LNG载货汽车动力不足的原因及解决办法

LNG发动机供气系统压力，与进入LNG发动机混合器燃烧的气态天然气流量有直接的关系：供气压力越高，进入LNG发动机混合器燃烧的混合气量就越多，就能保证LNG发动机燃烧做功所需要的燃料，从而保证发动机燃烧时能发出最大的功率。所以，LNG汽车动力不足，与发动机燃烧时进入发动机气缸的天然气压力（天然气密度）有直接的关系。

1.汽车供气系统工作压力过低

（1）故障表现形式 LNG汽车运行时，运载能力大大降低，虽然能够起动，但在汽车带负荷运行时，往往会出现动力不足的现象，行驶速度也达不到汽车标定的要求，尤其是上坡时明显感到汽车无力，必须降档运行，而且燃气消耗量也增加。

（2）故障分析判断 由于供气系统压力较低，进入混合器的天然气流量也相应减少，天然气与过滤后空气的混合浓度未能达到发动机燃烧的最佳热效率要求，因此，出现LNG汽车动力不足现象。

（3）产生故障的原因及检查排除故障

1）供气系统压力低。检查供气系统的压力是否满足发动机的供气压力要求，若压力不够，就需要调整稳压器，将供气系统的压力调整至比发动机供气系统压力设定值高0.05～0.1MPa。

2）空气滤清器滤芯堵塞。LNG汽车燃烧的介质是由气态天然气和经过空气滤清器过滤后的空气混合形成的，若空气滤清器滤芯堵塞，则会造成进入发动机的空气流量减少。

3）气瓶内压力过低。经济阀调节不当，应把经济阀调至供气系统规定压力。

4）泄漏。管路及管件泄漏，应修复管路、管件，并再次检漏。

5）冷却液温度太低。按第三章第七节方法，检查发动机节温器初开和全开行程，必要时视情况更换节温器。

2.汽车运行中，瞬时出现动力不足

（1）故障表现形式

1）重载上长距离坡时动力不足。LNG载货汽车重载上长距离的坡时，行驶到一段路程后，出现动力不足现象。

2）进气负压较大。LNG载货汽车重载上坡时，会瞬时出现动力不足的状况，只要换档或者降档，此情况马上会消失，很快就恢复行驶动力。

（2）故障分析判断

1）LNG发动机的持续做功能力。LNG载货汽车重载上长距离的坡时，对LNG发动机的持续做功能力要求较高，因此必须保证供气系统的压力稳定、天然气流量在正常范围内，否则不能满足重载长距离上坡的动力需求，就会出现动力不足现象。

2）LNG发动机负压较高。汽车上坡时，因LNG汽车气缸内的真空度比柴油汽车要大一些，会在LNG发动机深踩加速踏板时产生较大的真空度，将LNG发动机中冷器的橡胶管抽扁，因此会在瞬时出现供气不足现象，造成发动机动力不足，一经换档或者降档，负压减小，动力就会马上恢复。

（3）产生故障原因及检查排除故障

1）供气系统的压力。LNG载货汽车重载上长距离的坡时，气瓶的压力一定要大于发动机供气系统压力0.05～0.1MPa，也就是保持在0.9MPa以上（重型载货汽车进气压力）。若气瓶的压力保持在0.9MPa以上，汽车在标准核定载货情况下，可以消除动力不足的现象。

2）中冷器橡胶管吸扁。发动机起动后，从怠速升至额定转速，检查发动机运行中，中冷器橡胶管有无吸扁的现象。若有吸扁现象，如图9-8所示，说明在发动机运行中，中冷器橡胶管会产生负压，发动机进气流量减少而出现稀薄燃烧，导致发动机动力不足。

出现此种情况时，应及时更换中冷器橡胶管，或者将中冷器进、出气橡胶管改成钢管与橡胶管组合形式，且设置防爆环，如图9-9所示。这样就可以有效地防止橡胶管吸扁变形，提高进气管的刚性，避免产生中冷器橡胶管被吸扁的现象。

