针对以上LNG发动机特性,在使用上有以下六个方面要求。
1.天然气燃点高
天然气燃点高,燃烧范围较窄,点火系统要求较高。天然气的白燃温度在650℃以上,发动机压缩过程中缸内混合气的温度达不到这个温度,必须采用火花塞强制点火。由于天然气的燃烧范围较窄,冈此要求点火能量较大,火花塞的点火电压可达到40kV或更高。
由于天然气发动机气缸内燃烧温度比较高,而进气对火花塞的冷却效果较燃油发动机要差,随着使用时间的推移,火花塞会逐渐腐蚀且电极间隙扩大,火花塞跳火需要的能量将增大,严重时会出现失火现象。因此,为保证有良好的点火性能,每行驶2万km必须检查火花塞电极烧蚀情况,以及高压线胶套是否老化、开裂,同时清理火花塞电极间杂质和点火线圈接线柱的氧化物。安装火花塞和点火线圈时,必须在胶套与火花塞接触的陶瓷部位涂抹绝缘润滑油脂,以防止因胶套老化导致火花塞与气缸盖之间漏电,在火花塞头部涂抹导电膏以增加导电性。
注意:天然气发动机火花塞都是特制产品,不同机型有所差异。不同于汽油发动机火花塞,替代品参数不正确会损坏电控单元等贵重部件。
2.LNG发动机应使用天然气润滑机油
天然气发动机燃烧的主要是高纯度的气态甲烷,由于燃气的燃烧着火点延后,有部分是在膨胀过程中燃烧的。因此,有大量的能量转化为热能,造成燃烧室温度比燃油发动机高100~150℃,使用普通机油会很快氧化。普通机油的高灰分添加剂极易在LNG发动机部件表面生成坚硬沉积物,引起LNG发动机异常磨损、火花塞堵塞及气门积炭、发动机爆燃、点火时间不准确和阀门喷火,致使发动机动力下降、功率不稳定等,甚至缩短发动机的使用寿命。
因此,LNG发动机需要使用低硫酸盐灰分、高耐磨、抗氧化,且低硫含量的天然气专用机油,才能满足LNG发动机的使用要求。
注意:天然气发动机达到保养周期后,机油虽然看起来很清澈(这是与柴油机的显著区别之一),但实际上其内部添加剂已消耗殆尽,需按要求更换。
3.LNG发动机应使用优质防冻液
LNG发动机的冷却液除原有的冷却功能外,还有加热天然气的作用,若冷却液凝点高,有可能在起动初期使冷却液结冰,影响LNG汽化。同时,若冷却液品质不好,易产生结垢现象,就会降低热交换能力,导致汽化器效率下降,直接影响发动机的燃气供给,使发动机功率下降,进而影响燃气系统的下游装置及零部件,严重的还可能导致汽化器冻裂而损坏。因此,应绝对保证发动机冷却液的品质,应采用凝点更低、防腐性能更好、不结垢的软质防冻液。(www.xing528.com)
4.注意增压控制系统的工作状态
由于气体发动机充气效率比汽油发动机、柴油发动机低,为提高发动机的功率,采取涡轮增压中冷技术是气体发动机提高功率的重要手段之一。同时,许多天然气发动机采用了稀薄燃烧技术,对增压压力非常敏感:如果增压压力不足,将会使发动机动力性明显下降:如果增压压力过高,将产生过增压现象,会增加爆燃的风险。为适应不同负荷对增压压力的不同要求,天然气载货汽车均会对增压压力进行控制,以保证发动机具有理想的转矩曲线及良好的瞬态响应性能。同时为增大进气密度及防止爆燃,通常都会对增压后的气体用中冷器将进入混合器的空气进行冷却处理,以降低进入发动机气体的温度。
在车辆保养时,要注意对增压控制系统的检查:检查各连接管路是否有裂纹、破损,阀门的隔网是否被堵塞,清理中冷器外表面;同时要注意在更换连接管路时,管路长度不可更改,否则增压控制可能会不稳定。
5.不宜使用存放时间过长的LNG
LNG气瓶储存的LNG存在吸热蒸发的情况,气瓶吸收外界热量而使气瓶内压力增大,超过1.59~1.75MPa时,一级安全阀会自动排除超压的天然气。由于甲烷要比其他重馏分的烷类更容易蒸发,故自动排出的天然气主要是抗爆性较好的甲烷。随着重馏分的增加,混合气的体积热值增大,致使着火点延后。在低负荷时,由于燃烧主要在膨胀行程进行,造成发动机动力性下降;在高负荷时,放热率增大,燃烧集中,有爆燃的倾向,可能会对发动机燃烧系统造成破坏。
因此,车用LNG气瓶内的LNG储存时间不宜过长,以免重馏分浓度过高,影响发动机的安全运行。
6.调整点火系统
应针对不同地区出产的天然气对供气及点火系统进行调整。天然气除甲烷外,还含有乙烷、丙烷、丁烷以及少量戊烷以上的烃类及少量氮气、氢气等非烃类气体。各地天然气形成过程不尽相同,所以组分也不完全相同,发动机的点火提前角,应当根据天然气的主要成分进行适当的调整。
不同组分的天然气燃烧特性也会有少许区别,为了避免LNG成分对发动机燃烧特性的影响,要尽量选择固定的加气站进行加气。如需要在不同的加气站进行加气,也要选择组分相近的加气站。
为保证发动机性能,在使用不同地区出产的天然气时,应对供气压力及点火提前角进行适当的调整。
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