重型汽車LNG發動機常見故障及維修技術探究

趙蕾

摘要： 隨著國家對重型車輛排放要求的不斷提高，以及新能源戰略下相關技術的日趨成熟，LNG發動機已廣泛應用于重型汽車設計領域。本文從重型汽車LNG發動機的主體結構出發，介紹了LNG發動機的基本工作原理，論述了重型汽車LNG發動機的常見故障與維修技術，進一步提出了日常維護與保養的建議。

Abstract： With the continuous improvement of national emission requirements for heavy vehicles and the maturity of relevant technologies under the new energy strategy， LNG engines have been widely used in the field of heavy truck design. Starting from the main structure of heavy truck LNG engine， this paper introduces the basic working theory of LNG engine， discusses the common troubles and maintenance technology of heavy truck with LNG engine， and further puts forward some suggestions on daily maintenance.

關鍵詞： 重型汽車;LNG發動機;發動機故障;發動機維修

Key words： heavy duty truck;LNG engine;engine fault;engine maintenance

中圖分類號：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0176-02

0? 引言

當今世界汽車產業快速發展，環保與節能已成為不可回避的兩大主題。天然氣作為新型的清潔燃料的代表，可以有效緩解日益嚴峻的環境污染與能源緊張與問題。隨著國家新能源戰略的實施，LNG重型汽車已經越來越多的出現在我們身邊，逐漸成為公路運輸不可或缺的重要力量。基于此，本文對重型汽車LNG發動機的主要部件、基本原理、常見故障與解決方法等進行了闡述和分析。

1? 重型汽車LNG發動機的主要部件

1.1 氣瓶? 氣瓶是LNG發動機的儲能罐，其特點是內部低壓低溫，低于零下162℃，天然氣以液態形勢存儲在其中。車輛在正常運行狀態下，氣瓶內部的標定壓力是1.6MPa，此壓力可上下浮動，但不能夠低于0.65MPa，否則供給發動機的氣體會不足，發動機對外輸出的動力也會下降。外殼、內膽、閥件艙等是氣瓶的主要組件，整體則是雙層真空絕熱的結構。外殼與內膽之間形成夾層，是密閉的真空空間，其中填充高隔熱性能的玻璃棉以及鋁箔材料，保證氣瓶內部恒定的低溫狀態。

1.2 汽化器? 氣瓶中存儲的液態LNG需要經過汽化器升溫以及膨脹氣化之后，才能夠轉變為氣態的天然氣，成為發動機需要的燃料。在此汽化過程中，汽化器運用發動機的冷卻液來提供此過程中需要的熱量，將液態低溫的LNG轉變為氣態的天然氣。

1.3 低壓電磁閥? 低壓電磁閥的主要作用是控制LNG的進氣量，通常在電控調壓器的入口處。在平時的發動機正常運行過程中，相關工作人員應該加強對電磁閥清潔關注，通常情況下，LNG重型汽車每行駛50，000km就需要對其進行一次清洗，清洗的工作過程中應該將電磁閥的線圈拆除下來，同時將閥芯閥座也拿出，并將他們在汽油中進行浸泡，隨后再對其進行壓縮以及空氣吹干處理才能夠投入使用。

1.4 電控調壓器? 電控調壓器的作用是控制空氣與天然氣的比例（空燃比），在其內部內部設有芯片，接收ECM的指令，能夠根據發動機的實際運轉狀況和車輛的運行狀況來對天然氣的質量和壓力進行相應的把控。除此之外，電控調壓器內部還存在一個壓力傳感器，用于能夠采集調壓器入口和出口的壓力差，同時將調壓器內的氣體溫度保持在合理的范圍內，此范圍通常介于-40到105℃之間。

1.5 混合器? 混合器的作用是充分融合經過電控調壓器的天然氣和經過中置冷卻器的空氣，此時天然氣的氣壓大于空氣氣壓。在混合器內部，天然氣與空氣按照程序預先設定的比例混合，能夠讓燃燒變得更加充分，能夠有效降低NOx的排放總量以及排氣時的溫度大小。混合器近似于傳統柴油機車型的單點噴射裝置，在受控于內部被彈簧控制的膜片，膜片具體的開度大小則取決于空氣的流入量，使得空燃比得到準確控制。

