重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障及維修技術(shù)探究

趙蕾

摘要： 隨著國(guó)家對(duì)重型車(chē)輛排放要求的不斷提高，以及新能源戰(zhàn)略下相關(guān)技術(shù)的日趨成熟，LNG發(fā)動(dòng)機(jī)已廣泛應(yīng)用于重型汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。本文從重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)出發(fā)，介紹了LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理，論述了重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障與維修技術(shù)，進(jìn)一步提出了日常維護(hù)與保養(yǎng)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(guān)鍵詞： 重型汽車(chē);LNG發(fā)動(dòng)機(jī);發(fā)動(dòng)機(jī)故障;發(fā)動(dòng)機(jī)維修

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

中圖分類(lèi)號(hào)：U472.43? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0176-02

0? 引言

當(dāng)今世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，環(huán)保與節(jié)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(yán)峻的環(huán)境污染與能源緊張與問(wèn)題。隨著國(guó)家新能源戰(zhàn)略的實(shí)施，LNG重型汽車(chē)已經(jīng)越來(lái)越多的出現(xiàn)在我們身邊，逐漸成為公路運(yùn)輸不可或缺的重要力量?；诖?，本文對(duì)重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件、基本原理、常見(jiàn)故障與解決方法等進(jìn)行了闡述和分析。

1? 重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件

1.1 氣瓶? 氣瓶是LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的儲(chǔ)能罐，其特點(diǎn)是內(nèi)部低壓低溫，低于零下162℃，天然氣以液態(tài)形勢(shì)存儲(chǔ)在其中。車(chē)輛在正常運(yùn)行狀態(tài)下，氣瓶?jī)?nèi)部的標(biāo)定壓力是1.6MPa，此壓力可上下浮動(dòng)，但不能夠低于0.65MPa，否則供給發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體會(huì)不足，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出的動(dòng)力也會(huì)下降。外殼、內(nèi)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(jié)構(gòu)。外殼與內(nèi)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?jī)?nèi)部恒定的低溫狀態(tài)。

1.2 汽化器? 氣瓶中存儲(chǔ)的液態(tài)LNG需要經(jīng)過(guò)汽化器升溫以及膨脹氣化之后，才能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的天然氣，成為發(fā)動(dòng)機(jī)需要的燃料。在此汽化過(guò)程中，汽化器運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液來(lái)提供此過(guò)程中需要的熱量，將液態(tài)低溫的LNG轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)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(jìn)氣量，通常在電控調(diào)壓器的入口處。在平時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)電磁閥清潔關(guān)注，通常情況下，LNG重型汽車(chē)每行駛50，000km就需要對(duì)其進(jìn)行一次清洗，清洗的工作過(guò)程中應(yīng)該將電磁閥的線圈拆除下來(lái)，同時(shí)將閥芯閥座也拿出，并將他們?cè)谄椭羞M(jìn)行浸泡，隨后再對(duì)其進(jìn)行壓縮以及空氣吹干處理才能夠投入使用。

1.4 電控調(diào)壓器? 電控調(diào)壓器的作用是控制空氣與天然氣的比例（空燃比），在其內(nèi)部?jī)?nèi)部設(shè)有芯片，接收ECM的指令，能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和車(chē)輛的運(yùn)行狀況來(lái)對(duì)天然氣的質(zhì)量和壓力進(jìn)行相應(yīng)的把控。除此之外，電控調(diào)壓器內(nèi)部還存在一個(gè)壓力傳感器，用于能夠采集調(diào)壓器入口和出口的壓力差，同時(shí)將調(diào)壓器內(nèi)的氣體溫度保持在合理的范圍內(nèi)，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(jīng)過(guò)電控調(diào)壓器的天然氣和經(jīng)過(guò)中置冷卻器的空氣，此時(shí)天然氣的氣壓大于空氣氣壓。在混合器內(nèi)部，天然氣與空氣按照程序預(yù)先設(shè)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(shí)的溫度大小?；旌掀鹘朴趥鹘y(tǒng)柴油機(jī)車(chē)型的單點(diǎn)噴射裝置，在受控于內(nèi)部被彈簧控制的膜片，膜片具體的開(kāi)度大小則取決于空氣的流入量，使得空燃比得到準(zhǔn)確控制。

