目前，商用車天然氣發動機大多是以柴油機為基礎機型研發而來的，為最大降低開發成本和保持與柴油機零部件的互換性，很多結構並沒有根據天然氣發動機燃燒特性做專門開發，這直接導致了天然氣發動機在市場上出現了很多問題，機油消耗量高就是其中一項。
某天然氣汽車在用戶使用試驗中發現機油消耗量很大。整車運行時的平均質量為40噸，路線固定：西寧至南通，往返里程約4450km，其中山區高速公路514 km，山區國道266 km，高速公路1445km，全程平原高速佔40%。試驗過程中，司機反映往返一趟需要加機油18L,換算出的機燃比約為0.897%，而同類型柴油車輛只需要加註1.5L左右。機油消耗量嚴重超標。
此款汽車用的天然氣發動機為點燃式天然氣發動機，排量11L，供給方式採用電控多點集中噴射。燃料與空氣在進氣總管前端的混合器內完成混合，然後進入氣缸，燃燒過程為均質燃燒。為了調控發動機輸出功率，發動機需要控制進入缸內的混合氣量，因此在進氣管上安裝了節氣門，實現量的調節。
天然氣發動機低速、小負荷時，隨著節氣門開度減小，氣缸內壓力逐漸由正壓變為負壓。氣缸內形成的負壓會將機油吸入到氣缸內燒掉，這種現象在怠速進氣衝程時表現的尤為嚴重。圖1是發動機在1900r/min、全負荷下柴油機和天然氣發動機缸壓曲線對比，這時的缸壓都還是正壓力。圖2是1000r/min轉速、25%負荷下的缸壓曲線對比，從圖中可以看出低速小負荷時，部分曲軸轉角內出現了負壓值。
圖1 額定轉速缸壓曲線
圖2 缸壓曲線對比
另一個影響機油消耗量的工況是反拖工況，換句話說，重型車輛在下長坡時需要反拖發動機產生阻力，起到輔助制動的作用。由於天然氣進氣總管有節氣門的節流作用，這種反拖工況會使進氣管和缸內真空度陡然增加。下圖是進氣管真空度的對比圖，由圖可見，節氣門節流作用對進氣真空度壓力的影響相差80~90kPa。在這個負壓的影響下，機油經氣閥杆與導管間隙進入氣道，致使機油消耗量過高。
進氣管直空度對比
由於負壓的存在，竄機油主要發生在缸內和進氣管內。在對氣門油封、油環、氣環、油環槽改進後，重新對發動機機油消耗量進行了測試。
這裡需要指出的是GB 18297-2001《汽車發動機性能試驗方法》進行的機油消耗量試驗並不適合此類發動機，全速全負荷工況並不是燃氣機的最大消耗量工況點，其試驗不能體現發動機低速小負荷和反拖工況時的機油消耗量。在自定義的試驗方法中設計了怠速工況、低速小負荷工況、常用工況和反拖工況。同時考慮到發動機在怠速工況運行時間過長，會因缸內大量機油造成火花塞過渡積碳結焦，怠速工況時間較短。
測試結果顯示優化後的設計使此款天然氣發動機機油消耗量下降了86%。
閱讀更多 屠伍 的文章
