摩托車化油器的優(yōu)缺點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展研討

PAGE13/NUMPAGES13HYPERLINK"/"摩托車化油器的優(yōu)缺點(diǎn)及以后進(jìn)展方向向萬(wàn)林西華大學(xué)08汽設(shè)三班摘要化油器因其具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在摩托車內(nèi)，然而它相比于電噴系統(tǒng)來(lái)講，存在不能依照具體工況適時(shí)精確調(diào)整空燃比的缺點(diǎn)，這極大的限制了它的進(jìn)展。國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，迫使各大生產(chǎn)廠家針對(duì)排放對(duì)化油器系統(tǒng)進(jìn)行研究、改進(jìn)。通過(guò)相關(guān)單位的實(shí)驗(yàn)表明，在以后的一段時(shí)刻之內(nèi)，精調(diào)化油器+尾氣后處理或電控化油器+尾氣后處理這些措施，將成為摩托車應(yīng)對(duì)國(guó)Ⅲ排放的措施，也決定化油器以后進(jìn)展方向關(guān)鍵詞：摩托車，化油器，精調(diào)，電控化油器，尾氣后處理隨著改革開(kāi)放的逐步深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷地進(jìn)展，摩托車行業(yè)也一同快速的進(jìn)展起來(lái)，中國(guó)摩托車工業(yè)在國(guó)家的重視和支持下，產(chǎn)銷規(guī)模不斷擴(kuò)大，目前已成為名副事實(shí)上的摩托車生產(chǎn)大國(guó)。越來(lái)越多的摩托車參與到道路運(yùn)輸當(dāng)中，摩托車的排放問(wèn)題就值得人們考慮了。為了減少對(duì)環(huán)境的污染，自2010年7月1日起，我國(guó)所有制造、銷售、注冊(cè)登記的兩輪摩托車和兩輪輕便摩托車大氣污染物排放須符合國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)要求。然而關(guān)于一般化油器來(lái)講全然達(dá)不到排放的要求，然而化油器又具有電噴系統(tǒng)無(wú)法比擬的巨大價(jià)格以及日常維護(hù)修理的優(yōu)勢(shì)。因此，對(duì)化油器技術(shù)的改進(jìn)便成為當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)化油器的改進(jìn)對(duì)另外一些以化油器為供給系統(tǒng)要緊部件的非道路機(jī)械，如：割草機(jī)、油鋸及汽油發(fā)電機(jī)等設(shè)備的電噴化進(jìn)展打下牢固的基礎(chǔ)，對(duì)社會(huì)、國(guó)家的經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和人民生活水平的提高也具有重大的意義。1摩托車化油器的優(yōu)缺點(diǎn)1.1摩托車化油器的結(jié)構(gòu)及工作原理 摩托車化油器要緊是以柱塞式化油器為主，下面也將以柱塞式化油器為例進(jìn)行摩托車化油器的簡(jiǎn)要介紹。1.1.1柱塞式化油器的差不多結(jié)構(gòu)摩托車化油器要緊零件包括、進(jìn)油閥、溢油管、泡沫管、喉管等，其具體的結(jié)構(gòu)[1]如圖1所示：圖1柱塞式化油器結(jié)構(gòu)圖1.1.2化油器的工作原理 摩托車化油器是依照具體工況的不同而有所改變的，包括了啟動(dòng)工況、怠速工況、高速工況。a．啟動(dòng)工況摩托車?yán)鋯?dòng)時(shí)，由于溫度較低，汽油揮發(fā)較少，因此霧化效果較差，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)，需要供給極濃的混合氣?，F(xiàn)在阻風(fēng)門關(guān)閉，柱塞開(kāi)度專門小，由于活塞向下運(yùn)動(dòng)，會(huì)在主噴管和低速出油口產(chǎn)生專門高的負(fù)壓，主噴口和低速出油口同時(shí)供油，同時(shí)由于進(jìn)氣量專門小，形成了極濃的混合氣使發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。b.怠速工況：柱塞開(kāi)度專門小，由于柱塞的節(jié)流作用，在低速油系出油口處形成專門高的真空度。浮子室的燃油經(jīng)低速量孔進(jìn)入低速系，與來(lái)自低速空氣道的空氣在低速量孔前端的泡沫管內(nèi)混合，被抽人混合室。c.高速工況隨著柱塞的升高，低速出油口的負(fù)壓降低，主噴口的負(fù)壓升高，在負(fù)壓作用下浮子室燃油經(jīng)主量孔在泡沫管內(nèi)與來(lái)自空氣量孔的空氣混合成微小的油包氣球，從主油針、主噴管的環(huán)狀間隙噴入混合室，與主空氣道的空氣再次混合，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。高速工況下低速油系仍供油，但供油比例逐步減小。保證了化油器依照不同工況的要求調(diào)節(jié)了空燃比。