LJ166F汽油機(jī)應(yīng)對(duì)排放法規(guī)的化油器優(yōu)化方案

喬富雄

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西 柳州 545005）

歐、美、日等國多年前已經(jīng)針對(duì)點(diǎn)燃式小型發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)和測量方法，也在醞釀中，并逐步與國際接軌。柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司生產(chǎn)的LJ166F 通用小型汽油機(jī)，也要為應(yīng)對(duì)排放法規(guī)的要求進(jìn)行改進(jìn)。為應(yīng)對(duì)通機(jī)排放法規(guī)的要求，減少尾氣污染物的排放，也有不少技術(shù)研究課題和可行的解決方案。

目前，流行的趨勢為機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)和機(jī)外凈化技術(shù)。機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)，通過調(diào)整化油器的空燃比、點(diǎn)火提前角、改進(jìn)燃燒室的形狀等方法實(shí)現(xiàn)；而機(jī)外凈化技術(shù)，就是排氣后處理技術(shù)，在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上，三效催化器技術(shù)就已經(jīng)成為國內(nèi)外的主流技術(shù)。相對(duì)于小型通用汽油機(jī)而言，三效催化器技術(shù)在國內(nèi)市場還很少用到。四沖程的小型汽油機(jī)一般不需要安裝催化器，即可達(dá)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(yīng)對(duì)其下一階段的排放時(shí)，可能導(dǎo)致催化器在四沖程通用小型汽油機(jī)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用[1]。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)

柳機(jī)動(dòng)力公司生產(chǎn)的LJ166F 通用汽油機(jī)，主要應(yīng)用于插秧機(jī)和發(fā)電機(jī)組，主要技術(shù)規(guī)格如下：

單缸四沖程、頂置氣門風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)；

總排量171 mL；

缸徑Ф 66 mm；

標(biāo)定功率2.8 kW 及3.1 kW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)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(biāo)定功率，通過兩種不同彈性系數(shù)的調(diào)速彈簧實(shí)現(xiàn)，3 600 r/min 轉(zhuǎn)速的狀態(tài)用于發(fā)電工頻為60 Hz 的客戶選用。

2 測試標(biāo)準(zhǔn)及方法

根據(jù)通用小型汽油機(jī)美國第Ⅱ階段法規(guī)的規(guī)定及LJ166F 發(fā)動(dòng)機(jī)的使用特性，該發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的循環(huán)工況與權(quán)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(tái)架，測試其主要?jiǎng)恿π阅堋?/p>

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與改進(jìn)

用LJ166F 發(fā)動(dòng)機(jī)原機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)各工況測其主要性能及排放數(shù)據(jù)，抽取3 臺(tái)樣機(jī)，先按標(biāo)定功率為2.8 kW，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min 的狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，得出測量排氣污染物測量結(jié)果如表3 所列。

表3 排氣污染物測量結(jié)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(shí)現(xiàn)混合氣空燃比的合理控制，也可實(shí)現(xiàn)排放的達(dá)標(biāo)。

其主要技術(shù)措施為化油器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化調(diào)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(jié)構(gòu)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(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其機(jī)械性能達(dá)到要求，但其油耗率超過374 g/(kW·h)的限值，并接近機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的395 g/(kW·h)的限值，并且發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)不易成功（無論是在常溫下還是熱機(jī)狀態(tài)下），每啟動(dòng)5 次，有時(shí)都不會(huì)成功；另外，排放限值也達(dá)不到要求。

經(jīng)分析，啟動(dòng)困難的問題，是因?yàn)閱?dòng)時(shí)混合氣濃度不足，而在未調(diào)整化油器時(shí)，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(shí)為了保證其動(dòng)力性能，需要更換大的主量孔。

經(jīng)過調(diào)整和多次試驗(yàn)，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(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均符合要求。因此，用更換好的5個(gè)化油器進(jìn)行試驗(yàn)，先按2.8 kW、3 000 r/min 的狀態(tài)試驗(yàn)，如表4 所列。

經(jīng)過測試儀的處理計(jì)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(yàn)數(shù)據(jù)，所匹配的化油器的排放限值，達(dá)到了EPA 第Ⅱ階段的法規(guī)要求。并且抽樣的3 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)和5個(gè)化油器的匹配試驗(yàn)，測試數(shù)據(jù)表明發(fā)動(dòng)機(jī)的排放一致性得到改善，排放滿足要求，并且機(jī)械性能得到保證，啟動(dòng)性也能得到改善，在常溫下和熱機(jī)狀態(tài)下每次啟動(dòng)幾乎都能成功。

以上是在功率為2.8 kW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min狀態(tài)下進(jìn)行的試驗(yàn)。同樣，在功率為3.1 kW，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速為3 600 r/min 狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)，排放污染物的限值和動(dòng)力性能，也都能達(dá)到要求。

除此之外，LJ166F 與匹配好的化油器在第三方監(jiān)督機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室進(jìn)行排放試驗(yàn)，達(dá)到EPA 第Ⅱ階段的排放要求，同時(shí)在《JB/T 5135.2 通用小型汽油機(jī)可靠性、耐久性試驗(yàn)與評(píng)定方法》指導(dǎo)下的200 h 耐久性試驗(yàn)中，能夠完成試驗(yàn)，并且排放數(shù)值也達(dá)到EPA第Ⅱ階段的排放法規(guī)要求。

4 結(jié)束語

通過發(fā)動(dòng)機(jī)與化油器的匹配試驗(yàn)，對(duì)化油器進(jìn)行優(yōu)先調(diào)整，使LJ166F 汽油機(jī)完全可以達(dá)到美國EPA 第Ⅱ階段法規(guī)的排放要求，能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，是應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段法規(guī)要求的簡單、經(jīng)濟(jì)及快速的方法。

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

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

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