《摩托車和輕便摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和 最大凈功率測(cè)量方法》（GB/T 20076—2021）標(biāo)準(zhǔn)解讀與探討

毛文剛，楊 銳，楊建偉

（中檢西部檢測(cè)有限公司，陜西 西安 710032）

摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的最大扭矩和最大凈功率是評(píng)價(jià)摩托車動(dòng)力性的一個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)也是劃分摩托車類別的一個(gè)重要參數(shù)。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)最大凈功率不同，相應(yīng)的摩托車檢測(cè)項(xiàng)目和限值要求會(huì)有一些差異[1]，因此，測(cè)量摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩和最大凈功率的標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)中也有著非常重要的地位。

隨著摩托車用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展和檢測(cè)水平的不斷提高，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)最大凈功率標(biāo)準(zhǔn)完成了修訂，推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)《摩托車和輕便摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率測(cè)量方法》（GB/T 20076—2021）于2021年12月31日發(fā)布，并于2022年07月01日實(shí)施，該標(biāo)準(zhǔn)是摩托車新產(chǎn)品公告檢驗(yàn)及中國強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證中發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率檢測(cè)的唯一依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是企業(yè)在設(shè)計(jì)開發(fā)摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品參考的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，對(duì)國內(nèi)的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品認(rèn)證和管理以及質(zhì)量提升起到了非常重要的作用[1]。

1 新舊標(biāo)準(zhǔn)主要差異[2]

與舊版標(biāo)準(zhǔn) GB/T 20076—2006相比，新版標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20076—2021主要在以下幾個(gè)方面的技術(shù)要求發(fā)生變化：

1）更改了扭矩和凈功率試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)的配件；

2）更改了測(cè)量值的精度；

3）更改了用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率的設(shè)置條件；

4）增加了實(shí)驗(yàn)室溫度控制要求；

5）更改了型式試驗(yàn)時(shí)使用的燃油；

6）增加了測(cè)試記錄要求；

7）增加了混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩和最大功率測(cè)試方法。

2 新標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)要求的解讀和探討

為更好地應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變更可能給檢測(cè)機(jī)構(gòu)或者生產(chǎn)企業(yè)帶來的影響，下面逐條針對(duì)新舊標(biāo)準(zhǔn)中的主要差異性技術(shù)要求進(jìn)行解讀和探討。

2.1 試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)安裝的配件的變化

1）對(duì)于進(jìn)氣系統(tǒng)，新版標(biāo)準(zhǔn)中去掉了“限速裝置”，并將“最高轉(zhuǎn)速或功率限制裝置”單獨(dú)作為一類進(jìn)行規(guī)定。隨著技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，現(xiàn)在的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)不再通過控制空氣進(jìn)氣量進(jìn)行限速，而是采用電控方式直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油量來進(jìn)行限速或限制功率。

2）對(duì)于排氣系統(tǒng)，新版標(biāo)準(zhǔn)中增加了壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)可能配備的“排氣制動(dòng)閥”，去掉了“排氣凈化系統(tǒng)”。隨著技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)可能采用了一些新技術(shù)，如排氣制動(dòng)閥，其作用是在不使用或少使用行車制動(dòng)器的條件下，使車輛速度降低或保持穩(wěn)定；在技術(shù)發(fā)展過程中，生產(chǎn)企業(yè)使用了許多不同的方式來降低排放污染，例如排氣循環(huán)、燃料箱油氣回收及電子控制系統(tǒng)等，但觸媒轉(zhuǎn)化器一直是降低有害廢氣排放最有效的方法[4]，現(xiàn)在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中采用的基本上都是三元催化轉(zhuǎn)化器，集成在排氣消聲器里面，很少有單獨(dú)的排氣凈化系統(tǒng)。

3）對(duì)于燃油噴射系統(tǒng)，新版標(biāo)準(zhǔn)中增加了“供油泵和高壓泵”，將舊版標(biāo)準(zhǔn)中的單獨(dú)一類供油泵作為燃油噴射系統(tǒng)中一個(gè)配件；增加了“壓縮空氣泵，如帶有直噴（Direct Injection, DI）空氣輔助”，壓縮空氣泵是低壓空氣輔助缸內(nèi)直噴系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，低壓空氣輔助缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是燃油噴射為空氣-燃油兩相流，燃油先被噴射到夾氣噴嘴的腔內(nèi)，和具有一定壓力的空氣進(jìn)行預(yù)混合，然后噴嘴打開，燃油-空氣混合物被噴射入缸內(nèi)[5]。隨著技術(shù)發(fā)展，為了改善摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能，企業(yè)有可能將空氣輔助缸內(nèi)直噴技術(shù)用到摩托車產(chǎn)品中。

4）對(duì)于液體冷卻設(shè)備，新版標(biāo)準(zhǔn)中增加了“發(fā)動(dòng)機(jī)罩和出風(fēng)口罩”。現(xiàn)在的摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)采用了更加科學(xué)的流體設(shè)計(jì)進(jìn)行熱量的導(dǎo)流，而發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的散發(fā)快慢直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體溫度，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)功率，所以很多發(fā)動(dòng)機(jī)都配備了發(fā)動(dòng)機(jī)罩和出風(fēng)口罩。

