CNG汽车常见故障浅析

由汽油车改装的CNG双燃料汽车，因组合式负压排气减压阀引起的故障有动力性能差，启动困难，燃料消耗过多，行进中熄火，和突发电路中断、断气、发动机运转不正常或熄火，以及储气瓶中天然气不能用尽等。为此，从供气系统结构原理及安装调试等方面分析了故障产生的原因，叙述了排除故障的方法。指出加强压缩天然气供气系统的维护保养，确保供气系统的安全可靠性和使用寿命，及时排除故障，是推广CNG双燃料汽车的重要环节之一。

目前，我国使用的CNG汽车都是由汽油车改装的，保留了汽油车的供油系统，增加了一套CNG燃料储备、供给和控制的燃气装置，将只用汽油为燃料的汽车改装成既能用汽油又能用CNG的双燃料汽车。虽然不同车型的CNG燃气装置型式各异，但结构原理一样。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、动力阀和混合器等组成，减压阀是关键部件，其性能的好坏直接影响CNG汽车的性能，也是造成CNG汽车许多故障的直接根源。目前国内常用的有组合式负压排气减压阀和分体式正压排气减压阀两种，两者的组成结构基本相同，就整个系统而言，主要区别在于混合器，前者使用文丘里管式混合器，后者使用比例调节式混合器。

CNG汽车在我国推广应用时间不长，驾驶人员对其结构和性能缺乏系统认识，判断和处理故障的经验不足，故障判断不准确。这样，驾驶人员误认为CNG汽车故障多，处理故障较麻烦，影响了CNG汽车的推广使用。笔者针对故障率较高的供气系统，从结构原理与安装调试等方面，对采用组合式负压排气减压阀的CNG汽车常见故障作了一定分析。

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—三级调节阀；3—怠速电磁阀；4—二级减压阀；5—一级减压阀；6—高压电磁减压阀；7—天然气滤清器）

第一级、第二级减压阀均为常开杠杆膜片式结构，第三级减压阀为常闭真空膜片式结构。设置在第一级减压阀之前的高压电磁减压阀控制天然气流量。由于一级减压阀的减压比高达50∶1，最大流量可达40m3/h，气体膨胀吸热严重，阀体及管线、阀门、接头大量结霜或结冰，甚至出现管路冰堵。因此，在阀体上设置了一个利用发动机循环水热量的管路加热器，以延长使用寿命，确保减压阀的正常工作。减压阀的安装位置应选择在化油器附近振动较小的部位。

天然气燃烧的质量空燃比为16.7，汽油燃烧的质量空燃比为14.9，两者共用同一进气通道和燃烧系统时，因空燃比不同其燃烧所需的空气量也不同，而空气通道的截面积却不变，这样只有改变天然气通道截面积，才能调节混合器中燃气与空气的比例。用安装在三级减压阀低压排气管上的动力阀(图2)来调节天然气进气通道截面积，可满足燃油、燃气时各自所需的空燃比，调节螺钉旋入的深浅可改变进气通道的横截面积，并由发动机废气分析仪测试出最大扭矩时排放废气中的CO含量，一般为1.0%～1.6%。

图2　动力阀示意图（1—锁紧螺母；2—调节螺钉；3—低压管线）

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所示为文丘里管式混合器结构图。混合器一方面使喉管处产生真空度来调节减压阀中的天然气流量，另一方面又要将天然气与空气均匀混合。根据不同车型可选用盘式或筒式混合器，且均可安装在空气滤清器与化油器之间。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。混合器结构虽简单，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。通气小孔总截面积应与天然气进气通道截面积相匹配，按四川石油管理局技术监督处制定的《压缩天然气汽车-汽油两用燃料汽车技术条件》规定，混合器安装前后，发动机使用汽油时输出功率不得低于95%，各连接处不得有窜漏气现象，如果影响太大，必须重新改变混合器参数。值得注意的是，安装混合器心子时，圆弧端应朝向空气滤清器，圆锥端应朝向化油器，不可装反。

图3　文丘里管式混合器结构原理图（1—心子；2—壳体）

主要故障及处理

1.动力性能差

CNG汽车用天然气作燃料时，由于发动机结构参数未随天然气特性参数作适应性调整，就不能充分发挥出天然气燃料的优良特性，导致发动机输出功率比燃油时下降9%～15%，输出扭矩比燃油时下降4%～10%。在排除发动机本身故障的前提下，引起CNG汽车动力性能差的原因主要是燃料供给系统出现的问题。

(1)混合器与空气滤清器安装配合不当和密封不严而漏入过量空气，降低了混合器喉管部位的真空度，使发动机吸入气缸的天然气量减少。

(2)减压阀低压出气管过分弯曲或细长，混合器喉部直径太小，进气通道截面积变小而引起进气阻力增大，使气缸充气效率降低太多。

(3)动力阀的开启程度与进气通道截面积不匹配，参与调节混合气浓度变化的能力太小。

(4)发动机工况变化时，进气管道内混合气体的压力波动对减压阀的膜片产生附加力，使阀口的开启度改变，从而影响整个工况范围内混合气的浓度。

这几方面的因素导致了混合气浓度要么变得过稀，要么变得过浓，使混合气浓度的变化与发动机工况的变化不相适应。因此，处理故障时可更换与发动机喉管直径适宜的混合器，在保证混合器喉管部位有一定真空度的条件下，使喉管部位的尺寸和周向均布的小孔孔径尽可能大；采用变形小、直径合适的低压出气管，并分别对怠速电磁阀、三级减压阀和动力阀进行调整检查，尽量使混合气的浓度在整个转速范围内大致不变，以满足发动机各工况运转的要求。

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，最大功率点的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.行进中的突发故障

突然电路中断、断气、发动机运转不正常及熄火是CNG汽车行进中的主要突发故障。保险管烧坏、燃料转换开关印刷电路板烧坏和搭铁不良等可引起电路突然中断。若电路正常而气路突然中断，这是减压阀上管路加热器没起作用，气路产生冰堵所致，这时要注意检查高压电磁减压阀阀心胶垫。虽然阀心胶垫是耐腐蚀橡胶，但长期使用后胶垫膨胀也会阻塞气路。若气路畅通而发动机运转不正常，则应调整分电器，以满足燃用天然气时所需的点火正时角，并对三级减压阀膜片、高压电磁减压阀阀心、混合器与化油器的结合处、低压排气管的截面积和空气滤清器的清洁程度等逐项进行检查，并更换损坏的零部件，否则会因膜片破裂、进气通道突变和部件结合处漏气等改变进气真空度，使发动机突然运转不正常或熄火。

6.储气瓶中天然气不能用尽

当天然气质量符合标准要求时，若储气瓶中天然气始终不能用至1kPa以下，这主要与高压电磁减压阀、压力传感器和压力表有关。应按照有关计量标准对压力传感器和压力表进行校检和修理。如果问题依然存在，可卸去高压电磁减压阀阀心，只装阀筒而能正常用尽瓶中天然气时，就说明高压电磁减压阀阀心总成在阀筒内提起高度不够或阀心间隙过小，阀心在提升过程中有卡滞，造成进气通道截流，改变了天然气的正常流量。此时应换装新阀心。

总之，CNG汽车常见故障主要是天然气燃气系统所引起的，只有充分熟悉CNG燃气系统的结构、工作原理及安装调试方法，才能及时处理和排除故障。排除故障时必须注意安全，若出现漏气应立即关闭电源和切断气源，再停车检查处理，但不要在交通拥挤、坡道、弯道及视线不好的地方处理，应选择在阴凉通风处，并防止曝晒，远离火源与热源。