電控補(bǔ)氣技術(shù)在摩托車排放生產(chǎn)一致性的應(yīng)用

劉亞飛 禚爰紅

(重慶車輛檢測(cè)研究院 國(guó)家摩托車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心)

1 前言

摩托車生產(chǎn)一致性是產(chǎn)品質(zhì)量管理的一個(gè)重要部分，排放生產(chǎn)一致性對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量，切實(shí)降低排放具有重要意義，在當(dāng)前我國(guó)大氣環(huán)境日趨惡化、排放控制壓力日益增大的大背景下顯得尤為必要。在型式認(rèn)證階段，目前主流的電噴、電控和精調(diào)化油器幾種技術(shù)方案樣車均能達(dá)到國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)，但不同的技術(shù)方案在生產(chǎn)一致性控制方面有較大的差別，在實(shí)際的排放一致性抽查檢驗(yàn)中，筆者發(fā)現(xiàn)采用精調(diào)化油器技術(shù)路線的生產(chǎn)一致性相對(duì)較差，針對(duì)該現(xiàn)象，筆者聯(lián)合整車廠相關(guān)技術(shù)力量開發(fā)了一種電控補(bǔ)氣裝置，該裝置可以對(duì)化油器的空燃比進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以降低單車排放，有效控制排放散差，從而提高排放的生產(chǎn)一致性水平。

2 電控補(bǔ)氣裝置應(yīng)用分析

在進(jìn)行電控補(bǔ)氣裝置開發(fā)前，筆者曾對(duì)一輛性能比較穩(wěn)定的110ml排量?jī)奢喣ν熊嚀Q裝六個(gè)同一批次化油器、八根同一批次封裝了三元催化器的排氣消聲器進(jìn)行常溫下冷起動(dòng)排氣污染物排放 (工況法排放)的生產(chǎn)一致性試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果表明，三種主要排氣污染物CO、THC和NOx散差均較大，尤其是CO的標(biāo)準(zhǔn)偏差最大，而且安裝同一批次化油器的樣車試驗(yàn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差遠(yuǎn)高于安裝同一批次催化轉(zhuǎn)化器的標(biāo)準(zhǔn)偏差，說明在精調(diào)化油器技術(shù)方案生產(chǎn)一致性控制中，化油器的影響因素最大。化油器作為一種精密的機(jī)械部件，對(duì)燃油的控制是由本身的特性決定，實(shí)際會(huì)因部件的損耗和生產(chǎn)裝配工藝影響混合氣濃度，此時(shí)與化油器匹配的催化轉(zhuǎn)換器會(huì)因空燃比變化使轉(zhuǎn)換效率下降。筆者試驗(yàn)的這款110ml排量?jī)奢喣ν熊囆褪胶藴?zhǔn)的排放結(jié)果較好且性能穩(wěn)定，盡管如此，在安裝同一批次化油器進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果偏差還是很大，而我們?cè)谶M(jìn)行換裝化油器時(shí)都是嚴(yán)格按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，這說明化油器在生產(chǎn)過程中已經(jīng)出現(xiàn)了一定的偏差。國(guó)內(nèi)零部件的加工水平本來就較低，再加上質(zhì)量管理不到位，化油器生產(chǎn)加工和調(diào)整無法保證空燃比的精確控制，這將使催化器效率處于失控狀態(tài)，因而整車生產(chǎn)的排放一致性得不到保證，故需要對(duì)化油器的空燃比進(jìn)行調(diào)節(jié)，而化油器本身的特性決定它不能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以加裝一個(gè)電子控制系統(tǒng)就很有必要，在當(dāng)前的技術(shù)條件和成本壓力下，選擇一種既便宜又實(shí)用的裝置就顯得尤為重要了。

該裝置采用的技術(shù)原理與閉環(huán)電控化油器基本相同，均采用補(bǔ)氣閥對(duì)化油器空燃比進(jìn)行調(diào)節(jié)，區(qū)別在于閉環(huán)電控化油器安裝多個(gè)傳感器，在化油器上鑄造旁通氣道，這樣就需要重新開模，成本比普通化油器高很多，這對(duì)于利潤(rùn)本來就較為單薄的摩托車整車生產(chǎn)企業(yè)來說壓力不小。而筆者采用的電控補(bǔ)氣裝置不需要對(duì)化油器進(jìn)行任何改動(dòng)，只需增加一個(gè)氧傳感器、一個(gè)電磁閥和一個(gè)電子芯片，成本較低，而且直接在原有化油器技術(shù)路線上進(jìn)行匹配，簡(jiǎn)單易行，如圖1所示。

