電控補氣技術在摩托車排放生產一致性的應用

劉亞飛 禚爰紅

(重慶車輛檢測研究院 國家摩托車質量監督檢驗中心)

1 前言

摩托車生產一致性是產品質量管理的一個重要部分，排放生產一致性對于保證產品質量，切實降低排放具有重要意義，在當前我國大氣環境日趨惡化、排放控制壓力日益增大的大背景下顯得尤為必要。在型式認證階段，目前主流的電噴、電控和精調化油器幾種技術方案樣車均能達到國Ⅲ排放標準，但不同的技術方案在生產一致性控制方面有較大的差別，在實際的排放一致性抽查檢驗中，筆者發現采用精調化油器技術路線的生產一致性相對較差，針對該現象，筆者聯合整車廠相關技術力量開發了一種電控補氣裝置，該裝置可以對化油器的空燃比進行調節，可以降低單車排放，有效控制排放散差，從而提高排放的生產一致性水平。

2 電控補氣裝置應用分析

在進行電控補氣裝置開發前，筆者曾對一輛性能比較穩定的110ml排量兩輪摩托車換裝六個同一批次化油器、八根同一批次封裝了三元催化器的排氣消聲器進行常溫下冷起動排氣污染物排放 (工況法排放)的生產一致性試驗，測試結果表明，三種主要排氣污染物CO、THC和NOx散差均較大，尤其是CO的標準偏差最大，而且安裝同一批次化油器的樣車試驗結果的標準偏差遠高于安裝同一批次催化轉化器的標準偏差，說明在精調化油器技術方案生產一致性控制中，化油器的影響因素最大。化油器作為一種精密的機械部件，對燃油的控制是由本身的特性決定，實際會因部件的損耗和生產裝配工藝影響混合氣濃度，此時與化油器匹配的催化轉換器會因空燃比變化使轉換效率下降。筆者試驗的這款110ml排量兩輪摩托車型式核準的排放結果較好且性能穩定，盡管如此，在安裝同一批次化油器進行試驗時，試驗結果偏差還是很大，而我們在進行換裝化油器時都是嚴格按照企業標準進行的，這說明化油器在生產過程中已經出現了一定的偏差。國內零部件的加工水平本來就較低，再加上質量管理不到位，化油器生產加工和調整無法保證空燃比的精確控制，這將使催化器效率處于失控狀態，因而整車生產的排放一致性得不到保證，故需要對化油器的空燃比進行調節，而化油器本身的特性決定它不能自動進行調節，所以加裝一個電子控制系統就很有必要，在當前的技術條件和成本壓力下，選擇一種既便宜又實用的裝置就顯得尤為重要了。

該裝置采用的技術原理與閉環電控化油器基本相同，均采用補氣閥對化油器空燃比進行調節，區別在于閉環電控化油器安裝多個傳感器，在化油器上鑄造旁通氣道，這樣就需要重新開模，成本比普通化油器高很多，這對于利潤本來就較為單薄的摩托車整車生產企業來說壓力不小。而筆者采用的電控補氣裝置不需要對化油器進行任何改動，只需增加一個氧傳感器、一個電磁閥和一個電子芯片，成本較低，而且直接在原有化油器技術路線上進行匹配，簡單易行，如圖1所示。

圖1 化油器電子控制系統實物圖

3 試驗驗證及應用

為驗證該裝置的試驗效果，筆者與合作整車廠從生產線隨機抽取五輛采用精調化油器+雙催化器+缸頭補氣技術路線的排量為110ml的兩輪摩托車進行工況法排放的生產一致性檢驗，檢驗結果如圖2所示，其中第二輛樣車的CO和第四輛樣車的NOx超出了現行的國家標準限值，且幾種排氣污染物散差較大，這可能由于在生產、安裝和下線過程中化油器出現了偏差，混合比已經發生了變化，影響了催化轉化器的效率，從而導致排放超標、生產一致性變差。五輛同批次的試驗樣車在完成試驗后統一加裝電子控制裝置，對車輛其他部件不作任何改變和調整，加裝電子控制裝置后的試驗結果如圖3所示。

圖2 加裝電子控制裝置前排放試驗結果

圖3 加裝電子控制裝置后排放試驗結果

從圖中可以看出，加裝電子控制裝置后的工況法排放測量結果有較大幅度的降低，且均能滿足現行國家標準排放限值。為更直觀的評價效果，對批量抽取樣車的控制水平進行量化計算。筆者引入相對標準偏來進行評價，即通過標準偏差與數學期望(均值)的比值，來反映數據的離散程度，從而判定生產一致性的控制程度。相對標準偏差如表1所示。

表1 五輛同一批次110ml兩輪化油器摩托車試驗結果比較

表2 125ml、150ml各三輛同一批次兩輪化油器摩托車試驗結果比較

從檢驗結果可以看出，同一批次生產的110ml兩輪化油器摩托車在加裝電子控制裝置后，在不調整化油器的情況下，CO和HC下降明顯，NOx也有小幅下降，相對標準偏差均大幅下降，表明生產一致性得到了較好的改善。為驗證該電控補氣裝置的適用性，筆者又分別抽取了兩款125ml、150ml排量兩輪摩托車各三輛進行工況法排放的生產一致性檢驗，試驗時為突出效果，將原來的兩級催化轉換器減少為一級，加裝電控補氣裝置，對噴油系統不作任何改動和調整，試驗結果如表2所示。

從試驗結果可以看出，加裝電子控制裝置后，CO、HC和NOx有了一定程度下降，原來CO超標的車輛也達標了，所有車輛都滿足了國Ⅲ排放標準的要求。分析認為，這是因為電控補氣裝置將空燃比盡量保持在理論值附近，混合氣燃燒比較充分，催化轉換器轉化效率得到提升，盡管將催化轉化器的觸媒減少了一級，但試驗結果還是比較令人滿意。

4 結束語

相對于昂貴的電噴系統來說，該電子控制裝置成本優勢明顯，降低排放效果明顯，這對存在較大散差的精調化油器技術方案來說，解決了由于其制造、裝配產生的偏差導致的排放超標問題，對提高車輛排放的生產一致性有積極的意義。而且該技術方案由于少了油泵、高壓油路、調壓器、噴油器等部件，即便電子控制裝置損壞，也不影響車輛的正常行駛，這也使得系統的可靠性提高，尤其在經濟欠發達、燃油品質得不到保障的農村地區是相當有意義的。