摘要：近年来，天然气发动机的故障排除问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，并结合相关实践经验，分别从性能参数法以及振动信号分析法等多个角度与方面，就天然气发动机供气系统故障诊断方法展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：天然气发动机；故障；排除
1 前言
得益于多方面的优势特点，天然气发动机已经被广泛应用于大型机械设备上。在天然气发动机的应用实践方面，尚且存在着多方面的问题，其中便涉及其故障问题的诊断与排除。基于此，本文从概述相关内容出发，对此进行了深入研究。
2 概述
燃气发动机是以CNG（压缩天然气）、LNG（液化天然气）、LPG（液化石油气）等作为燃料的内燃机。燃气发动机的燃料主要为CNG、LNG、LPG。目前我国市场上重卡燃气发动机主要是以LNG（液化天然气）为主的天然气发动机。LNG发动机因为具有燃气费用低、排放达标性能好，与柴油发动机动力性相当等特点受到市场用户的广泛欢迎。购买LNG发动机的重卡用户越来越多。
随着装配天然气发动机重卡的大规模投入运行使用，发动机发生故障的数量越来越多。我们维修天然气发动机的故障比较多，积累了一定经验。下面就介绍我们维修过程中处理过的一个比较典型的天然气发动机故障案例，与大家共同探讨一下天然气发动机的维修经验。
一名用户反映，其新购一台重卡，配备WP10型LNG发动机，运送货物在路途行驶中发动机熄火。熄火后反复打钥匙起动，起动机能正常运转，但发动机就是不着火。用户还反映，自购该车后，发动机一直存在动力不足且耗气量大现象，耗气费用甚至高于同等马力的柴油机耗油费用。因不了解天然气发动机的工作原理，无从下手判断故障。再加之运输任务紧急、繁重，也没有时间让车辆进厂检修，一直让车辆带病行驶。现车辆运送货物在中途中熄火，再也发动不着，用户为此叫苦不堪，万分着急。
根据用户反映情况，我们进行了现场检查。发现发动机故障报警灯亮，有故障码。用诊断仪器读取故障码，显示有天然气压力传感器、湿度传感器、进气压力传感器3个传感器电压过低故障。清除故障码清楚不掉，说明车辆确实存有该故障。
详细检查，发现该线束在驾驶室连接处磨破断路，导致以上传感器电压过低。将线束缠绝缘胶带修复，再清除故障码，故障码清除，再没出现。打钥匙发动车，发动机还不着火。检查点火线圈、点火模块搭铁线，接触固定良好。拔出火花塞高压帽，拆下火花塞让火花塞电极接地，打马达检查火花塞跳火良好。再连续测好几个缸的点火线圈都有高压电，说明点火模块、点火线圈等点火系统没有问题。检查燃气压力，燃气在调压后的压力为8.4bar，符合标准值。检查点火正时：将发动机盘车至一缸压缩上止点，检查信号发生器盘，发现点火提前角不对。在1缸压缩上止点时，TDC刻度线应对正CAM传感器中心，现在信号发生器盘轴转动，导致点火提前角发生变化，需调整点火提前角。
WP10系列气体发动机采用6+1齿信号盘获得点火信号源，点火提前角通过信号盘来调整。调整方法如下：
1.盘车至一缸压缩上止点：从飞轮壳观察窗看飞轮0度刻度线OT与飞轮壳刻线对齐；进、排气门皆完全关闭（标志：与进排气门分别对应进排气摇臂的进排气门间隙均存在，用手能摇动摇臂）。2.拆下信号发生器结合组上的端盖，松开信号盘紧固螺母。3.调整传感器齿盘上的TDC标志：信号盘上的TDC标志对准CAM传感器的中心（使齿盘上的刻线竖直）；齿盘的信号齿与传感器之间的间隙为0.8-1.5mm。4.重新拧紧信号盘紧固螺母。调整点火提前角后再次发动车，发动机仍不着火。继续检查，发现汽化器结霜严重，大概结霜有20公分厚，所有供气管路到热交换器都有明显结霜现象。汽化器结霜说明燃气温度低，会造成发动机供气不良，空气燃气混合气质量差，发动机起动困难不能着火。能造成汽化器结霜的原因一般为汽化器循环水路出现故障，导致循环差或不循环。要想排除此故障，必须弄清天然气发动机循环水路的工作原理。