1.2摩托車電噴系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理電噴系統(tǒng)通過(guò)各種傳感器，將發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣置、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與加減速等狀況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，送入操縱器ECU。操縱器將這些信息與儲(chǔ)存信息比較、精確計(jì)算后輸出操縱信號(hào)。電噴系統(tǒng)不僅能夠精確操縱燃油供給量，以取代傳統(tǒng)的化油器。而且能夠操縱點(diǎn)火提早角和怠速空氣流量等。極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。1.2.1摩托車電噴系統(tǒng)的組成[2] 整個(gè)電噴系統(tǒng)要緊由傳感器、一個(gè)操縱器（ECU）、執(zhí)行器等三大部分組成。傳感器為進(jìn)氣壓力傳感器、節(jié)氣門開(kāi)度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、車體傾斜傳感器等?！獋€(gè)操縱器為ECU(行車電腦)。執(zhí)行器為DCP泵、點(diǎn)火線圈、旁通閥等。其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2摩托車電噴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.2.2摩托車電噴系統(tǒng)的工作原理 通過(guò)傳感器檢測(cè)進(jìn)氣量同時(shí)傳感器采集外部環(huán)境和發(fā)動(dòng)枷各工況的工作信號(hào)，把信號(hào)輸送給操縱器，操縱器通過(guò)分析計(jì)算后向執(zhí)行器發(fā)出指令，由執(zhí)行器精確供油和適時(shí)點(diǎn)火、保證不同工況下進(jìn)入汽缸的混合氣的實(shí)際空燃比最大限度地接近該工況下的理想空燃比。1.2.3摩托車化油器與摩托車電噴系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)比較摩托車化油器與摩托車電噴系統(tǒng)相比較而言，前者因其只有操縱機(jī)構(gòu)，進(jìn)油組件，喉管、泡沫管、低速油系等機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、制造加工方便因此價(jià)格廉價(jià)，每臺(tái)摩托車化油器只需要30到100元左右。同時(shí)還具有工作可靠性高，維修、保養(yǎng)技術(shù)要求低、燃油的品質(zhì)要求較低的優(yōu)勢(shì)。然而其缺點(diǎn)是不能依照具體工況適時(shí)精確調(diào)整空燃比，因此發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性較低。而摩托車電噴系統(tǒng)盡管不需要化油器，然而需要添加油泵、ECU、傳感器、噴油器等部件，相比于化油器而言價(jià)格較高，制造復(fù)雜、因此成本較高，一套摩托車電噴系統(tǒng)最廉價(jià)也要500元—1000元左右，由因此電子操縱因此工作可靠性較低，同時(shí)維修和保養(yǎng)的技術(shù)要求較高。然而摩托車的要緊市場(chǎng)在邊遠(yuǎn)的山區(qū)，其維修和保養(yǎng)技術(shù)水平較低，專門難達(dá)到電噴系統(tǒng)的要求。因此，摩托車化油器依舊有專門大的生存空間，然而由于電噴摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)具有動(dòng)力性好，燃油經(jīng)濟(jì)性好等巨大的優(yōu)勢(shì)，電噴技術(shù)能夠作為摩托車以后長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)展方向，然而在現(xiàn)時(shí)期，化油器更具有現(xiàn)實(shí)意義。2摩托車化油器的以后進(jìn)展方向目前，為了達(dá)到國(guó)III乃至以后的國(guó)IV排放標(biāo)準(zhǔn)，考慮到要緊的尾氣成分包括CO、HC、NOX等，為了減少由于燃燒不完全而生成的CO、HC等，能夠采納二次空氣噴射系統(tǒng)來(lái)解決。為了減少NOX的排放等，還能夠采納三元催化劑技術(shù)。同時(shí)考慮到汽油蒸氣的污染，同時(shí)為了減少燃油的白費(fèi)需要添加一個(gè)活性碳罐來(lái)解決該問(wèn)題。因此，考慮到國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)水平等因素，摩托車行業(yè)內(nèi)應(yīng)對(duì)國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)差不多形成共識(shí)的技術(shù)路線要緊有以下三種：[3]a．精調(diào)化油器+二次空氣噴射系統(tǒng)+催化劑+活性碳罐。