通用小型汽油機(jī)排放耐久測試方式的選擇

曹　洋　朱　棣　鄭素玲　樸喜民　譚　建　梁鳳鴻（國家摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（天津） 天津　300072）

通用小型汽油機(jī)排放耐久測試方式的選擇

曹洋朱棣鄭素玲樸喜民譚建梁鳳鴻
（國家摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（天津） 天津300072）

目前國內(nèi)已經(jīng)開始執(zhí)行《非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值與測量方法（中國第一、二階段）（GB 26133－2010）》的第二階段限值。為了考核發(fā)動(dòng)機(jī)的排放劣化情況，二階段排放需進(jìn)行耐久測試。國標(biāo)中沒有過多的耐久試驗(yàn)方法。通過分析美標(biāo)和歐標(biāo)中的有關(guān)耐久規(guī)定，推薦選擇一種通用小型汽油機(jī)耐久測試方式。

通用小型汽油機(jī) 耐久循環(huán) 權(quán)重系數(shù)

引言

通用小型汽油機(jī)是指除車用及特殊用途以外的汽油機(jī)，其標(biāo)定功率一般在30 kW以下。它是當(dāng)今世界3大動(dòng)力機(jī)械（汽油機(jī)、柴油機(jī)及電動(dòng)機(jī)）之一，擁有廣泛的適用范圍。它可以為農(nóng)林植保機(jī)械、小型農(nóng)機(jī)具、園林機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、建筑機(jī)械及舷外機(jī)械等提供配套動(dòng)力。通用小型汽油機(jī)在工作過程中會(huì)產(chǎn)生污染物排放，對(duì)環(huán)境造成污染。因此世界各國紛紛制定各種法規(guī)以限制這種排放。我國參考?xì)W盟法規(guī)的要求，制定了通用小型汽油機(jī)的國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)：《非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值與測量方法（中國第一、二階段）（GB 26133－2010）》［1］。 目前開始執(zhí)行第二階段排放限值。二階段排放的測試流程包括初次排放，耐久運(yùn)行，末次排放及計(jì)算劣化系數(shù)等。由于標(biāo)準(zhǔn)沒有詳細(xì)描述耐久運(yùn)行方式，沒有明確耐久過程中功率、轉(zhuǎn)速及保養(yǎng)要求等，檢測機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)企業(yè)在執(zhí)行過程中會(huì)產(chǎn)生分歧。因此規(guī)定一種統(tǒng)一的耐久測試方式是非常重要的。美國通用汽油機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最早，標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系非常完善，針對(duì)通用小型汽油機(jī)排放法規(guī)有40CFRPART90、40CFRPART1054及40CFR PART1065等。通過分析這些法規(guī)，可以選擇一種合理的排放耐久測試方法。

1　美標(biāo)對(duì)通用小型汽油機(jī)耐久測試的要求

1.1循環(huán)工況［2-3］

美國EPA（美國環(huán)境保護(hù)署）建議企業(yè)按照排放工況設(shè)置耐久工況點(diǎn)，進(jìn)行耐久試驗(yàn)。生產(chǎn)企業(yè)也可以按照自己實(shí)際使用情況設(shè)計(jì)耐久循環(huán)，但是必須有詳細(xì)的技術(shù)資料說明，說明自己的方法更適合自己的發(fā)動(dòng)機(jī)，更能有效實(shí)際地反映出發(fā)動(dòng)機(jī)的劣化狀態(tài)，然后通過EPA的審核批準(zhǔn)，才可以使用。

1.2耐久時(shí)間分配［2-3］

EPA推薦按照發(fā)動(dòng)機(jī)的排放試驗(yàn)中的工況來進(jìn)行耐久，按照機(jī)器實(shí)際的用途設(shè)定每個(gè)循環(huán)的時(shí)間（常用為1 h），然后再按照每個(gè)排放工況的權(quán)重系數(shù)分配每個(gè)耐久工況的時(shí)間，這樣循環(huán)下去直至到申報(bào)耐久時(shí)間。如果有自己的方法并通過批準(zhǔn)，可以按照自己的方式方法。

1.3維護(hù)保養(yǎng)［2-3］

在耐久過程中的維護(hù)保養(yǎng)應(yīng)按照產(chǎn)品使用說明書進(jìn)行，不能對(duì)與排放相關(guān)的部件保養(yǎng)，包括后處理裝置、空氣補(bǔ)氣閥、燃油噴射器及ECU。對(duì)于特殊情況可由生產(chǎn)企業(yè)申請，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)后方可執(zhí)行。在提交的申請中，生產(chǎn)企業(yè)必須描述計(jì)劃的維護(hù)保養(yǎng)步驟，對(duì)此維護(hù)保養(yǎng)推薦的最大可行間隔，包括所有支持的文件。目前大家一般都默認(rèn)使用EPA推薦方式進(jìn)行耐久測試，制造商使用的也比較多。

2　歐盟對(duì)通用小型汽油機(jī)耐久測試的要求［4］

我國的標(biāo)準(zhǔn)體系來源于歐盟的法規(guī)，GB 26133－2010是來源于歐盟的DIRECTIVE 2002/88/EC，所以我們應(yīng)該借鑒歐盟的發(fā)動(dòng)機(jī)耐久測試方式。但是歐盟指令同樣沒有規(guī)定耐久測試的具體方式，它同樣采用美國的方式，可以自由選擇，但制造商們同樣默認(rèn)為同EPA推薦耐久測試的方式。所以在此基礎(chǔ)上，我建議我國的耐久方式和美國、歐盟看齊。