3.混合气过稀或过浓

混合气燃料与空气之比较大，称为过浓；混合气燃料与空气之比较小，称为过稀。混合气浓度过浓或过稀，会使LNG发动机燃烧出现爆燃，或者LNG发动机动力性下降。

(1)故障表现形式动力不足、运转不平稳、燃气耗增加、发动机声音很闷、加速无力、怠速不稳和火花塞发黑积炭严重。

图9-8 中冷器橡胶管吸扁

图9-9 组合型中冷器进、出气管

（2）故障分析判断 由于氧传感器失效，从而无法准确地测量排气中氧分子的浓度，所以ECM修正的燃气供给量与过滤后空气的混合比，无法达到LNG发动机燃烧所需要的最佳空燃比。

（3）产生故障原因及检查排除故障

1）混合器漏气，造成空燃比失调。由于混合气里面含有灰尘、杂质，混合器膜片会发生磨损、损坏而产生漏气。

2）氧传感器失效。氧传感器的正常使用寿命约为110000km，出现这种情况后，应将失效的氧传感器进行更换。

3）氧传感器老化。一方面，炭烟、铅化物、硅胶和机油等物质沉积在氧传感器上，造成其失效。另一方面，因传感元件局部表面温度过高而加速传感器老化。

氧传感器失效就意味着LNG发动机运行修正功能失效，系统只能依靠空气流量传感器、进气压力传感器、转速信号、节气门开度信号、冷却液温度信号和凸轮轴位置信号等确定修正空燃比，调整点火提前角。氧传感器失效、老化后，必须进行更换处理。

4）氧传感器安装注意事项。

①氧传感器不能安装在排气管弯管处（弯管处气流有变化，所测氧含量不准）。

②氧传感器的安装必须保证氧传感器头部能完全伸入排气管，准确测量氧含量。

③氧传感器安装在涡轮增压器和排气制动下游5～15cm的位置，并尽量靠近增压器（与增压器距离在0.8m以内，氧传感器结构要求压力不能超过250kPa）。

应安装在离增压器出口3～5倍排气管直径距离（此位置能够较准确且及时反映氧含量变化）。

④为防止氧传感器烧粘在排气管上，在重复安装氧传感器时应在螺纹上均匀涂抹二硫化钼（潍柴出厂时氧传感器已涂抹二硫化钼，首次安装不需要涂抹）。

⑤安装座面与排气管径向垂直，且在水平面之上，保证安装后氧传感器头部向下；氧传感器头部加热温度为750℃，应防止冷凝水、异物进入。

⑥氧传感器接插件不允许淋雨（环境空气从接插件泵入氧传感器内部）。

⑦氧传感器安装在排气管（周向）背向发动机一侧（防止氧传感器线束接插件烫损）。

⑧氧传感器线束及接插件应尽量远离排气管，距离不小于20cm。必要时线束及接插件处外包隔热罩。

4.点火线圈失效

若某一气缸或者几个气缸点火线圈失效，就意味着失效的点火线圈不能点燃该缸，使发动机断缸工作，发动机的动力性会因此而减小。

（1）故障表现形式 不能产生高压电或电压不高，使火花塞无火或火弱，造成发动机工作不正常，发动机动力不足。

（2）故障分析判断 部分气缸因点火线圈损坏、失效而没有点火工作，造成缺缸工作。

（3）产生故障原因及检查排除故障

1）发动机不工作。点火开关长时间未关断，由于电流的热效应破坏了点火线圈中的线圈绝缘。出现这种情况，必须更换失效的点火线圈。

2）发动机过热。线圈绝缘漆被烤化而失效，应重新涂抹耐高温的绝缘漆。

3）火花塞电极间隙过大，增大了点火线圈的负荷，使高压线圈被击穿，造成短路或断路。出现这种情况，必须更换火花塞。

4）高压线断路，使产生的高压电无路可通，容易造成高压线圈被击穿。这时发动机不易起动。出现这种情况，应检查高压线路是否断路，视检查情况排除断路故障。

点火线圈的常见故障是线圈被击穿。

5.点火提前角不正常

点火提前角的大小，直接关系到天然气发动机的燃烧过程，合理的点火提前角可以同时满足其动力性和经济性要求。反之，过大或者过小的点火提前角，都会对LNG汽车的动力性造成影响。

