1.2009年分析活塞燒熔和缸套破碎故障，某公司配備LNG發(fā)動機(jī)的客車，曾先后幾次出現(xiàn)活塞燒熔及缸套破碎的嚴(yán)重故障，機(jī)體解體后進(jìn)行檢查分析。經(jīng)分析，故障的主要原因是發(fā)動機(jī)在工作過程中爆震燃燒。壓縮結(jié)束時，可燃混合物用火花塞點(diǎn)燃。在正常燃燒情況下，火焰從火花塞端一直傳播到遠(yuǎn)離火花塞的末端。如果末端混合氣在火焰?zhèn)鞑ミ^程中自行燃燒，氣缸內(nèi)的壓力會急劇增加，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，脆的金屬敲擊聲，稱為爆燃。嚴(yán)重爆燃會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱、功率下降、發(fā)動機(jī)磨損加劇，甚至損壞發(fā)動機(jī)部件，特別是在發(fā)動機(jī)低速高負(fù)荷下。

LNG 發(fā)動機(jī)爆燃的原因分析如下：

（1）用的 LNG 燃料質(zhì)量差，或抗爆性能下降；

（2）點(diǎn)火正時不準(zhǔn)，點(diǎn)火提前角過大；

(3)混合氣過濃，超過設(shè)定濃度的5%；

(4)渦輪增壓異常，不能限制進(jìn)氣增壓，造成過度增壓；

(5)進(jìn)氣中冷器污染嚴(yán)重，進(jìn)氣溫度過高；

(6)潤滑油質(zhì)量選擇不當(dāng)，使用灰分過高的機(jī)油，導(dǎo)致氣缸積碳過多，壓縮比相對增加。

該公司的車輛剛剛投入使用 LNG 公共汽車可以暫時排除嚴(yán)重污染、堵塞、碳積累過多等引起爆燃的原因。因此，爆燃的原因可能是點(diǎn)火前角嚴(yán)重過大，進(jìn)入氣缸的混合溫度過高，或儲罐 LNG 儲存時間過長，氣體氣體中甲烷成分下降，抗爆性能下降。

在燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)中，氣化天然氣溫度不宜過高，應(yīng)控制通過燃?xì)饩彌_罐和換熱器的天然氣溫度。溫度過高會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)爆震。

儲罐中原有的 LNG 新車運(yùn)輸、交接、檢驗(yàn)后，燃料實(shí)際儲存時間過長。當(dāng)儲罐吸收外界熱量而使內(nèi)壓力增大超過1.6MPa，安全閥會自動排除超壓天然氣，加速罐內(nèi)天然氣蒸發(fā)。由于甲烷的蒸發(fā)具有良好的抗爆性，液體LNG甲烷含量逐漸降低，直接影響發(fā)動機(jī)的耐爆性，容易使LNG 發(fā)動機(jī)爆震，嚴(yán)重時會造成發(fā)動機(jī)損壞。

一般來說，爆震部位在燃燒室內(nèi)，容易造成氣缸上部燒熔損壞，但不會造成整個氣缸破碎。從整體破碎的角度來看，缸套的材料和淬火熱處理不當(dāng)也與缸體破碎直接相關(guān)。

2.分析拉缸現(xiàn)象

幾輛公共汽車的發(fā)動機(jī)有類似的敲擊聲和氣體跳動聲。增加油門后，發(fā)動機(jī)發(fā)抖，功率下降，甚至熄火，排氣管冒黑煙。

經(jīng)分析，可能是發(fā)動機(jī)拉缸現(xiàn)象。解體后，確認(rèn)縱向缸壁有不同深度的垂直溝紋和毛劃痕。這是因?yàn)楫?dāng)活塞或活塞環(huán)與缸壁滑動接觸面積過小時時，摩擦產(chǎn)生高溫，活塞或活塞環(huán)與缸壁之間發(fā)生金屬燒熔。冷卻后，硬化物將缸壁拉出溝痕，即拉缸。

拉缸的常見原因有：發(fā)動機(jī)過熱、點(diǎn)火、活塞與缸套間隙過小，或活塞冷卻不足導(dǎo)致過熱膨脹、活塞環(huán)開口間隙過小或斷裂、潤滑油質(zhì)量差或油膜壓力不足、空氣過濾器過濾效果差導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入缸，低溫啟動后駕駛員踩油門踏板。

LNG 發(fā)動機(jī)屬于燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，其壓縮比高于汽油發(fā)動機(jī)，氣缸燃燒溫度高，需要耐高溫潤滑油，選擇合適的氣缸套和活塞材料，采用相應(yīng)的熱處理，嚴(yán)格控制氣缸套和活塞的組裝間隙，以及活塞環(huán)的開口端隙。

3.分析火花塞的污損和裂紋損壞

LNG在發(fā)動機(jī)正常工況下，火花塞的絕緣體有輕微的黃色或棕色沉淀物，也有輕微的電極腐蝕。

火花塞由氧化鋁陶瓷制成，其工作環(huán)境極其惡劣，不僅要承受缸內(nèi)溫度和壓力頻率高的急劇交替沖擊，還要保證在40kV 高壓下的絕緣性能和耐化學(xué)腐蝕性。絕緣體損傷的主要原因是爆裂振動。LNG 發(fā)動機(jī)由于燃料的差別，混合氣的空燃比氣缸的壓縮壓力高于汽油發(fā)動機(jī)，點(diǎn)火電壓為40kV 以上，火花塞間隙遠(yuǎn)小于汽油發(fā)動機(jī)，因此，在安裝火花塞和點(diǎn)火線圈時，必須確?；鸹ㄈg隙在規(guī)定值，并在點(diǎn)火線圈和火花塞電極上涂抹導(dǎo)電膠，在火花塞陶瓷體上涂抹絕緣脂，防止火花塞與缸套之間因橡膠套老化而泄漏。

4.分析發(fā)動機(jī)動力不足的原因

LNG 發(fā)動機(jī)動力不如柴油機(jī)，有時很難加速。LNG 燃料本身的特性和發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)是動力不足的主要原因。燃油和氣體的混合物進(jìn)入燃油發(fā)動機(jī)， LNG 它是天然氣和空氣的混合物。前者的進(jìn)氣量與燃油體積相比 58:1，燃油體積可以忽略不計(jì)，但后者的進(jìn)氣量與天然氣體積的比 9.5:1燃?xì)怏w積上升 6 倍，必然導(dǎo)致相對進(jìn)氣量減少，發(fā)動機(jī)功率下降，尤其是在熱狀態(tài)下。

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