201107_通用小型汽油机结构_工作_排放_控制技术

1、通用小型汽油机 Nonroad Small Spark-Ignited Engine,江苏大学 汽车与交通工程学院 王 建,1. 通用小型汽油机基本概况 2. 通用小型汽油机结构与工作原理 3. 通用小型汽油机排放及控制 4.通用小型汽油机故障及排除方法 5.通用小型汽油机我们所做的工作,通用小型汽油机 基本概况,1.定义： 非道路用 标定功率 注：中国在30kW以下；欧盟、美国在19kW以内,通用小型汽油机,2、主要结构型式及工作原理,按冲程分： 四冲程 两冲程 按气门布置分： 顶置式 侧置式 按曲轴布置分： 垂直轴式 水平轴式,3、常见命名方式,168F EM20

2、0 1P68F 1E34F BC260,4、国内外情况,年生产量：全世界在 5000万台左右 中国估计2000万台以上，80%出口,2006年国内各主要生产区域份额情况,5、主要用途,园林机械、娱乐车,割草机与农业机械,小型工程机械,小型游艇,通用小型汽油机 结构,1、整机组成,气缸体总成 气缸盖总成 运动件总成 燃油系统 调速系统 起动系统 电气系统 冷却系统 进排气系统,2、气缸体总成,3、气缸盖总成,配气定时,气门间隙,冷态时在压缩上止点 调整到规定数值。,间隙过大： 功率下降; 噪声大;磨损大。,间隙过小： 功率下降; 气门积碳;撞击活塞。,4、运动件总成,5、燃油系统,可燃混合气浓度

3、一般用：空燃比或过量空气系数来表示： 空燃比A/F=空气质量流量/燃料质量流量（欧美国家）,过量空气系数a=,燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量,完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量,1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg ；理论混合气的空燃比=14.7 理论混合气的过量空气系数a =1。 a 1时的可燃混合气称为稀混合气， a 1时的可燃混合气称为浓混合气。,1混合室； 2怠速调节螺钉和喷口； 3怠速过度喷口； 4喉管； 5怠速空气量孔； 6进气口； 7阻风门； 8主空气量孔； 9主喷口； 10主喷管； 11泡沫管； 12泡沫孔； 13怠速油道； 14怠速油量孔； 15节气门； 16主量孔；

4、 17浮子室； 18浮子； 19进油阀针,对通用小型汽油机，化油器是影响其功率、油耗的关键参数之一。,6、调速系统,调速飞锤,调速拨叉,调速拨叉,调速支架,调速弹簧,与节气门连,7起动、冷却系统,手拉起动盘,导风罩,冷却风扇,导风片,8、电气系统,稳定着火的影响因素 1）点火能量、电极间隙； 2）电极类型； 3）缸内混合气的浓度、压力、温度；,火 花 塞 工 作 环 境,火 花 塞 型 号,火 花 塞 热 值 及 常 见 问 题,通机用火花塞 电极间隙 0.60.8mm,通用小型汽油机 排放及控制,1、法规的制定及排放的认识,源于：伦敦黑烟；洛杉矶光化学烟雾 法规体系： 美国 EPA CARB

5、 1960年HC CO;1972年加入NOx的控制 日本 1966年 欧盟 1970年 我国的排放法规 1984年,CO 燃烧时间短、缺氧 HC 时间短、缺氧；表面熄火；燃烧室积碳 及无用空间的存在等 NOx 高温、富氧,通用小型汽油机的主要有害排放物,2、发动机分类及测试循环的定义,3、排放限值及耐久要求,EPA阶段 排放限值,EPA/EU 阶段 耐久要求,通用小型汽油机法规实施时间,4、排放控制 机内净化化油器优化、进排气系统、点 火正时及能量、调速系统、冷却系统 机外净化氧化型催化剂+补气阀,机内净化 过量空气系数对排放的影响,机内净化 不同化油器方案排放对比,方案1 方案2 方案3,机

6、外净化 认识三效催化剂,催化剂：载体、涂层、活性催化剂 活性催化剂：铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、,机外净化 过量空气系数对催化效率的影响,机外净化 氧化型催化剂+补气阀,+,除排放外的其他要求,安全要求 噪声限值 电磁干扰,通用小型汽油机 故障及排除方法,故障一：起动困难或无法起动,排除方法 点火开关是否在“ON”上； 如果有机油低液位保护器，是否有机油或太少； 阻风门关闭了吗？ 检查点火系统：首先观察火花塞是否烧损（更换）或有大量积碳（清除）；电极间隙是否正常；点火？如果不点火并能确定火花塞是好的，检查高压帽和高压线是否完好；如果是，更换点火线圈； 检查油路；化油器储油杯内是否有燃油

7、；从油箱到化油器的油路燃油流动是否正常；拆下化油器，检查进油阀针是否活动正常；检查主量孔及泡沫管是否堵塞； 检查气门间隙； 检查空气滤清器是否堵塞； 是否严重拉缸；,故障二：功率不足,排除方法 阻风门是否打开； 气缸盖与气缸体结合处是否漏气； 检查火花塞：首先观察火花塞是否烧损（更换）或有大量积碳（清除）；电极间隙是否正常；点火线圈与磁电机间隙是否正常； 空气滤清器是否堵塞； 检查化油器；检查主量孔及泡沫管是否堵塞； 检查气门间隙；气门磨损量 检查活塞环是否卡死；有没有拉缸； 使用的机油标号是否合适；,通用小型汽油机 我们所做的工作,168F汽油机标定工况机油温度变化时的性能,一：冷却系统设计

8、 风冷机进气加热对功率影响特别大,冷却系统计算分析 冷却系统改进:冷却能力的加大；冷却风的引导与分配；,二:化油器三维模拟计算,燃油占混合气浓度百分比,三：气道三维模拟计算,优化前,优化后,四：通用小型汽油机二次补气研究,1.为什么排气管中能补进去空气；废气中有氧才能燃烧(达到燃烧温度) 2.补气量多大合适，如何增大？ 3.不同负荷（试验工况）的补气量有何差异？,168通用小型汽油机工作模型,通用小型汽油机二次补气研究,试验与模拟计算结合开展研究： 模拟计算，发动机一维计算模型，研究排气压力波变化,分析补气量的变化,SB1SB2-系统边界(环境)；CL1-空气滤清器；I1-化油器；C1-气缸；PL1PL2-消声器模块；MP1MP5-5个测量点；17-7个连接管。,75%负荷,100%负荷,50%负荷,怠速,通用小型汽油机二次补气-计算的气缸和排气压力,五：平衡分析及降低振动的研究,平衡分析的结果：曲轴平衡块外圆尺寸微小尺寸公差变化，过量平衡量变化较大，引起汽油机振动及生产的一致性差。,图33 无轴平衡单缸汽油机简化模型和受力图,通用小型汽油机振动试验,专用的振动试验台试验； 找出减少振动的技术措施： 控制曲轴平衡块尺寸； 混合气浓度过稀汽油机循环波动大； 调速器工作稳定,图3