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因天然气发动机工作原理的不同，其循环水管路也不一样，相比普通发动机，天然气发动机增加了三套水路，分别如下图所示。
第一条水路为增压器水路。第二路水路就是LNG汽化器水路。第三路是热交换器及燃气节温器水路。
该例水路故障就是整车厂在装配水路水管时，将汽化器水管接错，将膨胀水箱加水管与汽化器进水管位置接反。膨胀水箱加水管接到发动机出水管，而将汽化器进水管接到膨胀水箱加水管处，造成汽化器冷却水短路，不能循环。冷却水对汽化器的加热效果大大降低，导致天然气汽化不良，发动机供气质量差，不能起动。
3 天然气发动机供气系统故障诊断方法
3.1性能参数法
性能参数变化直接反映系统工作状态的变化。可根据实际测定参数值和标准值的差异判定故障或工作状态。利用气缸气体爆发压力对天然气发动机进行故障诊断是该类诊断方法的代表方法。气缸工作时的气体压力描述了天然气发动机动力性能，它综合反映了天然气发动机热能（燃气燃烧爆发）向机械能转换的过程，因此通过气缸内气体压力的变化可对天然气发动机供气系统的一些故障做出有效的判断。
3.2振动信号分析法
机器工作时产生振动是不可避免的，内部工作零部件的性能状态信息通过一定的传递路径反映到其表面振动信号中。机器设备故障特征提取的依据是振动信号中包含着振源信息及系统状态等信息。利用振动信号对供气系统乃至整机进行不解体故障诊断是行之有效的方法，故其出发点应该是建立在机械动力特性分析、信号特征分析的基础上，进而研究系统的工作性能。它一般包括时域分析法、频域分析法、时频分析法等。
3.3噪声分析方法
天然气发动机的噪声来源于设备内部的各类机械振动。这些振动有整体性的，也有局部性的，而最终通过一定途径反映到机体外的声辐射中，因此通过对其外部噪声信号的处理和分析可识别声源，并根据特征参数值的大小来判定该零部件（声源）工作状态。因此可以用此种方法对其供气系统进行故障诊断。通常采用的方法有声强测试法、声功率测试法及声压测试法等。
3.4经验分析法
经验分析方法是根据人体可感观的现象，如气味、温度、声音、排气等，或借助于简单的测试工具，凭经验而定故障。这种方法主要由专业技术人员的主观意识、故障诊断经验根据设备的工作原理做出的一种智能判定，它在实际生产中起到重大作用，故同样可以应用在天然气发动机供气系统的故障诊断方面。
3.5信息融合分析法
在对实际诊断过程中，需要从多方面获得关于诊断对象的多维信息，才能对其进行更可靠、更准确的故障诊断。多维信息可以是直接通过多传感器拾取的多种不同的信息，如振动、压力、温度、噪声、瞬时转速、扭矩、功率等。也可以是由某一维信号通过多种方法分析处理间接获得的多个特征参数，如波形因子、峰值、能量、特征频率等。
4 结束语
总之，天然气发动机常见故障的排除问题是一项综合性较强的工作，要求有关人员在实际操作过程中充分考虑天然气发动机的应用环境与条件，在客观分析现有资源与优势的基础上，制定最为充分合理的故障排除实施策略。
参考文献
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论文作者:刘照洋,刘家刚,李知雨,董帅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/17
标签：发动机论文; 天然气论文; 汽化器论文; 故障论文; 水路论文; 信号论文; 燃气论文; 《基层建设》2017年第24期论文;