电控补气技术在摩托车排放生产一致性的应用

刘亚飞 禚爰红

(重庆车辆检测研究院 国家摩托车质量监督检验中心)

1 前言

摩托车生产一致性是产品质量管理的一个重要部分，排放生产一致性对于保证产品质量，切实降低排放具有重要意义，在当前我国大气环境日趋恶化、排放控制压力日益增大的大背景下显得尤为必要。在型式认证阶段，目前主流的电喷、电控和精调化油器几种技术方案样车均能达到国Ⅲ排放标准，但不同的技术方案在生产一致性控制方面有较大的差别，在实际的排放一致性抽查检验中，笔者发现采用精调化油器技术路线的生产一致性相对较差，针对该现象，笔者联合整车厂相关技术力量开发了一种电控补气装置，该装置可以对化油器的空燃比进行调节，可以降低单车排放，有效控制排放散差，从而提高排放的生产一致性水平。

2 电控补气装置应用分析

在进行电控补气装置开发前，笔者曾对一辆性能比较稳定的110ml排量两轮摩托车换装六个同一批次化油器、八根同一批次封装了三元催化器的排气消声器进行常温下冷起动排气污染物排放 (工况法排放)的生产一致性试验，测试结果表明，三种主要排气污染物CO、THC和NOx散差均较大，尤其是CO的标准偏差最大，而且安装同一批次化油器的样车试验结果的标准偏差远高于安装同一批次催化转化器的标准偏差，说明在精调化油器技术方案生产一致性控制中，化油器的影响因素最大。化油器作为一种精密的机械部件，对燃油的控制是由本身的特性决定，实际会因部件的损耗和生产装配工艺影响混合气浓度，此时与化油器匹配的催化转换器会因空燃比变化使转换效率下降。笔者试验的这款110ml排量两轮摩托车型式核准的排放结果较好且性能稳定，尽管如此，在安装同一批次化油器进行试验时，试验结果偏差还是很大，而我们在进行换装化油器时都是严格按照企业标准进行的，这说明化油器在生产过程中已经出现了一定的偏差。国内零部件的加工水平本来就较低，再加上质量管理不到位，化油器生产加工和调整无法保证空燃比的精确控制，这将使催化器效率处于失控状态，因而整车生产的排放一致性得不到保证，故需要对化油器的空燃比进行调节，而化油器本身的特性决定它不能自动进行调节，所以加装一个电子控制系统就很有必要，在当前的技术条件和成本压力下，选择一种既便宜又实用的装置就显得尤为重要了。

该装置采用的技术原理与闭环电控化油器基本相同，均采用补气阀对化油器空燃比进行调节，区别在于闭环电控化油器安装多个传感器，在化油器上铸造旁通气道，这样就需要重新开模，成本比普通化油器高很多，这对于利润本来就较为单薄的摩托车整车生产企业来说压力不小。而笔者采用的电控补气装置不需要对化油器进行任何改动，只需增加一个氧传感器、一个电磁阀和一个电子芯片，成本较低，而且直接在原有化油器技术路线上进行匹配，简单易行，如图1所示。

图1 化油器电子控制系统实物图

3 试验验证及应用

为验证该装置的试验效果，笔者与合作整车厂从生产线随机抽取五辆采用精调化油器+双催化器+缸头补气技术路线的排量为110ml的两轮摩托车进行工况法排放的生产一致性检验，检验结果如图2所示，其中第二辆样车的CO和第四辆样车的NOx超出了现行的国家标准限值，且几种排气污染物散差较大，这可能由于在生产、安装和下线过程中化油器出现了偏差，混合比已经发生了变化，影响了催化转化器的效率，从而导致排放超标、生产一致性变差。五辆同批次的试验样车在完成试验后统一加装电子控制装置，对车辆其他部件不作任何改变和调整，加装电子控制装置后的试验结果如图3所示。

图2 加装电子控制装置前排放试验结果

图3 加装电子控制装置后排放试验结果

从图中可以看出，加装电子控制装置后的工况法排放测量结果有较大幅度的降低，且均能满足现行国家标准排放限值。为更直观的评价效果，对批量抽取样车的控制水平进行量化计算。笔者引入相对标准偏来进行评价，即通过标准偏差与数学期望(均值)的比值，来反映数据的离散程度，从而判定生产一致性的控制程度。相对标准偏差如表1所示。

表1 五辆同一批次110ml两轮化油器摩托车试验结果比较

表2 125ml、150ml各三辆同一批次两轮化油器摩托车试验结果比较

从检验结果可以看出，同一批次生产的110ml两轮化油器摩托车在加装电子控制装置后，在不调整化油器的情况下，CO和HC下降明显，NOx也有小幅下降，相对标准偏差均大幅下降，表明生产一致性得到了较好的改善。为验证该电控补气装置的适用性，笔者又分别抽取了两款125ml、150ml排量两轮摩托车各三辆进行工况法排放的生产一致性检验，试验时为突出效果，将原来的两级催化转换器减少为一级，加装电控补气装置，对喷油系统不作任何改动和调整，试验结果如表2所示。

从试验结果可以看出，加装电子控制装置后，CO、HC和NOx有了一定程度下降，原来CO超标的车辆也达标了，所有车辆都满足了国Ⅲ排放标准的要求。分析认为，这是因为电控补气装置将空燃比尽量保持在理论值附近，混合气燃烧比较充分，催化转换器转化效率得到提升，尽管将催化转化器的触媒减少了一级，但试验结果还是比较令人满意。

4 结束语

相对于昂贵的电喷系统来说，该电子控制装置成本优势明显，降低排放效果明显，这对存在较大散差的精调化油器技术方案来说，解决了由于其制造、装配产生的偏差导致的排放超标问题，对提高车辆排放的生产一致性有积极的意义。而且该技术方案由于少了油泵、高压油路、调压器、喷油器等部件，即便电子控制装置损坏，也不影响车辆的正常行驶，这也使得系统的可靠性提高，尤其在经济欠发达、燃油品质得不到保障的农村地区是相当有意义的。