃气密封不严、点火高压线“虚接”、电路连接“松脱”等问题。

2 LNG汽车发动机的常见故障及处理方式

LNG汽车发动机在使用过程中很容易出现各类故障，较为典型的故障包括活塞烧熔及缸套破碎、火花塞污损及发动机动力不足故障、发动机爆燃故障，这类故障对LNG汽车发动机正常使用带来的影响必须得到重视，针对性的处理和预防措施选用也不容忽视。

2.1 活塞烧熔及缸套破碎

活塞烧熔及缸套破碎是LNG汽车发动机较为严重的故障，主要源于发动机工作过程中爆震燃烧的出现，压缩终了的可燃混合气利用火花塞点燃。从火花塞端一直传播到远离火花塞的末端的火焰属于LNG汽车发动机的正常燃烧过程，但如果火焰传播过程中出现自行发火燃烧的末端混合气，急剧增高的气缸内压力便会引发强烈的震荡，清脆的金属敲击声会出现于气缸内，这种情况被称作爆震燃烧。在严重的爆震燃烧下，LNG汽车发动机很容易出现功率下降、过热、磨损加剧、零件损坏。由于爆震燃烧出现于燃烧室，气缸上部烧熔损坏很容易出现，严重的可能导致整个缸体破碎。深入分析可以发现，LNG燃料品质过低、混合气分布不均匀、火花塞位置不合适、点火时间过早等均可能引发爆震燃烧，并可能导致活塞烧熔及缸套破碎。为有效处理活塞烧熔及缸套破碎故障，应从选用LNG燃料、针对性查明故障源头、更换火花塞、正确装配点火正时器等方面进行处理。

2.2 火花塞污损、发动机动力不足故障

在正常工况下，LNG汽车发动机的火花塞绝缘体周围很容易出现轻微黄或棕色沉淀物和轻微的电极腐蚀现象。由于氧化铝陶瓷材质的火花塞，受到缸内温度及压力频率极高的急剧交替冲、40kV高电压等恶劣的工作环境影响，爆裂震动很容易引发绝缘体破损，火花塞裂纹损坏、污损等故障。因此，点火线圈和火花塞在安装过程中需严格控制火花塞间隙，对火花塞陶瓷体涂抹绝缘脂以及对导电胶的针对性涂抹。发动机动力不足同样属于LNG汽车发动机常见故障，提速困难情况极易出现，这主要源于LNG燃气特性影响，热态工况下进气量减少导致的发动机功率下降，为避免该故障的出现应定期对节气门进行清洗、选用专用的天然气汽车发动机润滑油等。

2.3 发动机爆燃故障

发动机爆燃属于LNG汽车发动机的常见故障，LNG燃料品质较差、混合气过浓（一般在5%以上）、点火提前角过大、点火正时不准、涡轮增压异常、进气温度过高（中冷器严重污染）、润滑油选择不当均可能引起LNG汽车发动机爆燃故障。在具体的故障处理中，需针对性排查以确定故障源头，如对涡轮增压器、废气旁通阀、吹扫空气过滤器、步进电机、混合节气门、空气压力与燃气压力等的检查。对于LNG汽车的燃气供给系统来说，应保证已气化的天然气温度不会过高，经过燃气缓冲罐及热交换器的天然气温度应得到针对性控制，避免发动机因温度过高出现爆燃故障。此外，长时间存储的LNG燃料将吸收外界热量，将导致1.6MPa以上的内压力出现，储罐安全阀将超压的天然气自动排除，抗爆性较好的甲烷会因此蒸发，最终导致LNG汽车发动机的抗爆性能受到影响。

3 结论

综上所述，LNG汽车发动机使用故障较为多样化。在此基础上，本文涉及的活塞烧熔及缸套破碎、发动机爆燃故障等内容，则直观揭示了故障源头。为降低LNG汽车发动机使用故障的发生几率及相关影响，基于信息技术的故障排查探索、相关技术与设备的创新同样需要得到重视。

参考文献

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[2] 张佳丽.LNG汽车冷能回收低温套管换热器传热特性的研究[D].山东建筑大学，2018.