通用小型汽油机排放耐久测试方式的选择

曹　洋　朱　棣　郑素玲　朴喜民　谭　建　梁凤鸿（国家摩托车质量监督检验中心（天津） 天津　300072）

通用小型汽油机排放耐久测试方式的选择

曹洋朱棣郑素玲朴喜民谭建梁凤鸿
（国家摩托车质量监督检验中心（天津） 天津300072）

目前国内已经开始执行《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）（GB 26133－2010）》的第二阶段限值。为了考核发动机的排放劣化情况，二阶段排放需进行耐久测试。国标中没有过多的耐久试验方法。通过分析美标和欧标中的有关耐久规定，推荐选择一种通用小型汽油机耐久测试方式。

通用小型汽油机 耐久循环 权重系数

引言

通用小型汽油机是指除车用及特殊用途以外的汽油机，其标定功率一般在30 kW以下。它是当今世界3大动力机械（汽油机、柴油机及电动机）之一，拥有广泛的适用范围。它可以为农林植保机械、小型农机具、园林机械、发电机组、建筑机械及舷外机械等提供配套动力。通用小型汽油机在工作过程中会产生污染物排放，对环境造成污染。因此世界各国纷纷制定各种法规以限制这种排放。我国参考欧盟法规的要求，制定了通用小型汽油机的国家环保排放标准：《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）（GB 26133－2010）》［1］。 目前开始执行第二阶段排放限值。二阶段排放的测试流程包括初次排放，耐久运行，末次排放及计算劣化系数等。由于标准没有详细描述耐久运行方式，没有明确耐久过程中功率、转速及保养要求等，检测机构与生产企业在执行过程中会产生分歧。因此规定一种统一的耐久测试方式是非常重要的。美国通用汽油机产业发展最早，标准法规体系非常完善，针对通用小型汽油机排放法规有40CFRPART90、40CFRPART1054及40CFR PART1065等。通过分析这些法规，可以选择一种合理的排放耐久测试方法。

1　美标对通用小型汽油机耐久测试的要求

1.1循环工况［2-3］

美国EPA（美国环境保护署）建议企业按照排放工况设置耐久工况点，进行耐久试验。生产企业也可以按照自己实际使用情况设计耐久循环，但是必须有详细的技术资料说明，说明自己的方法更适合自己的发动机，更能有效实际地反映出发动机的劣化状态，然后通过EPA的审核批准，才可以使用。

1.2耐久时间分配［2-3］

EPA推荐按照发动机的排放试验中的工况来进行耐久，按照机器实际的用途设定每个循环的时间（常用为1 h），然后再按照每个排放工况的权重系数分配每个耐久工况的时间，这样循环下去直至到申报耐久时间。如果有自己的方法并通过批准，可以按照自己的方式方法。

1.3维护保养［2-3］

在耐久过程中的维护保养应按照产品使用说明书进行，不能对与排放相关的部件保养，包括后处理装置、空气补气阀、燃油喷射器及ECU。对于特殊情况可由生产企业申请，经主管部门批准后方可执行。在提交的申请中，生产企业必须描述计划的维护保养步骤，对此维护保养推荐的最大可行间隔，包括所有支持的文件。目前大家一般都默认使用EPA推荐方式进行耐久测试，制造商使用的也比较多。

2　欧盟对通用小型汽油机耐久测试的要求［4］

我国的标准体系来源于欧盟的法规，GB 26133－2010是来源于欧盟的DIRECTIVE 2002/88/EC，所以我们应该借鉴欧盟的发动机耐久测试方式。但是欧盟指令同样没有规定耐久测试的具体方式，它同样采用美国的方式，可以自由选择，但制造商们同样默认为同EPA推荐耐久测试的方式。所以在此基础上，我建议我国的耐久方式和美国、欧盟看齐。