(1)故障表现形式在LNG汽车进气系统和点火系统都正常的情况下，发动机动力减小、燃气消耗增大、排气温度也有所提高。

(2)故障分析判断

1)LNG发动机气缸温度、气缸压力越高，点火提前角就越小。而影响LNG发动机气缸温度和气缸压力的因素有发动机压缩比、环境温度、发动机气缸温度、气缸压力和汽车行驶负荷。

2)辛烷值越高，抗爆燃能力越强，点火提前角也可以相应增大。

3)混合气过浓或过稀，均会降低燃烧速度，需要增大点火提前角。点火提前角的调整，应视节气门开度、海拔而确定。

(3)产生故障原因及检查排除故障

1)根据发动机零部件的磨损情况，调整点火提前角。电子点火系统南发动机ECU根据各传感器的信息，对点火提前角实行动态控制，保证发动机的最佳点火提前角。但是，随着使用时间的增长，LNG载货汽车的磨损增大，各部分性能都会产生一定的降低和衰减，此时，就应根据LNG载货汽车性能降低的情况，适时调整点火提前角。

2)根据汽车运行地区海拔的不同，调整点火提前角。随着海拔的提高，发动机进气量会有所下降，从而造成LNG发动机稀薄燃烧。由于各地海拔不一样，在海拔差异较大时，也应根据海拔的具体情况，对发动机点火提前角进行调整，以满足发动机燃烧的需要。

3)根据所用LNG的辛烷值成分，调整点火提前角。南于不同地区LNG的辛烷值有所差异，点火提前角也要随辛烷值的增大而提高。辛烷值越小，抗爆燃能力越差，点火提前角就要相对减小。

点火提前角过大，天然气滞燃期过长，燃烧缓慢，燃烧时间延长至膨胀过程，燃烧最高压力和燃烧温度下降，传热损失增多，排气温度升高，发动机燃烧热效率降低，但是爆燃的倾向减小，发动机的尾气排发中NO_x升高，发动机的有效功率和最大转矩降低，燃气耗减小。

点火提前角较小，燃烧速率加快，发动机气缸压力、燃烧温度增高，LNG发动机工作粗暴，并且由于压缩功率增大，向气缸壁传热增加，致使LNG发动机功率损失增大，火花塞、活塞等零部件过热。混合气在燃烧后期进行，此后紧接着进入排气阶段，部分未燃烧完全的新鲜混合气也会随着排气被排出燃烧室，所以LNG发动机的有效功率和最大转矩也会降低，同时耗气量还会有所增大。

6.增压压力不足或者中冷温度较高

增压压力越低或者中冷温度较高，就意味着进入发动机的进气密度减小，进入发动机燃烧的混合气就相应较少，发动机的动力就降低。(www.xing528.com)

（1）故障表现形式 发动机排气温度高（涡轮增压器外表呈现出暗红色），如图9-10所示。由于发动机排气温度高，发动机工作时烧机油，排烟呈蓝色。增压压力降低，致使LNG载货汽车动力下降，涡轮增压器排气口有机油的痕迹。

图9-10 涡轮增压器呈暗红色

（2）故障分析判断

1）涡轮增压器的空气滤清器阻塞，使吸气损失增大，造成增压压力不足。

2）甩油环和密封环失效，造成漏油、漏气，使增压压力下降。

3）机油回油压力过大，造成漏油，涡轮增压器无法形成良好的密封，使增压压力下降。

4）进气系统的密闭性差，会使灰尘吸入涡轮增压器及发动机，损坏涡轮增压器和发动机。

5）涡轮轴上密封环磨损，严重时有大量油滴从排气管排出，拆下排气连接管，可见涡轮排气口有机油的痕迹。

6）压气机内部空气通道油垢过多，当气流在较多油垢的通道内经过时，会使气流阻力增加，造成增压压力降低。

7）涡轮增压器至进气门之间的管路或接头漏气，使增压压力下降。

8）涡轮排气背压过高。由于涡轮处排气背压过高和排气不通畅，使转子转速降低，也会导致增压压力的下降。涡轮处排气背压过高的原因主要是排气管变形或阻塞、三元催化转化器变形或阻塞。