2? 重型汽車LNG發動機的工作原理

隨著車輛啟動，主安全閥開啟，儲氣瓶中的液態LNG借助氣瓶內部的壓力，將液態LNG輸入汽化器中。LNG氣瓶正常工作狀態壓力不可低于0.65MPa，如低于此數值，發動機會供氣不足且動力性下降，進而出現催化轉化器燒結等現象。受發動機冷熱水的溫度影響，低溫液態的LNG進入汽化器，就被汽化成氣態天然氣。汽化器要避免直接安裝在發動機上，而且安裝位置應盡可能靠近發動機進氣管，同時需避免高出發動機散熱器的上部，保證汽化器可隨時得到加熱水的環繞，避免由于溫度過低而產生凍裂。氣態天然氣繼而進入調壓器，受到其中電控調壓系統的控制，隨后天然氣與空氣在混合器中充分混合，最后進入氣缸?；旌蠚庠跉飧字腥紵?，經過催化轉化器進行充分的化學反應，消除污染物后排放入大氣中。

3? 重型汽車LNG發動機常見故障與維修

3.1 漏氣? 漏氣是LNG重型汽車出現頻率很高的故障，在平時的檢修中主要檢查供氣部件和部件管路。排查漏氣常規且最非常有效的方法是噴灑肥皂水。此項排查需要在發動機正常的供氣的狀態下進行。如果檢查出漏氣點，則需要更換緊固件，或者重新裝配，問題可以隨之解決。在更換相關部件之前，需要首先關閉LNG出氣閥，繼而運行發動機將管路內殘余氣體燃燒完全后更換拆裝。然而很多LNG重型汽車駕駛員關閉出氣閥后再打開，出現供氣不足的現象。出現此現象是由于出氣閥的閥芯因為低溫暫未打開完全，此時不可使用熱水澆燙閥體，突然的熱脹冷縮會造成閥體損壞，輕輕叩擊閥體可緩慢使開關

復位。

3.2 發動機動力不足? 可導致LNG發動機動力不足的原因很多，主要原因為如下幾個：氣瓶內燃料不足，出氣閥未完全開啟，供管路損壞或者堵塞折彎，氣瓶壓力不足，空氣濾芯堵塞，蓄電池虧點，或者發電機異常，發動機火花塞積碳，高壓缸線、點火模塊插接器、搭鐵線異常，LNG品質差等均可導致此故障。當出現此種故障，應逐步排查原因：及時補充燃料，確認出氣閥是否能完全開啟，排查供氣管存在折彎或堵塞，保證燃料輸送順暢，及時更換燃氣軟管、按照廠家要求的及時更換空氣濾芯;排查蓄電池接線柱連接是否牢固，發電機輸出端電壓是否在正常范圍內。如排查上述原因后故障仍未徹底改善，可考慮更換高品質的LNG燃料，避免因燃料雜質過多而導致此故障。

3.3 拉缸? 拉缸外在表現未發動機出現竄氣聲和敲缸聲，聲音隨著油門的加大而加大，動力不足且伴隨著發動機抖動，排出黑色尾氣，甚至突然熄火。氣缸壁與活塞環接觸面積過小，摩擦過程中產生高溫，活塞環和氣缸壁之間產生金屬熔著，熔著冷卻后的物質堅硬，把氣缸壁拉出溝痕。由于LNG發動機在燃燒過程中主要是燃燒高純度的氣態甲烷，壓縮比達11：1-12：1，燃燒溫度相較于柴油機來說要更高，最終對發動機形成的熱負荷也要更高。解決此故障，需要優先選擇低硫酸鹽灰分、具備低含硫量以及強耐磨性的專用機油，以形成可靠承載能力和潤滑油膜。同時精準把控活塞和氣缸套匹配間隙以及活塞環的開口間隙，確?；钊膱A柱度公差在0.18-0.28mm之內。

3.4 火花塞損壞、污損? 我們在檢修重型汽車LNG發動機時，很多火花塞絕緣體存出現了裂紋式破損或污損的現象，此種故障通常伴隨著發動機的動力不足和抖動。LNG發動機火花塞不但要保證耐化學腐蝕性和在40kV高電壓下的絕緣性能，還要保證可承受氣缸中超高溫度下極高頻壓力的急劇交替沖擊，其工作環境極為惡劣，常用材料為氧化鋁陶瓷，通常造成此故障的主要原因是氣缸內的爆震。很多時候火花塞與氣缸套間隙過大，跳火困難繼而產生點火電壓過高，導致瓷體絕緣性能下降產生電弧閃灼漏電，此時瓷體表面往往伴隨著軸向燒灼紋理。為避免此種情況，可嘗試在火花塞陶瓷體上涂抹絕緣脂，在火花塞電極與點火線圈上增添導電膠，以避免在膠套老化時出現缸蓋與火花塞之間漏電。