b．電控化油器系統(tǒng)+催化器+活性碳罐。C．電噴系統(tǒng)+催化器+活性碳罐。2.1、精調(diào)化油器化油器是用來(lái)使燃油霧化，并與空氣混合成一定比例的混合氣供給發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的燃料。一般化油器由主油系、低速油系、啟動(dòng)系、燃料系及加速泵組成。精調(diào)化油器要緊對(duì)主油系和低速油系調(diào)整．要緊目的為：化油器供油特性修訂，化油器供油特性產(chǎn)品一致性操縱，化油器供油特性的可靠性提高。2.1.1主油系調(diào)整主油系的作用是提供發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的燃料。主油系包括主油針、主泡沫管、主噴管、主量孔、主空氣量孔等零件。主油系調(diào)整措施包括改變油針裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變化．改進(jìn)主油針和主噴管表面處理工藝，增加“油針自動(dòng)分檢儀”等檢測(cè)設(shè)備，保證主油系各零件精度。2.1.2低速油系調(diào)整低速油系的作用是提供發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況時(shí)所需的燃料。通常低速油系包括怠速量孔、怠速空氣量孔、怠速調(diào)節(jié)螺釘或怠速空氣調(diào)節(jié)螺釘、柱塞調(diào)節(jié)螺釘、怠速出油口等。低速油系調(diào)整措施包括提高怠速出油孔加工精度，增加設(shè)備保證怠速量孔精度，設(shè)計(jì)改進(jìn)柱塞調(diào)節(jié)螺釘。2.1.3化油器精調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[4]依照袁義春的實(shí)驗(yàn)：將裝精調(diào)化油器的整車在“AVL35kW底盤測(cè)功機(jī)”上進(jìn)行整車等速排放測(cè)試，排放廢氣用“日本HORIBAMEXA—1300廢氣分析儀”進(jìn)行測(cè)試(催化劑前測(cè)試)。精調(diào)化油器前后各個(gè)工況點(diǎn)CO和A／F測(cè)試值對(duì)比圖見(jiàn)圖3、圖4。圖3精調(diào)化油器前后各個(gè)工況點(diǎn)CO測(cè)試值對(duì)比圖圖4精調(diào)比油器前后各個(gè)工況點(diǎn)A／F測(cè)試值對(duì)比圖從圖1和圖2曲線可得，調(diào)整以后CO的排放量明顯降低，而實(shí)際空燃比比調(diào)整之前更加接近理論空燃比（理論空燃比A/F=14.7），在安裝后續(xù)尾氣處理裝置三元催化劑以后效果會(huì)更佳。2.2電控化油器2.2.1電控化油器工作原理和系統(tǒng)組成該系統(tǒng)首先對(duì)化油器進(jìn)行改裝，添加旁通氣道和電磁閥，旁通氣道與主、怠油系相通。旁通氣道所流過(guò)的空氣量是通過(guò)一個(gè)電磁閥開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)刻不同來(lái)操縱的。其工作過(guò)程是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU將從轉(zhuǎn)速傳感器獲得轉(zhuǎn)速信號(hào)、從節(jié)氣門位置傳感器獲得開(kāi)度信號(hào)，進(jìn)而確定發(fā)動(dòng)機(jī)所處工況，并從已存儲(chǔ)在ECU中的MAP中讀取相應(yīng)的脈寬信號(hào)，經(jīng)溫度修正(假如是閉環(huán)操縱，還需要通過(guò)氧傳感器信號(hào)的修正)，用以驅(qū)動(dòng)電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，調(diào)節(jié)旁通摻人空氣量，從而間接地精確操縱燃油供給量和空燃比。2.2.2與化油器的比較試驗(yàn)[5]依照朱棣.唐琦.黃克菲.用CG125摩托車用汽油機(jī)157FM作為樣機(jī)，進(jìn)行44％節(jié)氣門開(kāi)度的速度特性試驗(yàn)，可得到一下結(jié)論：使用電控化油器系統(tǒng)在與原機(jī)化油器的功率、扭矩差不多相同的前提下，通過(guò)對(duì)各個(gè)工況空燃比的優(yōu)化，可使燃油消耗率最大下降21．1％，CO排放最大下降86．2％，HC排放最大下降34．2％，然而NOX排放會(huì)有一定幅度的升高。由此能夠看出電控化油器系統(tǒng)在降低燃油消耗率、降低CO、HC排放方面潛力專門大，但在實(shí)際使用時(shí)，也應(yīng)考慮NOX升高的不良阻礙。2.2.3電控化油器與摩托車電噴系統(tǒng)的比較電控化油器系統(tǒng)關(guān)于每一工況點(diǎn)，空燃比是可調(diào)的，值一般可在9．9～17．1的范圍調(diào)整。因而，能夠做到對(duì)每一工況點(diǎn)的優(yōu)化，使汽油機(jī)的各個(gè)工況都處于最佳工作狀態(tài)其優(yōu)化值通過(guò)試驗(yàn)而獲得并記人MAP，以便在實(shí)際運(yùn)行中使用。