圖1 化油器電子控制系統(tǒng)實(shí)物圖

3 試驗(yàn)驗(yàn)證及應(yīng)用

為驗(yàn)證該裝置的試驗(yàn)效果，筆者與合作整車廠從生產(chǎn)線隨機(jī)抽取五輛采用精調(diào)化油器+雙催化器+缸頭補(bǔ)氣技術(shù)路線的排量為110ml的兩輪摩托車進(jìn)行工況法排放的生產(chǎn)一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，其中第二輛樣車的CO和第四輛樣車的NOx超出了現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，且?guī)追N排氣污染物散差較大，這可能由于在生產(chǎn)、安裝和下線過程中化油器出現(xiàn)了偏差，混合比已經(jīng)發(fā)生了變化，影響了催化轉(zhuǎn)化器的效率，從而導(dǎo)致排放超標(biāo)、生產(chǎn)一致性變差。五輛同批次的試驗(yàn)樣車在完成試驗(yàn)后統(tǒng)一加裝電子控制裝置，對(duì)車輛其他部件不作任何改變和調(diào)整，加裝電子控制裝置后的試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖2 加裝電子控制裝置前排放試驗(yàn)結(jié)果

圖3 加裝電子控制裝置后排放試驗(yàn)結(jié)果

從圖中可以看出，加裝電子控制裝置后的工況法排放測(cè)量結(jié)果有較大幅度的降低，且均能滿足現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放限值。為更直觀的評(píng)價(jià)效果，對(duì)批量抽取樣車的控制水平進(jìn)行量化計(jì)算。筆者引入相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏來進(jìn)行評(píng)價(jià)，即通過標(biāo)準(zhǔn)偏差與數(shù)學(xué)期望(均值)的比值，來反映數(shù)據(jù)的離散程度，從而判定生產(chǎn)一致性的控制程度。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差如表1所示。

表1 五輛同一批次110ml兩輪化油器摩托車試驗(yàn)結(jié)果比較

表2 125ml、150ml各三輛同一批次兩輪化油器摩托車試驗(yàn)結(jié)果比較

從檢驗(yàn)結(jié)果可以看出，同一批次生產(chǎn)的110ml兩輪化油器摩托車在加裝電子控制裝置后，在不調(diào)整化油器的情況下，CO和HC下降明顯，NOx也有小幅下降，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均大幅下降，表明生產(chǎn)一致性得到了較好的改善。為驗(yàn)證該電控補(bǔ)氣裝置的適用性，筆者又分別抽取了兩款125ml、150ml排量?jī)奢喣ν熊嚫魅v進(jìn)行工況法排放的生產(chǎn)一致性檢驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)為突出效果，將原來的兩級(jí)催化轉(zhuǎn)換器減少為一級(jí)，加裝電控補(bǔ)氣裝置，對(duì)噴油系統(tǒng)不作任何改動(dòng)和調(diào)整，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，加裝電子控制裝置后，CO、HC和NOx有了一定程度下降，原來CO超標(biāo)的車輛也達(dá)標(biāo)了，所有車輛都滿足了國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。分析認(rèn)為，這是因?yàn)殡娍匮a(bǔ)氣裝置將空燃比盡量保持在理論值附近，混合氣燃燒比較充分，催化轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化效率得到提升，盡管將催化轉(zhuǎn)化器的觸媒減少了一級(jí)，但試驗(yàn)結(jié)果還是比較令人滿意。

4 結(jié)束語

相對(duì)于昂貴的電噴系統(tǒng)來說，該電子控制裝置成本優(yōu)勢(shì)明顯，降低排放效果明顯，這對(duì)存在較大散差的精調(diào)化油器技術(shù)方案來說，解決了由于其制造、裝配產(chǎn)生的偏差導(dǎo)致的排放超標(biāo)問題，對(duì)提高車輛排放的生產(chǎn)一致性有積極的意義。而且該技術(shù)方案由于少了油泵、高壓油路、調(diào)壓器、噴油器等部件，即便電子控制裝置損壞，也不影響車輛的正常行駛，這也使得系統(tǒng)的可靠性提高，尤其在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、燃油品質(zhì)得不到保障的農(nóng)村地區(qū)是相當(dāng)有意義的。