油耗仪放置高度对非道路移动机械用小型点燃式发动机油耗测量的影响

2024-04-05贺文杰张智轩

小型内燃机与车辆技术 2024年1期

贺文杰张松王青张智轩曹洋

（天津内燃机研究所（天津摩托车技术中心）天津 300072）

引言

非道路移动机械用小型点燃式发动机（简称通用小型汽油机）是应用非常普遍的一类发动机，主要应用于发电机、冷冻机、焊接机、高尔夫球车、草坪机、扫雪设备、风机、油锯、绿篱修剪机等[1]。随着我国科学技术的发展及市场需求的增加，通用小型汽油机已应用到更多的领域，这就给环境及资源带来了更大的压力。为了控制通用小型汽油机的尾气排放，我国已于2011 年3 月1 日起开始实行GB 26133-2010《非道路移动机械用小型点燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法（中国第一、二阶段）》[2]标准；为了控制通用小型汽油机的油耗，让资源利用更加有效化，我国已于2020 年1 月1 日开始实行GB/T 37692-2019《非道路移动机械用小型点燃式发动机工况法燃料消耗率限值与测量方法》[3]标准。

在对通用小型汽油机排气污染物或油耗进行测试的过程中，油耗仪测试的精度对最后的测试结果会产生重大影响。而无论是采样重量法的油耗仪还是体积法的油耗仪，其放置高度往往是一定的。也就是说，油耗仪的出油口与通用小型汽油机化油器进油口的垂直高度差是一定的[4]。为了验证这个高度差对发动机供油系统的影响，本文通过一个自制的可调节高度的油耗仪平台，设置多个高度，对发动机油耗进行了测试，并对测试结果进行了分析。

1 测试条件与方法

试验用测功机为5.5 kW 交流电力测功机，油耗仪为FC2210Z 重量法油耗仪。试验用发动机为一台130 型通用小型汽油机，发动机的主要技术参数见表1。

表1 试验用发动机主要技术参数

为了得到准确的测试结果，本文中的全部试验完全按照GB/T 37692-2019 标准中的测试方法进行，采用非手持式发动机中间转速应用场合的G1 测试循环进行测试，G1 测试循环的试验工况及权重系数见2。

表2 G1 测试循环的试验工况及权重系数

全部试验均在同一天完成。每组测试的每个工况尽量与其他组相同工况有接近相同的测试条件，即接近相同的机油温度。每个工况的采集时间均为180 s，然后取平均值作为该工况的结果。所有测试均由相同试验人员操作。

2 数据与分析

在以上试验条件下，进行5 组不同油耗仪放置高度的试验。其中，0 cm、10 cm、30 cm、50 cm、70 cm表示油耗仪出油口与化油器进油口的5 个高度差，数值越大，高度差越大。在5 组试验过程中，每个工况的测试条件基本一致，在机油温度到达相同数值时开始采集数据。

发动机功率的测试结果见表3。

表3 发动机功率的测试结果 kW

根据表3 得出发动机功率随高度差的变化规律如图1 所示。

图1 发动机功率随高度差的变化规律

燃油消耗量的测试结果见表4。

表4 燃油消耗量的测试结果 kg/h

根据表4 得出燃油消耗量随高度差的变化规律如图2 所示。

图2 燃油消耗量随高度差的变化规律

从表4 和图2 可以看出，在高度差达到70 cm时，每个工况的燃油消耗量已经开始增大。也就是说，在这个高度差下，混合气开始变浓，发动机的运行开始变得不稳定。

机油温度的测试结果见表5。

表5 机油温度的测试结果 ℃

根据表5 得出机油温度随高度差的变化规律如图3 所示。

图3 机油温度随高度差的变化规律

根据GB/T 37692-2019 标准中燃油消耗率的计算公式，利用上述数据进行工况法燃油消耗率计算，所得结果见表6。

表6 各油耗仪放置高度下的工况法燃油消耗率计算结果

以高度差为0 cm 的数据作为基准，从表6 可以看出，当高度差在50 cm 以内时，发动机在各个工况的油耗基本一致，工况法燃油消耗率的计算结果都很接近，偏差都小于0.3%。当高度差达到70 cm 时，工况法燃油消耗率与基准值有1.99%的偏差。而且在这一高度差下，发动机在小于50%负荷的工况下（包括怠速工况）已开始运行不稳定。因此，在进行油耗测量时，油耗仪摆放不能过高。