3.5 缸套碎裂與活塞燒熔? 產生缸套碎裂和活塞燒熔現象的主要原因之一就是燃料混合氣在氣缸燃燒時出現了爆震。爆震指氣缸中氣體燃燒產生過高的溫度和壓力，引發未燃的混合氣無規律燃燒。氣門、活塞環等，長時間的爆震會嚴重破壞發動機燃燒室里的這些零部件，在高負荷低轉速工況下，造成的損壞最嚴重。

爆震是對LNG發動機威脅最大的故障之一，導致爆震的因素很多，主要有如下幾種：①用戶采用了含硫量高的機油，抑或是潤滑油的類型使用不匹配，使得氣缸內出現積炭;②車輛前部的中冷器冷卻功能失效，導致進入發動機的氣體溫度高于正常值;③發動機增壓器進氣增壓功能異常，導致混合氣壓力高于正常值;④進入燃燒室的空氣與天然氣混合氣濃度高過設定值的5%;⑤點火提前角沒有經過有效校正，致使點火正時不準確;⑥用戶采購了低品質的燃料，甲烷的濃度不符合預定的程序要求;⑦問題車輛已久置，儲氣瓶中甲烷比例下降，乙烷與丙烷比例上升，導致車輛抗爆性降低。用戶或維修廠需要根據出現問題車輛的實際情況，逐步排查出現問題的原因。

4? 重型汽車LNG發動機日常維護和保養

為了保證LNG重型汽車在貨運中發揮更大的運行效率，創造更大的價值，駕駛員要時刻確保規范、正確的駕駛習慣，學習車輛基本結構，熟悉發動機常見的故障與處理方法等，同時可以借助專用的檢測儀器，自我診斷、解決一些基本的故障，減少去維修廠的次數。

4.1 駕駛員日常駕駛習慣建議? ①駕駛員需要積極接受理論培訓，了解各個部件的作用與功能，掌握LNG系統基本知識，熟悉LNG發動機獨特的性能;②駕駛員每天上車前需要排查冷卻水、機油等狀態，確認供氣管路在底盤連接是否穩固，檢查儲氣瓶的壓力表狀態，保證所有供氣管連接處不存在漏氣點;③啟動車輛時不深踩油門，避免浪費燃料，也避免損壞發動機;④為了更好的潤滑油路，建議打火啟動后進行5分鐘左右的怠速運轉;⑤如果儲氣瓶出現異常結霜現象，或響起漏氣報警，必須將車輛返回專業維修點修理。

4.2 LNG重型汽車的保養建議? ①車輛每運行3000公里左右，建議排污一次，釋放系統壓力后打開排污閥，至液體流盡后關閉;②車輛每運行1萬公里，建議更換濾芯，且更換濾芯前需釋放管路內壓力;③車輛每運行600-800小時或4萬-5萬公里，需要清理高壓電磁閥的閥口和閥芯;④車輛每運行5萬公里需要排查高壓減壓器是否漏氣，每運行10萬公里則需要檢查減壓器進氣濾芯狀態;

⑤LNG燃料儲存于高壓氣瓶重，在各種日常維保前必須關閉供氣管路，排放干凈管路內殘余的LNG，繼而進行

泄壓。

5? 結語

綜上所述，LNG重型汽車已越來越多的走進了我們的生活，它區別于匹配柴油、汽油發動機的傳統車輛，具有清潔、高效等優點。與此同時，鑒于LNG發動機獨特的原理與結構，需要我們學習相關技術資料，排除常見故障，精心執行操作流程，進行專業的保養與維護，才能充分發揮LNG重型汽車蘊含的巨大優勢，創造出更大的價值。

參考文獻：

[1]朱軍.LNG汽車供氣系統結構與保養、使用要求[J].廣東公路交通，2012（02）：60-63.

[2]汪貴行，汪學慧.LNG公交客車的使用與故障分析（下）[J].商用汽車，2010（04）：124-125.

[3]李星，李先棟.LNG汽車發動機的合理使用與故障分析[J].汽車維修，2011（03）：42-44.