天然气CNG汽车常见的故障分析

目前在中国使用CNG汽车由汽油车改装，保留了汽油车的供油系统，增加了一套CNG燃料储备、供应和控制的燃气装置将只使用汽油作为燃料的汽车改装成汽油和汽油CNG双燃料车。尽管车型不同CNG燃气装置类型不同，但结构原理相同。燃气装置中的供气系统是CNG汽车的核心。供气系统由减压阀、动力阀和混合器组成。减压阀是关键部件，其性能直接影响CNG汽车的性能也是造成的CNG许多汽车故障的直接根源。目前，我国常用的组合式负压排气减压阀和分体式正压排气减压阀基本相同。就整个系统而言，主要区别在于混合器。前者采用文丘里管混合器，后者采用比例调节混合器。
CNG汽车在中国推广应用时间不长，驾驶员对其结构和性能缺乏系统的了解，缺乏判断和处理故障的经验，故障判断不准确。这样，司机误认为司机误认为司机CNG汽车故障多，处理故障麻烦，影响CNG推广使用汽车。针对故障率高的供气系统，笔者从结构原理、安装调试等方面采用了组合负压排气减压阀CNG对汽车常见故障进行了一定的分析。
1、供气系统的结构及安装

图1 组合式负压排气减压阀结构原理
1-加热水道；2-3级调节阀；3-怠速电磁阀；4-2级减压阀；5-1级减压阀；6-高压电磁减压阀；7-天然气滤清器

一、二级减压阀为常开杠杆膜片结构，三级减压阀为常闭真空膜片结构。一级减压阀前设置的高压电磁减压阀控制天然气流量。一级减压阀的减压比高达50∶1.更大流量可达40m3/h，气体膨胀吸热严重，阀体、管道、阀门、接头大量结霜或结冰，甚至管道堵塞。因此，在阀体上设置了一个利用发动机循环水热的管道加热器，以延长使用寿命，保证减压阀的正常运行。化油器附近振动较小的部位应选择减压阀的安装位置。
天然气燃烧的质量空燃比为16.71汽油燃烧质量空燃比为14.92当两者共用相同的进气通道和燃烧系统时，由于空气燃烧比不同，所需的空气量也不同，但空气通道的截面积保持不变。只有改变天然气通道的截面积，才能调整混合器中气体与空气的比例。安装在三级减压阀低压排气管上的动力阀（图2）可以调整天然气进气通道的截面积，以满足燃油和天然气的空燃比。调整螺钉的深度可以改变进气通道的截面积，当发动机废气分析仪测试更大扭矩时，排放废气CO含量，一般为1.0%～1.6%。

图2 动力阀示意图
1-锁紧螺母；2-调整螺钉；3-低压管道；

高压天然气经过一系列减压、调节后，依靠发动机运转时混合器喉管部位产生的真空度，将减压阀中的低压天然气吸入气缸，为各种工况提供不同浓度的可燃混合气。
图3显示了文丘里管式混合器的结构图。一方面，混合器使喉管产生真空，以调节减压阀中的天然气流量，另一方面，天然气和空气应均匀混合。盘式或筒式混合器可根据不同型号选择，并可安装在空气滤清器和化油器之间。文丘里管式混合器由壳体和心子两部分组成，心子喉径最小处周向均匀分布若干小孔，壳体上有天然气进气通道。虽然混合器结构简单，但其设计参数直接影响发动机的性能。混合器喉径过大，真空度小，加速时反应不灵敏；喉径过小，吸入空气量少，影响空燃比，发动机功率下降。根据四川省石油管理局技术监督办公室制定的《压缩天然气汽车-汽油两用燃料汽车技术条件》，混合器安装前后，发动机使用汽油时的输出功率不得低于95%，各连接处不得漏气。如果影响太大，必须重新改变混合器参数。值得注意的是，安装混合器时，圆弧端应朝向空气滤清器，圆锥端应朝向化油器，而不是反向安装。

图3 文丘里管混合器结构原理图
心；2-壳体

二、主要故障及处理

1.动力性能差

CNG当汽车使用天然气作为燃料时，由于发动机结构参数没有随着天然气特性参数的适应性调整而不能充分发挥天然气燃料的优良特性，导致发动机输出功率比燃油下降9%~15%，输出扭矩比燃油下降4%~10%。在消除发动机本身故障的前提下CNG汽车动力性能差的主要原因是燃料供应系统的问题。
(1)混合器与空气滤清器安装不当，密封不严，漏入过量空气，降低了混合器喉管的真空度，减少了发动机吸入气缸的天然气量。
(2)减压阀低压出气管过度弯曲或细长，混合器喉径过小，进气通道截面积变小，进气阻力增大，气缸充气效率降低过大。
(3)动力阀的开启程度与进气通道截面积不匹配，混合气浓度变化的调节能力太小。
（4）当发动机条件发生变化时，进气管内混合气体的压力波动对减压阀膜产生附加力，改变阀口的开启度，影响整个条件范围内混合气体的浓度。
这些因素导致混合气浓度要么变薄，要么变厚，使混合气浓度的变化不适应发动机工况的变化。因此，在处理故障时，可以更换适合发动机喉管直径的混合器。在保证混合器喉管有一定真空度的情况下，喉管尺寸和周向均匀的孔径应尽可能大；采用变形小、直径合适的低压出气管，对怠速电磁阀、三级减压阀、动力阀进行调整检查，使混合气浓度在整个转速范围内大致保持不变，满足发动机各工况运行的要求。

