LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用故障研究

李隴娟

重慶鋼鐵集團(tuán)運(yùn)輸有限責(zé)任公司 重慶 401220

前言

LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)一般由儲(chǔ)液罐、汽化器、低壓電磁閥、電控調(diào)壓器、混合器、電子控制節(jié)氣門等構(gòu)成。與傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比具有較多的優(yōu)點(diǎn)，在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)拉缸、活塞燒熔及缸套破碎、動(dòng)力不足等故障。如何科學(xué)合理的預(yù)防和處理這類故障，正是本文圍繞LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用故障開(kāi)展研究的主題。

蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（SAGD）作為開(kāi)發(fā)超稠油的一項(xiàng)前沿技術(shù)，其使用的核心能源為高干度蒸汽，故而整個(gè)工藝流程伴隨著大量熱量的產(chǎn)生、消耗與排放。該技術(shù)采油成本較高，為了降低其能耗從而降低整體采油成本，需要綜合考慮將余熱進(jìn)行回收利用，最直接方法要提升廢熱的品質(zhì)[1]。

1 LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及使用要點(diǎn)

LNG汽車近年來(lái)受到了各界的廣泛關(guān)注，LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)也因此成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，因此本節(jié)將簡(jiǎn)單介紹LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)及使用要點(diǎn)。

1.1 LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)具有較多優(yōu)點(diǎn)，包括壓縮比在一般情況下較低、容積效率較低、工作壓縮比相對(duì)較高、擁有較高的燃燒溫度、抗爆性能好、污染較小、燃料費(fèi)用較低等。特別是排放污染和燃料費(fèi)，LNG發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)80%的CO排放量下降、40%的NOx排放量下降。

1.2 使用要點(diǎn)

LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的使用需關(guān)注多方面，主要包括天然氣硫化氫含量控制、潤(rùn)滑油與防凍冷卻液的選用、火花塞的更換、燃?xì)饷芊庑詸z查、蓄電池電壓檢查等。以天然氣硫化氫含量控制為例，需保證使用的天然氣擁有15mg/m3內(nèi)的硫化氫含量，否則燃燒室組件可能出現(xiàn)腐蝕，熱交換和熱平衡也會(huì)受到負(fù)面影響。潤(rùn)滑油應(yīng)選用具有低硫含量、抗氧化、高抗耐磨、低硫酸鹽灰分等特點(diǎn)的高品質(zhì)潤(rùn)滑油；冷卻液選擇具有不結(jié)垢、防腐功能強(qiáng)、凝點(diǎn)低等特點(diǎn)的軟質(zhì)防凍液。燃?xì)饷芊庑詸z查需圍繞燃?xì)夤苈贰⒐庋b置、電氣部分進(jìn)行展開(kāi)，以此排除線路接觸不良、燃?xì)饷芊獠粐?yán)、點(diǎn)火高壓線“虛接”、電路連接“松脫”等問(wèn)題。

表4中數(shù)據(jù)分析可知，本次研究地區(qū)的汽油樣品中有機(jī)氯的含量范圍為0.052～1.662mg·kg-1，相對(duì)較低，均滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障及處理方式

LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)各類故障，較為典型的故障包括活塞燒熔及缸套破碎、火花塞污損及發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足故障、發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃故障，這類故障對(duì)LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用帶來(lái)的影響必須得到重視，針對(duì)性的處理和預(yù)防措施選用也不容忽視。

2.1 活塞燒熔及缸套破碎

黨內(nèi)政治生活要做到嚴(yán)肅，就需要通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)體現(xiàn)。遵循嚴(yán)肅黨內(nèi)政治生活所應(yīng)采取的方式要求，才有可能使黨內(nèi)政治生活真正嚴(yán)肅起來(lái)。習(xí)近平同志對(duì)嚴(yán)肅黨內(nèi)政治生活所應(yīng)采取的方式進(jìn)行了界定，從而使嚴(yán)肅黨內(nèi)政治生活有了具體抓手。

