油耗儀放置高度對(duì)非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)油耗測(cè)量的影響

賀文杰 張 松 王 青 張智軒 曹 洋

（天津內(nèi)燃機(jī)研究所（天津摩托車(chē)技術(shù)中心） 天津 300072）

引言

非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)通用小型汽油機(jī)）是應(yīng)用非常普遍的一類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)，主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、冷凍機(jī)、焊接機(jī)、高爾夫球車(chē)、草坪機(jī)、掃雪設(shè)備、風(fēng)機(jī)、油鋸、綠籬修剪機(jī)等[1]。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及市場(chǎng)需求的增加，通用小型汽油機(jī)已應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，這就給環(huán)境及資源帶來(lái)了更大的壓力。為了控制通用小型汽油機(jī)的尾氣排放，我國(guó)已于2011 年3 月1 日起開(kāi)始實(shí)行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(cè)量方法（中國(guó)第一、二階段）》[2]標(biāo)準(zhǔn)；為了控制通用小型汽油機(jī)的油耗，讓資源利用更加有效化，我國(guó)已于2020 年1 月1 日開(kāi)始實(shí)行GB/T 37692-2019《非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)工況法燃料消耗率限值與測(cè)量方法》[3]標(biāo)準(zhǔn)。

在對(duì)通用小型汽油機(jī)排氣污染物或油耗進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，油耗儀測(cè)試的精度對(duì)最后的測(cè)試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生重大影響。而無(wú)論是采樣重量法的油耗儀還是體積法的油耗儀，其放置高度往往是一定的。也就是說(shuō)，油耗儀的出油口與通用小型汽油機(jī)化油器進(jìn)油口的垂直高度差是一定的[4]。為了驗(yàn)證這個(gè)高度差對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)的影響，本文通過(guò)一個(gè)自制的可調(diào)節(jié)高度的油耗儀平臺(tái)，設(shè)置多個(gè)高度，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)油耗進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。

1 測(cè)試條件與方法

試驗(yàn)用測(cè)功機(jī)為5.5 kW 交流電力測(cè)功機(jī)，油耗儀為FC2210Z 重量法油耗儀。試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)為一臺(tái)130 型通用小型汽油機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

為了得到準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果，本文中的全部試驗(yàn)完全按照GB/T 37692-2019 標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試方法進(jìn)行，采用非手持式發(fā)動(dòng)機(jī)中間轉(zhuǎn)速應(yīng)用場(chǎng)合的G1 測(cè)試循環(huán)進(jìn)行測(cè)試，G1 測(cè)試循環(huán)的試驗(yàn)工況及權(quán)重系數(shù)見(jiàn)2。

表2 G1 測(cè)試循環(huán)的試驗(yàn)工況及權(quán)重系數(shù)

全部試驗(yàn)均在同一天完成。每組測(cè)試的每個(gè)工況盡量與其他組相同工況有接近相同的測(cè)試條件，即接近相同的機(jī)油溫度。每個(gè)工況的采集時(shí)間均為180 s，然后取平均值作為該工況的結(jié)果。所有測(cè)試均由相同試驗(yàn)人員操作。

2 數(shù)據(jù)與分析

在以上試驗(yàn)條件下，進(jìn)行5 組不同油耗儀放置高度的試驗(yàn)。其中，0 cm、10 cm、30 cm、50 cm、70 cm表示油耗儀出油口與化油器進(jìn)油口的5 個(gè)高度差，數(shù)值越大，高度差越大。在5 組試驗(yàn)過(guò)程中，每個(gè)工況的測(cè)試條件基本一致，在機(jī)油溫度到達(dá)相同數(shù)值時(shí)開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。

發(fā)動(dòng)機(jī)功率的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的測(cè)試結(jié)果 kW

根據(jù)表3 得出發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨高度差的變化規(guī)律如圖1 所示。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨高度差的變化規(guī)律

燃油消耗量的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 燃油消耗量的測(cè)試結(jié)果 kg/h

根據(jù)表4 得出燃油消耗量隨高度差的變化規(guī)律如圖2 所示。

圖2 燃油消耗量隨高度差的變化規(guī)律

從表4 和圖2 可以看出，在高度差達(dá)到70 cm時(shí)，每個(gè)工況的燃油消耗量已經(jīng)開(kāi)始增大。也就是說(shuō)，在這個(gè)高度差下，混合氣開(kāi)始變濃，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行開(kāi)始變得不穩(wěn)定。

機(jī)油溫度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 機(jī)油溫度的測(cè)試結(jié)果 ℃

根據(jù)表5 得出機(jī)油溫度隨高度差的變化規(guī)律如圖3 所示。

圖3 機(jī)油溫度隨高度差的變化規(guī)律

根據(jù)GB/T 37692-2019 標(biāo)準(zhǔn)中燃油消耗率的計(jì)算公式，利用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行工況法燃油消耗率計(jì)算，所得結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 各油耗儀放置高度下的工況法燃油消耗率計(jì)算結(jié)果

以高度差為0 cm 的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，從表6 可以看出，當(dāng)高度差在50 cm 以?xún)?nèi)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)工況的油耗基本一致，工況法燃油消耗率的計(jì)算結(jié)果都很接近，偏差都小于0.3%。當(dāng)高度差達(dá)到70 cm 時(shí)，工況法燃油消耗率與基準(zhǔn)值有1.99%的偏差。而且在這一高度差下，發(fā)動(dòng)機(jī)在小于50%負(fù)荷的工況下（包括怠速工況）已開(kāi)始運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，在進(jìn)行油耗測(cè)量時(shí)，油耗儀擺放不能過(guò)高。

3 結(jié)論

在我國(guó)，非道路移動(dòng)機(jī)械用小型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（通用小型汽油機(jī)）是一種應(yīng)用非常普遍的發(fā)動(dòng)機(jī)，其排放和油耗的控制受到很高的重視。在通用小型汽油機(jī)的測(cè)試試驗(yàn)中，一定要將油耗儀出油口與發(fā)動(dòng)機(jī)化油器進(jìn)油口的高度差控制在50 cm 以?xún)?nèi)，才能得到準(zhǔn)確的油耗測(cè)量結(jié)果。