在這方面，該系統(tǒng)的功能與電控汽油噴射系統(tǒng)完全相同。然而相比于電噴系統(tǒng)而言，由于電控化油器汲取了電噴系統(tǒng)與化油器兩者的優(yōu)點(diǎn)，例如相比于一般化油器而言，電控化油器能依照具體工礦適時(shí)的調(diào)整空燃比，使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能得到優(yōu)化，同時(shí)排放更好。相比于電噴系統(tǒng)而言，工作可靠性更高，當(dāng)其中的一個(gè)電控環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障以后，阻礙的僅僅是旁通氣道的空氣量，現(xiàn)在電控化油器相當(dāng)于一個(gè)一般化油器來(lái)使用，只是排放相對(duì)提高了一點(diǎn)，然而電噴系統(tǒng)一旦其中的環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)將無(wú)法接著工作。其次，電控化油器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，比電控汽油噴射系統(tǒng)少了油泵、高壓油路、調(diào)壓器、噴油器等部件，這也使系統(tǒng)的可靠性大大提高．同時(shí)也降低了成本，一臺(tái)電控化油器要比電噴系統(tǒng)低200元左右，再次，電控化油器系統(tǒng)對(duì)油品的要求與化油器一樣，而電控汽油噴射系統(tǒng)則對(duì)汽油的品質(zhì)要求較高。2.3尾氣后處理不論采納哪種改善方式，后續(xù)的尾氣處理裝置差不多上改善排放的重要手段，如此就能輕松的達(dá)到國(guó)III的排放要求，減少對(duì)大氣的污染，例如：二次空氣噴射系統(tǒng)，活性碳罐，以及三元催化劑等，能夠使排放的效果更好。2.3.1二次空氣噴射系統(tǒng)的應(yīng)用采納空氣冷卻的中小排量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，在氣缸蓋排氣道緊靠排氣管出口處，可形成較大的容積和相對(duì)絕熱保溫區(qū)域，由于在此區(qū)域內(nèi)部氣體溫度較高，若適時(shí)噴入空氣則可保證CO和HC氧化反應(yīng)的進(jìn)行，此種方式稱為二次空氣噴射系統(tǒng)。為應(yīng)對(duì)排放法規(guī)的要求，國(guó)外摩托車企業(yè)廣泛將二次空氣噴射系統(tǒng)應(yīng)用于摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，有些摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)即使在采納電子操縱燃料噴射裝置的情況下仍然應(yīng)用了二次空氣噴射技術(shù)。因此，在不能采納閉環(huán)電控噴射系統(tǒng)與三效催化轉(zhuǎn)化器的情況下，二次空氣噴射是排放操縱的要緊技術(shù)措施。2.3.2三元催化劑催化器由殼體、載體和催化劑等組成。由于摩托車工況變化復(fù)雜，行駛道路條件差，排氣溫度較高，摩托車催化轉(zhuǎn)化器大多選擇金屬載體。催化劑通常是以貴金屬鉑Pt、鈀Pd、銠Rh以及稀土氧化物等各種助劑為活性成份。在尾氣中oz含量較高的情況下，全Pt、全Pd或Pt—Pd的催化劑能夠高效氧化c0和HC，稱作氧化型催化劑。Pt—Rh及Pt—Pd—Rh催化劑在理論空燃比附近，可同時(shí)高效地轉(zhuǎn)化CO、HC和NOX，這3種有害物質(zhì)，故稱作三元催化劑。催化劑關(guān)于不同有害成份的轉(zhuǎn)化率與空燃比緊密相關(guān)，只有在理論空燃比附近一個(gè)較窄的范圍內(nèi)，CO、HC、NOX，的轉(zhuǎn)化率才能同時(shí)達(dá)到較高水平。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的空燃比在實(shí)際范圍與催化劑的空燃比特性之間良好匹配，將對(duì)排放操縱效果起到特不重要的作用。依照袁義春的實(shí)驗(yàn)：利用“日本小野75kW臺(tái)架測(cè)控機(jī)”和“MUIAI—AS—PY0一P550廢氣分析儀”．測(cè)量三元催化劑前后要緊廢氣物排放[4]如圖5所示：圖5、三元催化劑前后要緊廢氣物排放從表中的數(shù)據(jù)我們能夠明白，加上三元催化轉(zhuǎn)換裝置以后，，排放的廢氣通過(guò)三元催化劑的氧化和分解，得到專門好的操縱，能夠滿足排放的要求。2.3.3活性碳罐汽油是一種易揮發(fā)的液體，在常溫下燃油箱經(jīng)常充滿蒸氣。為了減少燃油蒸氣泄漏到大氣中污染大氣，同時(shí)為了提高摩托車的經(jīng)濟(jì)性，因此需要將燃油蒸氣進(jìn)行回收再送入燃燒室燃燒掉，那個(gè)過(guò)程起重要作用的是活性碳罐貯存裝置，因?yàn)榛钚蕴加形焦δ?，?dāng)摩托車運(yùn)行或熄火時(shí)，燃油箱的汽油蒸氣通過(guò)管路進(jìn)入活性碳罐的上部，新奇空氣則從活性碳罐下部進(jìn)入活性碳罐。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，汽油蒸氣