9）LNG发动机长期处于高温状态，喷嘴环叶片变形，使喷嘴面积增大，转子转速降低，导致增压压力下降。

10)中冷器内部气道被粉尘堵塞后，空气流动阻力必然增大，使增压压力下降。

11)由于涡轮增压器转动件与固定件相碰擦，机械损失增大，使转子转速下降，导致增压压力下降。

12）涡轮外缘与涡轮外罩间隙过大，使增压压力下降。

13）由于消声器流量较小，排气背压过高，导致增压压力下降。

消声器流量与发动机排量相关，发动机排量越大（发动机排量越大，功率就越大），所匹配的消声器流量也会相应增大。表9-1是国内某载货汽车消声器流量与发动机功率的匹配参数。

表9-1 消声器流量配置参数

（3）产生故障原因及检查排除故障

1）空气滤清器滤芯堵塞（图9-11）。当空气滤清器滤芯堵塞后，可用干净空气从空气滤清器滤芯从里向外吹，以排除空气滤清器滤芯里的粉尘、泥灰，或者更换空气滤清器滤芯。

2）甩油环和密封环失效，造成漏油。观察发动机工作时排烟是否呈蓝色，或者用鼻子闻一闻排烟有无机油味，功率有无下降，观察空气压缩机出气口和管壁上是否粘附有机油油污。若有这些现象，则可判明是甩油环和密封环失效，视情况更换甩油环和密封环。

3）曲轴箱通风管阻塞，机油温度升高、压力增大。因曲轴箱通风管折叠，造成曲轴箱通风管阻塞而不能排气，如图9-12所示，致使机油温度升高，机油变质，机油压力过大，造成漏油。拆检曲轴箱通风管，并进行清洗，视情况进行更换。

4）进气系统损坏。检查发动机进气系统损坏的原因，排除故障，保证进气系统良好的密闭性。

5）涡轮增压器涡轮轴上的密封环磨损，涡轮排气口端漏机油。定期更换润滑油，清洗机油滤清器，更换涡轮轴上的密封环。

图9-11 空气滤清器滤芯堵塞

图9-12 曲轴箱通风管堵塞

6）发动机燃烧温度高，机油过脏、变质。视情况排除发动机温度高的故障，更换天然气专用机油。

7）管路或接头漏气。检查涡轮增压器至进气门之间的管路或接头，对漏气的管路或接头进行紧固，对损坏的管路或接头进行更换，消除漏气现象。

8）中冷器内部气道堵塞，进气阻力增大。由于中冷器气道的通道截面较小，内腔截面宽度只有1.0～1.5mm，如图9-13所示，很容易堵塞中冷器滤芯管道，因此必须对中冷器堵塞情况进行检测。当中冷器前后的压力差超过26.7kPa时，就要对中冷器进行清洗，必要时更换中冷器。

9）涡轮增压器转动零件磨损，间隙增大。由于涡轮增压器长期在高温状态下工作，也由于润滑机油里的粉尘、杂质，造成涡轮增压器叶轮轴等旋转运动零部件摩擦副磨损、间隙增大，如图9-14所示。

图9-13 中冷器气道截面

图9-14 涡轮增压器叶轮轴磨损

10）涡轮长期在高温状态下工作变形。涡轮变形，涡轮外缘与涡轮外罩间隙增大。

11）排气背压过高。消声器流量较小、排气管直径小、排气管折弯半径小、三元催化转化器变形或阻塞以及排气背压过高，都会使叶轮转速降低，导致增压压力下降。

为了保证涡轮增压器有良好的工作状态，涡轮增压器的正确使用十分重要。由于涡轮增压器叶轮轴在工作中转速高达20万r/min以上，所以对涡轮增压器的润滑油质量、涡轮增压器的工作温度、叶轮转子运转平衡要求非常高。叶轮轴外形如图9-15所示。

图9-15 涡轮增压器叶轮轴外形

（4）使用中要注意

1）定期更换机油及机油滤清器。因增压器全浮动轴承对润滑油的要求很高，因此必须按LNG载货汽车要求牌号使用机油，并按规定周期更换。若使用劣质机油，会造成拉伤或者磨损涡轮叶轮轴轴承副，拉伤、磨损叶轮轴，如图9-16所示。

