LNG发动机特点及故障分析

天然气主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，沸点-161.5℃，在20MPa压缩储存为压缩天然气（CNG），在-162℃以下隔热状态呈液态保存为液化天然气（LNG）。天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。



 随着我国对排放标准的不断提高和能源配置的合理使用，LNG发动机在大型客车和重型货车上已开始应用。



 LNG发动机具有以下特点：一是天然气抗爆性能好，辛烷值可达130RON，发动机的压缩比可达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。三是发动机燃用天然气不会在进气管壁形成油膜，发动机在暖机时排放污染较小。



 以上特点使得LNG发动机与汽油机、柴油机相比，在使用上具有一定差别，主要表现在以下几个方面。



 一、应注意LNG的品质。天然气中除含有烷烃外，还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气等。LNG发动机用天然气，每标准立方米（101.325kPa，20℃）硫化氢的含量不能超过15mg/m3，车辆长时间使用含硫量高的天然气可能会导致燃烧室组件腐蚀，进一步影响热交换和热平衡。固体小颗粒的直径应小于5μm。



 二、LNG发动机需用专门的高品质低灰分润滑油。天然气发动机燃烧的主要是高纯度的气态甲烷，其燃烧温度比柴油机高，产生的发动机热负荷比柴油机高。此外，气态甲烷燃烧不会产生碳烟，有效防止了润滑油的油灰沉积在火花塞上。但这样一来，碳灰的润滑作用也会消失，因此燃气发动机的润滑性能比燃油发动机的润滑性能大为降低。因此，LNG发动机需要使用低硫酸盐灰分、高抗耐磨、抗氧化，且低硫含量的专用机油。



 三、LNG发动机配备高能量点火装置。天然气的辛烷值高于汽油，因而发动机的压缩比可以做得比汽油机高，热效率相应提高。



 四、需用高品质软化的发动机防冻冷却液。应绝对保证发动机冷却液的品质，应用凝点更低，防腐功能更好，不结垢的软质防冻液。



 LNG汽车发动机几种故障分析与对策



 若火焰传播过程中，末端混合气自行发火燃烧，这时气缸内压力急剧增高，并发生强烈的震荡，在气缸内发出清脆的金属敲击声，这种不正常燃烧现象，被称之为爆燃。



 LNG发动机产生爆燃的原因分析如下：

 1、用的LNG燃料品质较差，或抗爆性能下降；

 2、点火正时不准，点火提前角过大；

 3、混合气过浓，超过设定浓度的5%以上；

 4、涡轮增压异常，不能限制进气增压，产生过增压现象；

 5、进气的中冷器严重污染，进气温度过高；

 6、润滑油品质选择不当，使用了过高灰分的机油，导致气缸内积碳过多，压缩比相对增大。



 LNG发动机属于燃气式发动机，其压缩比比汽油发动机高，缸内燃烧温度高，需采用耐高温的润滑油，选择合适的气缸套和活塞材质，并采用相应的热处理，严格控制气缸套与活塞的装配间隙，以及活塞环的开口端隙。



 LNG发动机正常工况时，火花塞的绝缘体出现轻微黄或棕色沉淀物，也会出现轻微的电极腐蚀现象。火花塞用氧化铝陶瓷制成，其工作环境极为恶劣，不但要承受缸内温度及压力频率极高的急剧交替冲击，还要保证在40kV高电压下的绝缘性能和耐化学腐蚀性。