通用小型汽油机通用小型汽油机Nonroad Small Spark-Ignited Engine江苏大学江苏大学 汽车与交通工程学院汽车与交通工程学院王王 建建1391280669913912806699；wangjianujs.edu.cnwangjianujs.edu.cn11. 通用小型汽油机通用小型汽油机基本概况基本概况 2. 通用小型汽油机通用小型汽油机结构与工作原理结构与工作原理3. 通用小型汽油机通用小型汽油机排放及控制排放及控制4.通用小型汽油机通用小型汽油机故障及排除方法故障及排除方法5.通用小型汽油机通用小型汽油机我们所做的工作我们所做的工作2通用小型汽油机通用小型汽油机基本概况基本概况31.定义：定义：非道路用非道路用 标定功率标定功率注：中国注：中国在在30kW以下；以下；欧盟、美国欧盟、美国在在19kW以内以内 通用小型汽油机通用小型汽油机4 2、主要结构型式及工作原理、主要结构型式及工作原理v按冲程分： 四冲程 两冲程v按气门布置分： 顶置式 侧置式v按曲轴布置分： 垂直轴式 水平轴式5 3、常见命名方式、常见命名方式168F EM2001P68F1E34F BC2606 4、国内外情况、国内外情况年生产量：年生产量：全世界在全世界在 5000万台左右万台左右 中国估计中国估计2000万台以上，万台以上，80%出口出口发动机类别排量ml国别MPa g/kWh比质量kg/kW四冲程196国内0.610.753503953.644.44国外0.770.853103503.143.33389国内0.620.753303953.524.31国外0.640.823003403.234.4672006年国内各主要生产区域份额情况8 5、主要用途、主要用途园林机械、娱乐车园林机械、娱乐车割草机与农业机械割草机与农业机械小型工程机械小型工程机械小型游艇小型游艇9通用小型汽油机通用小型汽油机结构结构10 1、整机组成、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11 2、气缸体总成、气缸体总成气门传动机构通道气门传动机构通道气门润滑油通道气门润滑油通道装气缸头装气缸头机油标尺机油标尺装飞轮、风扇、手拉起动盘装飞轮、风扇、手拉起动盘气缸气缸装调速器装调速器装曲轴、主轴承装曲轴、主轴承装油箱装油箱12 3、气缸盖总成、气缸盖总成13配气定时配气定时14气门间隙气门间隙冷态时冷态时在在压缩上止点压缩上止点调整到调整到规定数值规定数值。 间隙过大：间隙过大： 功率下降功率下降; 噪声大噪声大;磨损大。磨损大。 间隙过小：间隙过小： 功率下降功率下降;气门积碳气门积碳;撞击活塞。撞击活塞。15 4、运动件总成、运动件总成16 5、燃油系统、燃油系统17可燃混合气浓度一般用：可燃混合气浓度一般用：空燃比空燃比或或过量空气系数过量空气系数来表示：来表示： 空燃比空燃比A/F=空气质量流量空气质量流量/燃料质量流量（燃料质量流量（欧美国家欧美国家）过量空气系数过量空气系数a a=燃烧燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量燃料所实际供给的空气质量完全燃烧完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量燃料所需的理论空气质量 1kg汽油完全燃烧需要空气汽油完全燃烧需要空气14.7kg ；理论混合气的空燃比理论混合气的空燃比=14.7理论混合气的过量空气系数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，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。时的可燃混合气称为浓混合气。181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；17浮子室；18浮子；19进油阀针 19对通用小型汽油机，对通用小型汽油机，化油器化油器是影响其是影响其功率、功率、油耗油耗的的关键参数关键参数之一。之一。 