2? 重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

隨著車(chē)輛啟動(dòng)，主安全閥開(kāi)啟，儲(chǔ)氣瓶中的液態(tài)LNG借助氣瓶?jī)?nèi)部的壓力，將液態(tài)LNG輸入汽化器中。LNG氣瓶正常工作狀態(tài)壓力不可低于0.65MPa，如低于此數(shù)值，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)供氣不足且動(dòng)力性下降，進(jìn)而出現(xiàn)催化轉(zhuǎn)化器燒結(jié)等現(xiàn)象。受發(fā)動(dòng)機(jī)冷熱水的溫度影響，低溫液態(tài)的LNG進(jìn)入汽化器，就被汽化成氣態(tài)天然氣。汽化器要避免直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，而且安裝位置應(yīng)盡可能靠近發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管，同時(shí)需避免高出發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的上部，保證汽化器可隨時(shí)得到加熱水的環(huán)繞，避免由于溫度過(guò)低而產(chǎn)生凍裂。氣態(tài)天然氣繼而進(jìn)入調(diào)壓器，受到其中電控調(diào)壓系統(tǒng)的控制，隨后天然氣與空氣在混合器中充分混合，最后進(jìn)入氣缸?；旌蠚庠跉飧字腥紵?，經(jīng)過(guò)催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)，消除污染物后排放入大氣中。

3? 重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障與維修

3.1 漏氣? 漏氣是LNG重型汽車(chē)出現(xiàn)頻率很高的故障，在平時(shí)的檢修中主要檢查供氣部件和部件管路。排查漏氣常規(guī)且最非常有效的方法是噴灑肥皂水。此項(xiàng)排查需要在發(fā)動(dòng)機(jī)正常的供氣的狀態(tài)下進(jìn)行。如果檢查出漏氣點(diǎn)，則需要更換緊固件，或者重新裝配，問(wèn)題可以隨之解決。在更換相關(guān)部件之前，需要首先關(guān)閉LNG出氣閥，繼而運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)將管路內(nèi)殘余氣體燃燒完全后更換拆裝。然而很多LNG重型汽車(chē)駕駛員關(guān)閉出氣閥后再打開(kāi)，出現(xiàn)供氣不足的現(xiàn)象。出現(xiàn)此現(xiàn)象是由于出氣閥的閥芯因?yàn)榈蜏貢何创蜷_(kāi)完全，此時(shí)不可使用熱水澆燙閥體，突然的熱脹冷縮會(huì)造成閥體損壞，輕輕叩擊閥體可緩慢使開(kāi)關(guān)

復(fù)位。

3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足? 可導(dǎo)致LNG發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的原因很多，主要原因?yàn)槿缦聨讉€(gè)：氣瓶?jī)?nèi)燃料不足，出氣閥未完全開(kāi)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(diǎn)，或者發(fā)電機(jī)異常，發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞積碳，高壓缸線、點(diǎn)火模塊插接器、搭鐵線異常，LNG品質(zhì)差等均可導(dǎo)致此故障。當(dāng)出現(xiàn)此種故障，應(yīng)逐步排查原因：及時(shí)補(bǔ)充燃料，確認(rèn)出氣閥是否能完全開(kāi)啟，排查供氣管存在折彎或堵塞，保證燃料輸送順暢，及時(shí)更換燃?xì)廛浌?、按照廠家要求的及時(shí)更換空氣濾芯;排查蓄電池接線柱連接是否牢固，發(fā)電機(jī)輸出端電壓是否在正常范圍內(nèi)。如排查上述原因后故障仍未徹底改善，可考慮更換高品質(zhì)的LNG燃料，避免因燃料雜質(zhì)過(guò)多而導(dǎo)致此故障。

