喬富雄

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州 545005）

歐、美、日等國多年前已經(jīng)針對點燃式小型發(fā)動機的排氣污染物，制定了排放法規(guī)，而我國適用于通用小型汽油機的排放標準和測量方法，也在醞釀中，并逐步與國際接軌。柳州五菱柳機動力有限公司生產(chǎn)的LJ166F 通用小型汽油機，也要為應對排放法規(guī)的要求進行改進。為應對通機排放法規(guī)的要求，減少尾氣污染物的排放，也有不少技術研究課題和可行的解決方案。

目前，流行的趨勢為機內(nèi)凈化技術和機外凈化技術。機內(nèi)凈化技術，通過調整化油器的空燃比、點火提前角、改進燃燒室的形狀等方法實現(xiàn)；而機外凈化技術，就是排氣后處理技術，在車用發(fā)動機上，三效催化器技術就已經(jīng)成為國內(nèi)外的主流技術。相對于小型通用汽油機而言，三效催化器技術在國內(nèi)市場還很少用到。四沖程的小型汽油機一般不需要安裝催化器，即可達到美國環(huán)保署（EPA）發(fā)布的第二階段的排放要求，但催化器的綜合凈化效率，大致在40%～50%的水平，在應對其下一階段的排放時，可能導致催化器在四沖程通用小型汽油機領域得到廣泛的應用[1]。

1 發(fā)動機基本參數(shù)

柳機動力公司生產(chǎn)的LJ166F 通用汽油機，主要應用于插秧機和發(fā)電機組，主要技術規(guī)格如下：

單缸四沖程、頂置氣門風冷式發(fā)動機；

總排量171 mL；

缸徑Ф 66 mm；

標定功率2.8 kW 及3.1 kW，對應轉速為3 000 r/min 和3 600 r/min；

最大扭矩10 N·m；

怠速1 440 r/min。

兩種不同的標定功率，通過兩種不同彈性系數(shù)的調速彈簧實現(xiàn)，3 600 r/min 轉速的狀態(tài)用于發(fā)電工頻為60 Hz 的客戶選用。

2 測試標準及方法

根據(jù)通用小型汽油機美國第Ⅱ階段法規(guī)的規(guī)定及LJ166F 發(fā)動機的使用特性，該發(fā)動機屬于Ⅰ類，需要滿足EPA 排放規(guī)定的限值，如表1 所列[2]。

表1 EPA 排放限值(單位：g（/kW·h）)

在測試循環(huán)中，LJ166F 發(fā)動機對應的循環(huán)工況與權重如表2 所列。

表2 EPA 測試循環(huán)方法

利用HORIBA 尾氣分析儀測試排放污染物CO、HC、NOX等的排放限值，采用天津天波科技公司生產(chǎn)的測試臺架，測試其主要動力性能。

3 試驗數(shù)據(jù)與改進

用LJ166F 發(fā)動機原機進行試驗，根據(jù)各工況測其主要性能及排放數(shù)據(jù)，抽取3 臺樣機，先按標定功率為2.8 kW，相應的轉速為3 000 r/min 的狀態(tài)進行試驗，得出測量排氣污染物測量結果如表3 所列。

表3 排氣污染物測量結果表

由此可見，與法規(guī)的限值相差不是太大，通過燃料供給系統(tǒng)的合理匹配，改善混合氣的形成條件，實現(xiàn)混合氣空燃比的合理控制，也可實現(xiàn)排放的達標。

其主要技術措施為化油器的結構改進和優(yōu)化調整，主要是優(yōu)化化油器的主量孔、怠速量孔與主噴管等的尺寸[3]?；推鞯慕Y構如圖1、圖2 所示。

圖1 化油器剖面示圖

圖2 怠速量孔位置示圖

對以上數(shù)據(jù)進行分析，其機械性能達到要求，但其油耗率超過374 g/(kW·h)的限值，并接近機械行業(yè)標準的395 g/(kW·h)的限值，并且發(fā)動機在啟動時不易成功（無論是在常溫下還是熱機狀態(tài)下），每啟動5 次，有時都不會成功；另外，排放限值也達不到要求。

經(jīng)分析，啟動困難的問題，是因為啟動時混合氣濃度不足，而在未調整化油器時，CO 與HC+NOX的限值，都超過了法規(guī)的要求。因此，為了油、氣更好地混合，更換小的主噴管，同時為了保證其動力性能，需要更換大的主量孔。

經(jīng)過調整和多次試驗，更換原來1.05 倍直徑的主量孔，更換1.2 倍的怠速量孔，更換0.8 倍的主噴管，然后再進行試驗，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均符合要求。因此，用更換好的5個化油器進行試驗，先按2.8 kW、3 000 r/min 的狀態(tài)試驗，如表4 所列。

經(jīng)過測試儀的處理計算，得出最終的排放數(shù)據(jù)，如表5 所列。

表5 經(jīng)測試儀處理得出的最終排放數(shù)據(jù)

通過以上的試驗數(shù)據(jù)，所匹配的化油器的排放限值，達到了EPA 第Ⅱ階段的法規(guī)要求。并且抽樣的3 臺發(fā)動機和5個化油器的匹配試驗，測試數(shù)據(jù)表明發(fā)動機的排放一致性得到改善，排放滿足要求，并且機械性能得到保證，啟動性也能得到改善，在常溫下和熱機狀態(tài)下每次啟動幾乎都能成功。

以上是在功率為2.8 kW，對應轉速為3 000 r/min狀態(tài)下進行的試驗。同樣，在功率為3.1 kW，對應轉速為3 600 r/min 狀態(tài)下進行試驗，排放污染物的限值和動力性能，也都能達到要求。

除此之外，LJ166F 與匹配好的化油器在第三方監(jiān)督機構試驗室進行排放試驗，達到EPA 第Ⅱ階段的排放要求，同時在《JB/T 5135.2 通用小型汽油機可靠性、耐久性試驗與評定方法》指導下的200 h 耐久性試驗中，能夠完成試驗，并且排放數(shù)值也達到EPA第Ⅱ階段的排放法規(guī)要求。

4 結束語

通過發(fā)動機與化油器的匹配試驗，對化油器進行優(yōu)先調整，使LJ166F 汽油機完全可以達到美國EPA 第Ⅱ階段法規(guī)的排放要求，能夠改善發(fā)動機的啟動性能，是應對現(xiàn)階段法規(guī)要求的簡單、經(jīng)濟及快速的方法。

[1]林漫群，賈 濱，等. 通用小型汽油機排放催化凈化器應用中的關鍵技術[J].摩托車技術，2005，(8)：23-26.

[2]林漫群，賈 濱，等. 歐美通用小型汽油機排放法規(guī)介紹[J].摩托車技術，2005，(8)：39-41.

[3]賈濱，林漫群，等.長鈴CL133F 通用小型汽油機通過美國EPA 第2 階段法規(guī)的研究[J].摩托車技術，2005，(8)：33-35.