3　建议耐久工况选择

耐久测试时，一些手持发动机（因其工作方式为手持，不固定，工作状态为浮动，长时间固定在测功机上，可能会损坏机器）可以采用自有的负荷和连接方式，不需要连接在测功机上。我们可以采用美标的耐久运行方式，试验工况及权重系数见表1［1］。

表1　试验工况及权重系数

以采用G1循环排放的发动机为例，耐久循环工况应该设定为6工况，一个循环设定为1 h，第一个工况设定为中间转速，100%负荷（节气门全开），时间为5 min 30 s，第二个工况设定为中间转速，75%负荷，时间为12 min，第三个工况设定为中间转速，50%负荷，时间为17 min 30 s，第四个工况设定为中间转速，25%负荷，时间为18 min，第五个工况设定为中间转速，10%负荷，时间为4 min，最后一个工况设定为怠速，时间为3 min。以G1或G2为例，1 h的耐久工况循环，见图1。

图1　耐久循环工况示意图

4　建议的维护保养

耐久过程的维护保养方式，美标规定得比较合理，我们也可以参考他们的方式。首先我们要以用户的使用手册为基准，按照上面所写的方式进行常规保养，例如，更换机油及火花塞，清洁空滤器及滤芯等。这样我们可以更接近用户的实际使用情况，使实验室的结果更加接近实际情况。排放相关的部件，例如后处理装置、空气补气阀、燃油喷射器及ECU等，一般用户使用过程中是不会更换保养的，所以我们应该不进行维护保养，如果生产企业有特殊要求，我们可以要求厂家提供相应的技术文件证明这些保养是应该的，而且应当保证在用户的使用过程中，这些保养也是可行的。

5　结论

统一的检测方法可以规范检测步骤，降低检测成本。通过分析，我们提出一种科学合理的耐久测试方法，这是对GB26133-2010的有力的补充，可以更好地贯彻执行通用汽油机的环保标准。

1环境保护部.国家质量监督检验检疫总局．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）［S］．北京：中国环境科学出版社，2011

2United States Environmental Protection Agency.40 CFR Part 1065—Engine-Testingprocedures［EB/OL］.http://www.ecfr.gov/ cgi-bin/text-idx？SID=343045693c81e01565c4b65e3a30 76e6&mc=true&node=pt40.33.1065&；rgn=div5

3United States Environmental Protection Agency.40 CFR Part 1054—Control of emissions from new，small nonroad sparkignition engines and equipment［EB/OL］.http://www.ecfr.gov/cgibin/text-idx？SID=343045693c81e01565c4b65e3a3076e6& mc=true&tpl=/ecfrbrowse/Title40/40cfr1054_main_02.tpl

4The European Parliament and the Council.Directive 2002/88/ EC of the European Parliament and of the Council of 9 December 2002 amending Directive 97/68/EC on the appr-oximationofthelawsoftheMemberStatesrelatingtomeasu-res against the emission of gaseous and particulate polluta-nts from internal combustion engines to be installed in non-road mobile machinery［EB/OL］.Official Journal of the European Communities，2002，L035:28-81

Selection on Durability Testing Mode for General Small Gasoline Engine

Cao Yang，Zhu Di，Zheng Suling，Piao Ximin，Tan Jian，Liang Fenghong
National Motorcycle Quality Supervisory&Testing Center（Tianjin）（Tianjin，300072，China）

According to requirements in GB 26133-2010 Limits and measurement methods for exhaust pollutants from small spark ignition engines of non-road mobile machinery（I，II），phase 2 standard has been effective.To evaluate deterioration tendency of exhaust emission from engine，durability test is applied in phase 2 standard.Description on mode of durability test is limited in this GB standard，so related requirements in American standard and European standard are referred and analyzed to select one durability testing mode for general small gasoline engine.

General small gasoline engine，Durability test cycle，Weighted factor

TK417+.126

A

2095-8234（2016）01-0069-03

曹洋（1986-），男，助理工程师，主要从事发动机台架及摩托车检测工作。

2015-12-05）