3.3 拉缸? 拉缸外在表現(xiàn)未發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)竄氣聲和敲缸聲，聲音隨著油門(mén)的加大而加大，動(dòng)力不足且伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，排出黑色尾氣，甚至突然熄火。氣缸壁與活塞環(huán)接觸面積過(guò)小，摩擦過(guò)程中產(chǎn)生高溫，活塞環(huán)和氣缸壁之間產(chǎn)生金屬熔著，熔著冷卻后的物質(zhì)堅(jiān)硬，把氣缸壁拉出溝痕。由于LNG發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒過(guò)程中主要是燃燒高純度的氣態(tài)甲烷，壓縮比達(dá)11：1-12：1，燃燒溫度相較于柴油機(jī)來(lái)說(shuō)要更高，最終對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)形成的熱負(fù)荷也要更高。解決此故障，需要優(yōu)先選擇低硫酸鹽灰分、具備低含硫量以及強(qiáng)耐磨性的專(zhuān)用機(jī)油，以形成可靠承載能力和潤(rùn)滑油膜。同時(shí)精準(zhǔn)把控活塞和氣缸套匹配間隙以及活塞環(huán)的開(kāi)口間隙，確?；钊膱A柱度公差在0.18-0.28mm之內(nèi)。

3.4 火花塞損壞、污損? 我們?cè)跈z修重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，很多火花塞絕緣體存出現(xiàn)了裂紋式破損或污損的現(xiàn)象，此種故障通常伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力不足和抖動(dòng)。LNG發(fā)動(dòng)機(jī)火花塞不但要保證耐化學(xué)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(huán)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(nèi)的爆震。很多時(shí)候火花塞與氣缸套間隙過(guò)大，跳火困難繼而產(chǎn)生點(diǎn)火電壓過(guò)高，導(dǎo)致瓷體絕緣性能下降產(chǎn)生電弧閃灼漏電，此時(shí)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(diǎn)火線圈上增添導(dǎo)電膠，以避免在膠套老化時(shí)出現(xiàn)缸蓋與火花塞之間漏電。

3.5 缸套碎裂與活塞燒熔? 產(chǎn)生缸套碎裂和活塞燒熔現(xiàn)象的主要原因之一就是燃料混合氣在氣缸燃燒時(shí)出現(xiàn)了爆震。爆震指氣缸中氣體燃燒產(chǎn)生過(guò)高的溫度和壓力，引發(fā)未燃的混合氣無(wú)規(guī)律燃燒。氣門(mén)、活塞環(huán)等，長(zhǎng)時(shí)間的爆震會(huì)嚴(yán)重破壞發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室里的這些零部件，在高負(fù)荷低轉(zhuǎn)速工況下，造成的損壞最嚴(yán)重。

爆震是對(duì)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)威脅最大的故障之一，導(dǎo)致爆震的因素很多，主要有如下幾種：①用戶(hù)采用了含硫量高的機(jī)油，抑或是潤(rùn)滑油的類(lèi)型使用不匹配，使得氣缸內(nèi)出現(xiàn)積炭;②車(chē)輛前部的中冷器冷卻功能失效，導(dǎo)致進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體溫度高于正常值;③發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器進(jìn)氣增壓功能異常，導(dǎo)致混合氣壓力高于正常值;④進(jìn)入燃燒室的空氣與天然氣混合氣濃度高過(guò)設(shè)定值的5%;⑤點(diǎn)火提前角沒(méi)有經(jīng)過(guò)有效校正，致使點(diǎn)火正時(shí)不準(zhǔn)確;⑥用戶(hù)采購(gòu)了低品質(zhì)的燃料，甲烷的濃度不符合預(yù)定的程序要求;⑦問(wèn)題車(chē)輛已久置，儲(chǔ)氣瓶中甲烷比例下降，乙烷與丙烷比例上升，導(dǎo)致車(chē)輛抗爆性降低。用戶(hù)或維修廠需要根據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題車(chē)輛的實(shí)際情況，逐步排查出現(xiàn)問(wèn)題的原因。