2）要经常检查机油油量，避免因缺少机油而导致涡轮转子轴、止推板等零件烧蚀，如图9-17所示。

图9-16 涡轮增压器叶轮轴拉伤、磨损

图9-17 涡轮增压器缺机油烧蚀零部件

3）及时保养和更换空气滤清器滤芯。LNG载货汽车切不可在进气系统损坏的情况下继续运行。

4）LNG载货汽车起动后，发动机应在怠速转速下空负荷运行3～5min，使润滑油压力和冷却液温度升高并稳定后才能加载，否则，会因增压器缺机油高速旋转，造成增压器轴承润滑不良而严重磨损甚至烧毁。

5）LNG载货汽车停车时，由于增压器转子旋转具有一定惯性，所以发动机不要立即熄火，应怠速运转3～5min，以使增压器转子的温度和转速逐渐下降。若立即停车熄火，会使发动机机油压力下降，涡轮增压器转子惯性旋转时得不到润滑而损坏。

6）在寒冷的环境下，润滑油道中的机油粘度还很高时，LNG发动机也不能突然提高转速和增加负荷，以防止增压器旋转零部件，在还没有形成润滑油膜，不能保证其润滑要求的情况下工作。

7）LNG载货汽车运行时，应经常注意涡轮增压器有无异常响声及振动，如有异常，应立即到维修站进行检查。

（5）经验检测涡轮增压器的故障方法 除了上述故障的检测、分析方法外，若LNG载货汽车涡轮增压器有故障迹象，可将汽车停车熄火，不必拆下涡轮增压器，采用下述经验判别方法，对涡轮增压器进行检测。

1）首先用手转动涡轮转子轴几下，正常的涡轮增压器应转动灵活、无卡滞现象，叶轮和壳体无碰擦，涡壳或叶轮完好无损，压气机端或涡轮端无漏油现象。反之，则可初步判定为有故障。

2）从压气机口处查看压气机叶轮是否有损坏现象，或者压气机叶轮与涡壳有无摩擦的痕迹，从而判明涡轮增压器是否已经损坏。

3）检查叶轮径向间隙，如图9-18所示。用手握住压气机叶轮轴端，轻轻向上抬，凭手感判别叶轮轴有无径向松旷现象。也可用塞尺塞进叶轮边缘与涡壳体间，根据塞尺的规格，确定最大间隙、最小间隙，即可以测量出径向间隙。如径向间隙大于设计要求，则可判明涡轮增压器存在故障。

4）检查叶轮轴向间隙。用手握住压气机叶轮轴端，用力向外和向内移动压气机叶轮轴，用千分表测量轴向移动变化量，即可以测量出轴向间隙。如轴向间隙大于设计要求，则可判明涡轮增压器存在故障。表9-2是某系列涡轮增压器叶轮径向间隙和轴向间隙。

5）也可以在LNG载货汽车不停车时，仔细聆听涡轮增压器旋转的响声，若随着涡轮增压器转速的变化，涡轮增压器发出尖锐的响声，或者响声发生骤然的变化，则说明涡轮增压器存在故障。

涡轮增压器的空气滤清器阻塞，使吸气损失增大，会造成增压压力不足。通常情况下，应定期保养空气滤清器。干式空气滤清器在使用100h后，应清洁一次滤芯。

图9-18 涡轮增压器叶轮径向、轴向间隙

表9-2 涡轮增压器叶轮径向间隙和轴向间隙（单位：mm）

要注意定期对涡轮增压器进行冲洗，对内支承式的中、小型涡轮增压器，可以拆下压气机壳进行气道冲洗。

除此以外，LNG发动机气门间隙调整值、点火时间、进排气门关闭时刻以及进排气门积炭等因素，也会造成进气不足、排气不彻底、燃烧不充分，而使LNG发动机动力性下降。发动机出现动力不足现象以后，一定要根据故障的特征，认真分析故障的模式，准确判明故障产生的原因，才能有效地排除故障。