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精调化油器+尾气后处理解决摩托车国3排放问题

2008-11-6  来源:中国二手摩托车 阅读次数:17119
随着改革开放的不断深入,摩托车行业也得到了迅猛发展。由于摩托车保有量的增加导致有害气体排放量的不断增加,严重污染了空气和环境,为此国家相继出台了一系列新政策和新标准来加强这方面的管理。为了应对我国即将实施的第3阶段排放标准要求,本文主要介绍一下通过化油器精调和后处理措施来解决摩托车排放达标的问题。

一、试验条件及步骤

1、试验条件

本次试验样机为cg125摩托车,化油器为pz26;尾气采样装置为自制催化剂性能检测台架,含智能温控仪;催化器为天津机动车尾气催化与净化工程中心与天津化工研究设计院共同研制的样品,规格为φ35 100mm,200cpsi,记为hk53(pt/pd/rh=4:2:1,用量为53g/ft3)和hk40(pt/rh=5:1,用量为40 g/ft3);气体采样分析仪为英国igd公司生产的multi-gas pro p550多功能排放分析仪,同时测试空燃比。

2、实验步骤及结果

首先,用工况法对cg125摩托车化油器调整前排放检测,检测数值如表1所示,再用五气分析仪对该车各工况排放特性实时检测并记录,根据检测数据,找出排放不良工况点,判断与化油器相关的问题,再调整化油器并再次检测该车各工况排放特性,根据新的排放特性,有针对性地配置催化剂,再做工况法排放检测(本次实验所测得的空燃比和原机排放特性均为二次补气阀未开启时的值),实验流程图如图1所示。

测试发动机功率输出与化油器节气门开度之间的关系如图2所示。输出功率小于1kw时,节气门开度几乎为0,此时主要靠怠速量孔和过渡量孔及空气量孔提供混合气;1~3 kw时,节气门由闭合逐渐至半开;节气门由1/2至全开阶段,发动机输出功率骤增。

测试发动机的功率输出与空燃比间的关系如图3所示。

不同工况下化油器为发动机提供燃气的空燃比状况。按照最初实验设计思想,经多次调整化油器后,在低功率及怠速工况下,空燃比较调整前高;高功率输出工况下,空燃比又略低于调整前。

采用五气分析仪对cg125摩托车在不同工况下的发动机尾气采样记录,并适当调整化油器,图4~图6为化油器调整前后的测试结果图。在发动机输出功率小于约3kw时,co排放浓度明显低于调整前;在3~5 kw时,co排放浓度相当;在高功率输出阶段,co排放浓度有所增加。从图5看出,化油器调整后,在输出功率约小于3kw时,hc排放浓度明显低于调整前;之后的高功率工况中,调整后的排放浓度均略高于调整前。从图6看出,低功率输出时,化油器调整前后nox,排放浓度相当,在约大于4kw时,调整后的nox排放浓度明显低于调整前。

通过优化化油器,再结合后处理措施,cg125摩托车完全能够达到国家第3阶段排放标准要求,再通过工况法对调整后的cg125摩托车进行排放测量,结果如表2所示。

化油器调整后,nox排放已基本满足标准要求,再配以hk53和hk40催化器加强对co和hc的催化氧化作用。将催化器装入检测台架,通过温控仪加热,温度设定在290℃,并起动二次补气阀进行测试。

为评价催化剂的真实转化效率,将催化器安装到排气管中,催化效果。

二、试验结果与分析

1、各工况下化油器对空燃比的影晌

输出功率<2 kw时,化油器调整前的空燃比较调整后小;>2 kw时,调整后的化油器所供燃气的空燃比较调整前小。这是由于发动机输出功率较小,在节气门开度很小的情况下,主要由化油器的怠速量孔、过渡量孔及空气量孔提供混合燃气。通过调整这些组件的参数可以调整低功率下发动机的空燃比,在较大功率输出时,化油器节气门开度较大,主量孔、油针及油针的位置对混合气的配比起着主要作用,通过更换油针、调整油针位置等可改变该工况下的空燃比。

2、化油器调整前后发动机的排放特性

化油器调整后,在发动机输出功率较低工况段,co、hc的排放有所下降;在发动机输出功率较高工况段,co、hc排放有所上升。主要原因是由于在低功率段空燃比较高(>26),有力地减少了co和hc的排放;而在高功率段,空燃比较低,利于co和hc生成排放。在工况法循环过程中,减速和怠速阶段,化油器节气门开度较小,化油器喉管部的真空度很高,不良的燃油和空气配比会导致此时有大量co和hc排放,此时co、hc对整个co、hc排放贡献率最大,改善此工况下的排放特性对降低摩托车的整体排放有重要意义。

对nox而言,在1~3kw工况段排放稍有增加,其余工况排放下降较大。化油器优化后,工况法测出的nox排放值均有所降低,主要原因是低空燃比抑制了nox生成;而在高功率输出段,尾气中的nox含量一直较高。由此看出,nox主要产生在高功率输出段,因为此时发动机工作负荷较大,发动机内部温度较高,利于nox产生。因此,如在此工况段降低空燃比,将能明显降低nox排放量。

综上所述,化油器优化后,工况法测出的排放值以nox排放量减少最多,co和hc的排放量也有所降低,这主要是对怠速及过渡供油系统进行了优化,使发动机在怠速和低功率下空燃比较高,这样co和hc的排放会相对降低,而且低负荷下,发动机内部燃烧温度不高,产生的nox也不会明显增加。

本实验采用的二次补气 催化剂的后处理措施,是对尾气排气进一步净化,对减少co、hc排放都有较好的净化效果,但对nox净化率较低,不超过10%。笔者认为,应该是二次补气之后,尾气中的氧含量较较高(主要为氧化氛围),不利于nox的催化还原,但排放值也能满足国家第3阶段排放限值要求。

三、小结

1、怠速和低功率工况段适当增加空燃比(>26),可有效抑制co和hc的排放量。同时,由于此工况下发动机内部的燃烧温度不高,nox的生成量无明显增加。有相当功率或大功率输出的工况段,应适当调浓空燃比,可有效抑制nox的生成。

2、采用二次补气 催化剂的后处理措施,可有效净化co和hc;nox的净化率不高,但也能满足国家第3阶段排放限值要求。

3、化油器调整后,发动机的动力性较好,但经济性有所降低。100km耗油由原来的2.13l增至2.22l,增加4.2%。

该技术路线与采用电喷供油系统相比成本低,适合摩托车的市场定位。其次,在电喷精确控制下,发动机在理论空燃比附近工作,发动机产生的原始nox较多,并且还原nox难度较大(还原的净化气氛难以获得,现阶段针对还原nox的催化剂成本较高)。因此,加强化油器精度控制,合理设置其参数,并结合二次补气和催化器,可有效达到国家第3阶段排放限值要求。■ 杨才华 豆立新 刘伯谭/文




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