活塞燒熔及缸套破碎是LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)較為嚴(yán)重的故障，主要源于發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中爆震燃燒的出現(xiàn)，壓縮終了的可燃混合氣利用火花塞點(diǎn)燃。從火花塞端一直傳播到遠(yuǎn)離火花塞的末端的火焰屬于LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正常燃燒過(guò)程，但如果火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程中出現(xiàn)自行發(fā)火燃燒的末端混合氣，急劇增高的氣缸內(nèi)壓力便會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的震蕩，清脆的金屬敲擊聲會(huì)出現(xiàn)于氣缸內(nèi)，這種情況被稱作爆震燃燒。在嚴(yán)重的爆震燃燒下，LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)很容易出現(xiàn)功率下降、過(guò)熱、磨損加劇、零件損壞。由于爆震燃燒出現(xiàn)于燃燒室，氣缸上部燒熔損壞很容易出現(xiàn)，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致整個(gè)缸體破碎。深入分析可以發(fā)現(xiàn)，LNG燃料品質(zhì)過(guò)低、混合氣分布不均勻、火花塞位置不合適、點(diǎn)火時(shí)間過(guò)早等均可能引發(fā)爆震燃燒，并可能導(dǎo)致活塞燒熔及缸套破碎。為有效處理活塞燒熔及缸套破碎故障，應(yīng)從選用LNG燃料、針對(duì)性查明故障源頭、更換火花塞、正確裝配點(diǎn)火正時(shí)器等方面進(jìn)行處理。

2.2 火花塞污損、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足故障

在正常工況下，LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞絕緣體周圍很容易出現(xiàn)輕微黃或棕色沉淀物和輕微的電極腐蝕現(xiàn)象。由于氧化鋁陶瓷材質(zhì)的火花塞，受到缸內(nèi)溫度及壓力頻率極高的急劇交替沖、40kV高電壓等惡劣的工作環(huán)境影響，爆裂震動(dòng)很容易引發(fā)絕緣體破損，火花塞裂紋損壞、污損等故障。因此，點(diǎn)火線圈和火花塞在安裝過(guò)程中需嚴(yán)格控制火花塞間隙，對(duì)火花塞陶瓷體涂抹絕緣脂以及對(duì)導(dǎo)電膠的針對(duì)性涂抹。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足同樣屬于LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障，提速困難情況極易出現(xiàn)，這主要源于LNG燃?xì)馓匦杂绊?，熱態(tài)工況下進(jìn)氣量減少導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，為避免該故障的出現(xiàn)應(yīng)定期對(duì)節(jié)氣門進(jìn)行清洗、選用專用的天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油等。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃故障

發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃屬于LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障，LNG燃料品質(zhì)較差、混合氣過(guò)濃（一般在5%以上）、點(diǎn)火提前角過(guò)大、點(diǎn)火正時(shí)不準(zhǔn)、渦輪增壓異常、進(jìn)氣溫度過(guò)高（中冷器嚴(yán)重污染）、潤(rùn)滑油選擇不當(dāng)均可能引起LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃故障。在具體的故障處理中，需針對(duì)性排查以確定故障源頭，如對(duì)渦輪增壓器、廢氣旁通閥、吹掃空氣過(guò)濾器、步進(jìn)電機(jī)、混合節(jié)氣門、空氣壓力與燃?xì)鈮毫Φ鹊臋z查。對(duì)于LNG汽車的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)保證已氣化的天然氣溫度不會(huì)過(guò)高，經(jīng)過(guò)燃?xì)饩彌_罐及熱交換器的天然氣溫度應(yīng)得到針對(duì)性控制，避免發(fā)動(dòng)機(jī)因溫度過(guò)高出現(xiàn)爆燃故障。此外，長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)的LNG燃料將吸收外界熱量，將導(dǎo)致1.6MPa以上的內(nèi)壓力出現(xiàn)，儲(chǔ)罐安全閥將超壓的天然氣自動(dòng)排除，抗爆性較好的甲烷會(huì)因此蒸發(fā)，最終導(dǎo)致LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的抗爆性能受到影響。

3 結(jié)論

綜上所述，LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用故障較為多樣化。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的活塞燒熔及缸套破碎、發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃故障等內(nèi)容，則直觀揭示了故障源頭。為降低LNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用故障的發(fā)生幾率及相關(guān)影響，基于信息技術(shù)的故障排查探索、相關(guān)技術(shù)與設(shè)備的創(chuàng)新同樣需要得到重視。