2.启动困难

由于天然气的燃点、火焰传播速度、点火能量和点火时间均与汽油存在差异，燃用天然气比燃用汽油的点火正时角提前13°～17°，CNG汽车点火线圈的输出电压应不低于25kV。但是过重的点火能量负荷（特别在混合气过稀时启动），会降低点火系统零部件的使用寿命。驾驶员应掌握天然气燃料的特性，并在实际操作中随时检查点火系统零部件的完好程度。对于点火系统本身的故障（如点火线圈的能量、启动电流的大小、火花塞的间隙等）造成的启动困难，可按一般汽车电器检修办法来排除。如果点火系统和燃料转换系统没有故障，那么导致启动困难的直接原因就是混合气的浓度。混合气过浓，发动机会出现怠速不稳定和排气放炮现象，这时应清洗空气滤清器，调整、检修或更换怠速电磁阀，并调节三级减压阀的弹簧压力使阀口关严。混合气浓度过稀，发动机无高速或高速不稳定，加速时机体振动，易熄火，这时应检查混合器与化油器之间有无漏气，三级减压阀弹簧是否过紧及膜片是否破裂而窜气，怠速电磁阀工作是否正常等，并逐项进行检修或更换。

3.燃料消耗过多

CNG汽车燃耗与改装所选用的车型、车况以及改装的技术水平都有关系，例如EQ140型东风牌汽车改装的CNG汽车，每标准立方米天然气相当于0.82kg汽油，可据此进行换算，并对燃耗的高低作出判断。CNG汽车在使用汽油时的燃耗超标太多时，应检查混合器喉管直径是否与化油器的喉管直径相匹配以及化油器主量孔是否磨损过大，并进行检修或更换处理。在确认没有漏气损失的情况下，天然气燃耗过多，是减压阀、动力阀、混合器等组成的燃气系统安装和调整不当，混合气过浓或过稀所致。因此，安装时要求减压阀膜片沿平面方向垂直于地面，否则膜片自身的重力会使三级减压阀阀口变大或变小而影响燃耗。其实减压阀调整不当使混合气过浓或过稀才是影响燃耗的主要原因。混合气过浓燃烧不完全，混合气过稀燃烧过程的着火延长期增加。混合气浓度与发动机排放废气的CO含量成正比，因此测定排放废气中CO的浓度可以为燃耗的经济性提供判断依据。CO的浓度偏高，说明混合气过浓，反之则混合气过稀。理想的CO排放浓度应根据具体车型通过试验确定。如东风EQ140发动机以天然气为燃料时，更大功率点的CO浓度约为1.48%。

4.行进中熄火

在气路、电路和油路均正常的情况下，CNG汽车在使用天然气作燃料时出现行进中熄火，通常是改装部件安装不当所致。减压阀膜片沿平面方向垂直于地面时，膜片的移动方向应与汽车前进方向一致，这可避免汽车制动时惯性力作用在膜片上，否则膜片脱离正常位置而引起混合气浓度的突然改变使发动机熄火。因此，处理故障时要特别注意减压阀的安装位置，并检查油路电磁阀与化油器之间的输油软管内是否有汽油。若有，汽车制动或转弯时管内汽油经化油器进入进气管道与天然气混烧，也会造成行进中发动机工作不正常或突然熄火。

5.行驶中的突发故障

电路突然中断、断气、发动机运行异常、熄火CNG汽车行驶中的主要突发故障。保险管烧坏、燃料转换开关印刷电路板烧坏、搭铁不良等。如果电路正常，气路突然中断，这是由于减压阀上的管道加热器没有工作，气路产生冰堵塞引起的。此时，应注意检查高压电磁减压阀阀的橡胶垫。阀心橡胶垫虽然是耐腐蚀橡胶，但长期使用后会堵塞气路。如果气路畅通，发动机运行异常，应调整分电器，以满足燃烧天然气时所需的点火正时角，并逐项检查三级减压阀膜片、高压电磁减压阀阀心、混合器与化油器的结合、低压排气管的截面积和空气滤清器的清洁度，更换损坏的部件，否则进气真空度会因膜片破裂、进气通道突变和部件接头泄漏而改变，使发动机突然运转异常或熄火。

6.储气瓶中的天然气不能用尽

当天然气质量符合标准要求时，如果储气瓶中的天然气不能使用1kPa这主要与高压电磁减压阀、压力传感器和压力表有关。压力传感器和压力表应按照相关计量标准进行校准和维修。如果问题仍然存在，可以拆卸高压电磁减压阀阀心，只安装阀缸，可以正常使用瓶内天然气，表明高压电磁减压阀总成高度不足或阀间隙过小，阀心在提升过程中卡住，导致进气通道截流，改变天然气的正常流量。此时应更换新阀心。
总之，CNG汽车常见故障主要是由天然气燃气系统引起的，只有完全熟悉CNG及时处理和消除燃气系统的结构、工作原理和安装调试方法。排除故障时，必须注意安全。如有漏气，应立即关闭电源，切断气源，然后停车检查处理，但不得在交通拥挤、坡道、弯道、视线差的地方处理。应选择在阴凉通风的地方，防止暴露，远离火源和热源。

重庆融能机电设备股份有限公司是一家集研发、生产、成套、销售、安装、维护等为一体的综合性高新技术企业，“专精特新企业”，重庆首批国家知识产权贯标企业。主要提供CNG加气站成套设备、 LNG加气站成套设备、 高压空压站成套设备、 加氢站成套设备、 石油化工压缩机成套设备、 PET吹瓶空压站成套设备、 热交换系统成套设备、 等服务。

文章网址：http://www.cqrongneng.cn/news/baike/908.html