20 6、调速系统、调速系统调速飞锤调速拨叉21调速拨叉调速拨叉调速支架调速支架调速弹簧调速弹簧与节气门连与节气门连227起起动动、冷冷却却系系统统手拉起动盘手拉起动盘导风罩导风罩冷却风扇冷却风扇导风片导风片23 8、电气系统、电气系统稳定着火的影响因素稳定着火的影响因素1）点火能量、电极间隙；）点火能量、电极间隙；2）电极类型；）电极类型；3）缸内混合气的浓度、压力、温度；）缸内混合气的浓度、压力、温度；24火火花花塞塞工工作作环环境境25火火花花塞塞型型号号26火火花花塞塞热热值值及及常常见见问问题题27通机用火花塞通机用火花塞电极间隙电极间隙0.60.8mm28通用小型汽油机通用小型汽油机排放及控制排放及控制291、法规的、法规的制定制定及排放的及排放的认识认识 源于：源于：伦敦黑烟伦敦黑烟；洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾法规体系：法规体系：美国美国 EPA CARB 1960年年HC CO;1972年加入年加入NOx的控制的控制日本日本 1966年年欧盟欧盟 1970年年我国的排放法规我国的排放法规 1984年年30vCO 燃烧时间短、缺氧 vHC 时间短、缺氧；表面熄火；燃烧室积碳 及无用空间的存在等 vNOx 高温、富氧通用小型汽油机的主要有害排放物通用小型汽油机的主要有害排放物312、发动机分类及测试循环的定义、发动机分类及测试循环的定义类类 别别 EPA EPA EPA 排量排量/mlEU 测试循环测试循环非手非手持持II-AI66SN1C-G3I-B66100SN2A-G1B-G2I100255SN3IIIIII255SN4手持手持IIIIIIIII20SH1C-G3IVIVIV2050SH2VVV50SH332测试循环A-G1中等转速;B-G2额定转速怠速A-G1B-G2工况点123456负荷/%100755025100权重/%920293075C-G3工况点12负荷/%1000权重/%8515333、排放限值及耐久要求、排放限值及耐久要求发动机类别排放限值，g/(kWh)COHC+NOx2001200220032004200520062007I-A610(2001)50I-B610(2001)40I610(2001)16.1II610(2001) 18.016.615.013.612.112.112.1III805(2002)238175113505050IV805(2002)19614899505050V603(2004)-1431199672EPA阶段阶段 排放限值排放限值34发动机类别发动机类别排放耐久时间，排放耐久时间，hI-A50125300I-B125250500I125250500II2505001000III50125300IV50125300V50125300EPA/EU 阶段阶段 耐久要求耐久要求35通用小型汽油机法规实施时间通用小型汽油机法规实施时间国家国家排放法规实施时间排放法规实施时间第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段美国美国1997年年2001年年2010年年欧盟欧盟2002年年2004年年暂无暂无日本日本2003年年2008年年中国中国2011年年2013年年364、排放控制、排放控制机内净化机内净化化油器优化、化油器优化、进排气系统、点进排气系统、点 火正时及能量、调速系统、冷却系统火正时及能量、调速系统、冷却系统机外净化机外净化氧化型催化剂氧化型催化剂+补气阀补气阀37机内净化机内净化过量空气系数对排放的影响过量空气系数对排放的影响38机内净化机内净化不同化油器方案排放对比不同化油器方案排放对比方案1方案2方案3 排放试验值排放试验值(g/kW(g/kWh)h)COCOHCHCNONOX XHC+ NOHC+ NOX X方案方案1 1231.1231.1 5.365.36 7.437.4312.7912.79方案方案2 2373.0373.0 7.85 7.85 3.75 3.75 11.6011.60方案方案3 3336.8336.8 6.106.10 3.713.719.819.81排放限值排放限值610610/ / /16.1016.1039机外净化机外净化认识三效催化剂认识三效催化剂催化剂：催化剂：载体、涂层、活性催化剂载体、涂层、活性催化剂活性催化剂：活性催化剂：铂铂(Pt)、钯、钯(Pd)、铑、铑(Rh)、40机外净化机外净化过量空气系数对催化效率的影响过量空气系数对催化效率的影响41机外净化机外净化氧化型催化剂氧化型催化剂+补气阀补气阀+42除排放外的其他要求除排放外的其他要求v安全要求安全要求v噪声限值噪声限值v电磁干扰电磁干扰43通用小型汽油机通用小型汽油机故障及排除方法故障及排除方法44故障一：故障一：起动困难或无法起动起动困难或无法起动排除方法排除方法 点火开关是否在点火开关是否在“ON”上；上；如果有机油低液位保护器，如果有机油低液位保护器，是否有机油或太少是否有机油或太少；阻风门阻风门关闭关闭了吗？了吗？