4? 重型汽車(chē)LNG發(fā)動(dòng)機(jī)日常維護(hù)和保養(yǎng)

為了保證LNG重型汽車(chē)在貨運(yùn)中發(fā)揮更大的運(yùn)行效率，創(chuàng)造更大的價(jià)值，駕駛員要時(shí)刻確保規(guī)范、正確的駕駛習(xí)慣，學(xué)習(xí)車(chē)輛基本結(jié)構(gòu)，熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的故障與處理方法等，同時(shí)可以借助專(zhuān)用的檢測(cè)儀器，自我診斷、解決一些基本的故障，減少去維修廠的次數(shù)。

4.1 駕駛員日常駕駛習(xí)慣建議? ①駕駛員需要積極接受理論培訓(xùn)，了解各個(gè)部件的作用與功能，掌握LNG系統(tǒng)基本知識(shí)，熟悉LNG發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)特的性能;②駕駛員每天上車(chē)前需要排查冷卻水、機(jī)油等狀態(tài)，確認(rèn)供氣管路在底盤(pán)連接是否穩(wěn)固，檢查儲(chǔ)氣瓶的壓力表狀態(tài)，保證所有供氣管連接處不存在漏氣點(diǎn);③啟動(dòng)車(chē)輛時(shí)不深踩油門(mén)，避免浪費(fèi)燃料，也避免損壞發(fā)動(dòng)機(jī);④為了更好的潤(rùn)滑油路，建議打火啟動(dòng)后進(jìn)行5分鐘左右的怠速運(yùn)轉(zhuǎn);⑤如果儲(chǔ)氣瓶出現(xiàn)異常結(jié)霜現(xiàn)象，或響起漏氣報(bào)警，必須將車(chē)輛返回專(zhuān)業(yè)維修點(diǎn)修理。

4.2 LNG重型汽車(chē)的保養(yǎng)建議? ①車(chē)輛每運(yùn)行3000公里左右，建議排污一次，釋放系統(tǒng)壓力后打開(kāi)排污閥，至液體流盡后關(guān)閉;②車(chē)輛每運(yùn)行1萬(wàn)公里，建議更換濾芯，且更換濾芯前需釋放管路內(nèi)壓力;③車(chē)輛每運(yùn)行600-800小時(shí)或4萬(wàn)-5萬(wàn)公里，需要清理高壓電磁閥的閥口和閥芯;④車(chē)輛每運(yùn)行5萬(wàn)公里需要排查高壓減壓器是否漏氣，每運(yùn)行10萬(wàn)公里則需要檢查減壓器進(jìn)氣濾芯狀態(tài);

⑤LNG燃料儲(chǔ)存于高壓氣瓶重，在各種日常維保前必須關(guān)閉供氣管路，排放干凈管路內(nèi)殘余的LNG，繼而進(jìn)行

泄壓。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，LNG重型汽車(chē)已越來(lái)越多的走進(jìn)了我們的生活，它區(qū)別于匹配柴油、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)車(chē)輛，具有清潔、高效等優(yōu)點(diǎn)。與此同時(shí)，鑒于LNG發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)特的原理與結(jié)構(gòu)，需要我們學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)資料，排除常見(jiàn)故障，精心執(zhí)行操作流程，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的保養(yǎng)與維護(hù)，才能充分發(fā)揮LNG重型汽車(chē)蘊(yùn)含的巨大優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造出更大的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱軍.LNG汽車(chē)供氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與保養(yǎng)、使用要求[J].廣東公路交通，2012（02）：60-63.

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

[3]李星，李先棟.LNG汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的合理使用與故障分析[J].汽車(chē)維修，2011（03）：42-44.