3　建議耐久工況選擇

耐久測試時(shí)，一些手持發(fā)動(dòng)機(jī)（因其工作方式為手持，不固定，工作狀態(tài)為浮動(dòng)，長時(shí)間固定在測功機(jī)上，可能會(huì)損壞機(jī)器）可以采用自有的負(fù)荷和連接方式，不需要連接在測功機(jī)上。我們可以采用美標(biāo)的耐久運(yùn)行方式，試驗(yàn)工況及權(quán)重系數(shù)見表1［1］。

表1　試驗(yàn)工況及權(quán)重系數(shù)

以采用G1循環(huán)排放的發(fā)動(dòng)機(jī)為例，耐久循環(huán)工況應(yīng)該設(shè)定為6工況，一個(gè)循環(huán)設(shè)定為1 h，第一個(gè)工況設(shè)定為中間轉(zhuǎn)速，100%負(fù)荷（節(jié)氣門全開），時(shí)間為5 min 30 s，第二個(gè)工況設(shè)定為中間轉(zhuǎn)速，75%負(fù)荷，時(shí)間為12 min，第三個(gè)工況設(shè)定為中間轉(zhuǎn)速，50%負(fù)荷，時(shí)間為17 min 30 s，第四個(gè)工況設(shè)定為中間轉(zhuǎn)速，25%負(fù)荷，時(shí)間為18 min，第五個(gè)工況設(shè)定為中間轉(zhuǎn)速，10%負(fù)荷，時(shí)間為4 min，最后一個(gè)工況設(shè)定為怠速，時(shí)間為3 min。以G1或G2為例，1 h的耐久工況循環(huán)，見圖1。

圖1　耐久循環(huán)工況示意圖

4　建議的維護(hù)保養(yǎng)

耐久過程的維護(hù)保養(yǎng)方式，美標(biāo)規(guī)定得比較合理，我們也可以參考他們的方式。首先我們要以用戶的使用手冊為基準(zhǔn)，按照上面所寫的方式進(jìn)行常規(guī)保養(yǎng)，例如，更換機(jī)油及火花塞，清潔空濾器及濾芯等。這樣我們可以更接近用戶的實(shí)際使用情況，使實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果更加接近實(shí)際情況。排放相關(guān)的部件，例如后處理裝置、空氣補(bǔ)氣閥、燃油噴射器及ECU等，一般用戶使用過程中是不會(huì)更換保養(yǎng)的，所以我們應(yīng)該不進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，如果生產(chǎn)企業(yè)有特殊要求，我們可以要求廠家提供相應(yīng)的技術(shù)文件證明這些保養(yǎng)是應(yīng)該的，而且應(yīng)當(dāng)保證在用戶的使用過程中，這些保養(yǎng)也是可行的。

5　結(jié)論

統(tǒng)一的檢測方法可以規(guī)范檢測步驟，降低檢測成本。通過分析，我們提出一種科學(xué)合理的耐久測試方法，這是對(duì)GB26133-2010的有力的補(bǔ)充，可以更好地貫徹執(zhí)行通用汽油機(jī)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

1環(huán)境保護(hù)部.國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB 26133-2010非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值與測量方法（中國第一、二階段）［S］．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2011

2United States Environmental Protection Agency.40 CFR Part 1065—Engine-Testingprocedures［EB/OL］.http://www.ecfr.gov/ cgi-bin/text-idx？SID=343045693c81e01565c4b65e3a30 76e6&mc=true&node=pt40.33.1065&；rgn=div5

3United States Environmental Protection Agency.40 CFR Part 1054—Control of emissions from new，small nonroad sparkignition engines and equipment［EB/OL］.http://www.ecfr.gov/cgibin/text-idx？SID=343045693c81e01565c4b65e3a3076e6& mc=true&tpl=/ecfrbrowse/Title40/40cfr1054_main_02.tpl

4The European Parliament and the Council.Directive 2002/88/ EC of the European Parliament and of the Council of 9 December 2002 amending Directive 97/68/EC on the appr-oximationofthelawsoftheMemberStatesrelatingtomeasu-res against the emission of gaseous and particulate polluta-nts from internal combustion engines to be installed in non-road mobile machinery［EB/OL］.Official Journal of the European Communities，2002，L035:28-81

Selection on Durability Testing Mode for General Small Gasoline Engine

Cao Yang，Zhu Di，Zheng Suling，Piao Ximin，Tan Jian，Liang Fenghong
National Motorcycle Quality Supervisory&Testing Center（Tianjin）（Tianjin，300072，China）

According to requirements in GB 26133-2010 Limits and measurement methods for exhaust pollutants from small spark ignition engines of non-road mobile machinery（I，II），phase 2 standard has been effective.To evaluate deterioration tendency of exhaust emission from engine，durability test is applied in phase 2 standard.Description on mode of durability test is limited in this GB standard，so related requirements in American standard and European standard are referred and analyzed to select one durability testing mode for general small gasoline engine.

General small gasoline engine，Durability test cycle，Weighted factor

TK417+.126

A

2095-8234（2016）01-0069-03

曹洋（1986-），男，助理工程師，主要從事發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架及摩托車檢測工作。

2015-12-05）