检查检查点火系统点火系统：首先观察火花塞是否：首先观察火花塞是否烧损（更换）烧损（更换）或有大量或有大量积碳积碳（清除）（清除）；电极间隙电极间隙是否正常；点火？如果不点火并能确定火花塞是是否正常；点火？如果不点火并能确定火花塞是好的，检查好的，检查高压帽和高压线高压帽和高压线是否完好；如果是，更换点火线圈；是否完好；如果是，更换点火线圈；检查检查油路油路；化油器；化油器储油杯内储油杯内是否有燃油；从油箱到化油器的油路是否有燃油；从油箱到化油器的油路燃燃油流动油流动是否正常；拆下化油器，检查是否正常；拆下化油器，检查进油阀针进油阀针是否活动正常；检查是否活动正常；检查主主量孔及泡沫管量孔及泡沫管是否堵塞；是否堵塞；检查检查气门间隙气门间隙；检查检查空气滤清器空气滤清器是否堵塞；是否堵塞；是否严重是否严重拉缸拉缸；45故障二：故障二：功率不足功率不足排除方法排除方法 阻风门是否阻风门是否打开打开；气缸盖与气缸体结合处是否气缸盖与气缸体结合处是否漏气漏气；检查检查火花塞火花塞：首先观察火花塞是否：首先观察火花塞是否烧损（更换）烧损（更换）或有大量或有大量积碳（清积碳（清除）除）；电极间隙电极间隙是否正常；是否正常；点火线圈与磁电机点火线圈与磁电机间隙是否正常；间隙是否正常；空气滤清器空气滤清器是否堵塞；是否堵塞；检查检查化油器化油器；检查；检查主量孔及泡沫管主量孔及泡沫管是否堵塞；是否堵塞；检查检查气门间隙气门间隙；气门；气门磨损磨损量量检查检查活塞环活塞环是否是否卡死卡死；有没有；有没有拉缸拉缸；使用的使用的机油标号是否合适机油标号是否合适；46通用小型汽油机通用小型汽油机我们所做的工作我们所做的工作47168F168F汽油机标定工况机油温度变化时的性能汽油机标定工况机油温度变化时的性能一：冷却系统设计一：冷却系统设计 风冷机进气加热对功率影响特别大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计算分析冷却系统改进冷却系统改进: :冷却能力的加大；冷却风的引导与分配；冷却能力的加大；冷却风的引导与分配；48二二:化油器三维模拟计算化油器三维模拟计算49 燃油占混合气浓度百分比燃油占混合气浓度百分比50三：气道三维模拟计算三：气道三维模拟计算优化前优化后优化后5152四：通用小型汽油机二次补气研究四：通用小型汽油机二次补气研究1.为什么排气管中能补进为什么排气管中能补进去空气；废气中有氧才去空气；废气中有氧才能燃烧能燃烧(达到燃烧温度达到燃烧温度)2.补气量多大合适，如何补气量多大合适，如何增大？增大？3.不同负荷（试验工况）不同负荷（试验工况）的补气量有何差异？的补气量有何差异？ 53168通用小型汽油机工作模型通用小型汽油机工作模型通用小型汽油机二次补气研究通用小型汽油机二次补气研究 试验与模拟计算结合试验与模拟计算结合开展研究：开展研究： 模拟计算，发动机一模拟计算，发动机一维计算模型，研究排气维计算模型，研究排气压力波变化压力波变化,分析补气分析补气量的变化量的变化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。 5475%负荷 100%负荷 50%负荷 怠速 通用小型汽油机二次补气通用小型汽油机二次补气-计算的气缸和排气压力计算的气缸和排气压力55 五：平衡分析及降低振动的研究五：平衡分析及降低振动的研究平衡分析的结果：平衡分析的结果：曲轴平衡块外圆尺曲轴平衡块外圆尺寸微小尺寸公差变化，过量平衡量变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化较大，引起汽油机振动及生产的一致性差。致性差。图33 无轴平衡单缸汽油机简化模型和受力图56通用小型汽油机振动试验通用小型汽油机振动试验 专用的振动试验台试验；专用的振动试验台试验； 找出减少振动的技术措施：找出减少振动的技术措施： 控制曲轴平衡块尺寸；控制曲轴平衡块尺寸； 混合气浓度过稀汽油机循环波动大；混合气浓度过稀汽油机循环波动大； 调速器工作稳定调速器工作稳定图37 A、B、C三台汽油机当量振动烈度变化图图35汽油机振动试验台架汽油机振动试验台架单单缸缸汽汽油油机机振振动动与与用用户户考考核核( (空空车车自自由由运运行行) )，在在地地面面上上基基本本不不动动说说明明是是较较好好的的平平衡衡，测测得得振振动动值值也也小小。振振动动大大小小与与整整机机卖卖相相密密切切相相关关；影影响响可可靠性、寿命，使整机噪声增加。靠性、寿命，使整机噪声增加。57六：排放在线检测设备的研制六：排放在线检测设备的研制58 谢谢大家！谢谢大家！59个人观点供参考，欢迎讨论