5）對(duì)于潤滑系統(tǒng)，新版標(biāo)準(zhǔn)中增加了“機(jī)油冷卻器”。現(xiàn)在摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是大排量發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于機(jī)體的溫度控制要求越來越嚴(yán)格，為了更好地進(jìn)行散熱，很多發(fā)動(dòng)機(jī)都配備了機(jī)油冷卻器等裝置。

2.2 測(cè)量值的準(zhǔn)確度的變化

新版標(biāo)準(zhǔn)中將所有類型發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量精度由原來的±1%變?yōu)椤?.5%；將輕便摩托車用火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量測(cè)量精度由原來的±2%變?yōu)椤?%，其他類型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量測(cè)量精度不變；將輕便摩托車用火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)和摩托車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度測(cè)量精度由原來的±2 K變?yōu)椤? K，其他類型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度測(cè)量精度不變；增加了輕便摩托車用火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)和摩托車用火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油溫度的測(cè)量精度，均為±1 K，將摩托車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油溫度測(cè)量精度由原來的±2 K變?yōu)椤? K。

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試水平的提高，檢測(cè)手段和技術(shù)早已突飛猛進(jìn)，新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)檢測(cè)設(shè)備的測(cè)量精度要求，可以促進(jìn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)或者企業(yè)進(jìn)行設(shè)備的更新?lián)Q代，進(jìn)而有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 設(shè)置條件的變化

在用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率的設(shè)置條件方面，新版標(biāo)準(zhǔn)增加了“（電子）節(jié)氣門控制”，將舊版標(biāo)準(zhǔn)中的“噴油泵的流速設(shè)置”變?yōu)椤盎鸹c(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)供油泵的流量設(shè)置”和“壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵控油系統(tǒng)設(shè)置”，將舊版標(biāo)準(zhǔn)中的“調(diào)速器設(shè)置”變?yōu)椤叭魏纹渌D(zhuǎn)速控制裝置設(shè)置”，將舊版標(biāo)準(zhǔn)中的“防污染設(shè)施”變?yōu)椤埃ㄔ肼暫团艢夤埽┡欧乓种葡到y(tǒng)設(shè)置和裝置”。一方面是由于技術(shù)的更新?lián)Q代，摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上配備了一些新的裝置，另一方面是這些裝置的調(diào)整或設(shè)置，都會(huì)影響到發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率的測(cè)量，因此，這些裝置均應(yīng)按照制造廠的系列化產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)置，使用中不作任何變化。

2.4 增加了試驗(yàn)室溫度控制要求

新版標(biāo)準(zhǔn)中第4.3.1條增加了“試驗(yàn)在具有環(huán)境溫度調(diào)節(jié)功能的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行”[2]。一方面，此條款對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室的溫度調(diào)節(jié)功能提出了要求，但又沒有具體說明進(jìn)行環(huán)境溫度調(diào)節(jié)的裝置要求，是要求在試驗(yàn)室安裝溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)或恒溫恒濕系統(tǒng)等復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)備，還是要求安裝功能簡單的溫度調(diào)節(jié)裝置，標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定具體要求。另一方面，新版標(biāo)準(zhǔn)中第5.2.2條已經(jīng)規(guī)定了火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)溫度范圍為283～318 K（10～45 ℃），第6.3 條已經(jīng)規(guī)定了壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)溫度范圍為283～313 K（10～40 ℃），只要能在環(huán)境溫度范圍內(nèi)正常開展發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)即可。

在實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生熱量主要靠外部冷卻風(fēng)或者循環(huán)冷卻液等方式進(jìn)行冷卻，雖然只要能滿足標(biāo)準(zhǔn)中4.3.4條最低試驗(yàn)條件和依照附錄A 即可正常進(jìn)行試驗(yàn)，但筆者認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的目的是實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)室溫度可調(diào)可控，避免發(fā)動(dòng)機(jī)在臺(tái)架試驗(yàn)中溫度過高而導(dǎo)致試驗(yàn)無法進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)室溫度可調(diào)節(jié)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)功率測(cè)量準(zhǔn)確性，避免溫度過大波動(dòng)對(duì)功率測(cè)量的影響。

2.5 型式試驗(yàn)時(shí)使用的燃油變化

新版標(biāo)準(zhǔn)中，將原標(biāo)準(zhǔn)“所用燃油為市場(chǎng)上的通用型號(hào)，不得加入防煙劑”。[3]改為“型式試驗(yàn)時(shí)應(yīng)使用符合 GB 14622和 GB 18176規(guī)定的基準(zhǔn)燃料”[2]。一方面，表述更加準(zhǔn)確，試驗(yàn)時(shí)統(tǒng)一使用排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)燃油，在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率測(cè)量時(shí)消除了因燃料不同而產(chǎn)生的影響。另一方面，標(biāo)準(zhǔn)GB 14622和GB 18176中規(guī)定使用的基準(zhǔn)燃料種類包括汽油、柴油、液化石油氣、天然氣，不僅包括液體燃料，還包括氣體燃料，使用的燃料覆蓋范圍更廣，適合更多類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。

2.6 增加了測(cè)試記錄要求

新版標(biāo)準(zhǔn)第4.3.16條增加了“試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采集轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度、大氣壓力、濕度、機(jī)油溫度、燃油溫度、排氣溫度等參數(shù)并記錄在原始記錄中”[2]。此條款與標(biāo)準(zhǔn)第4.1條試驗(yàn)裝置測(cè)量值的精度要求相對(duì)應(yīng)。在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，盡可能多地采集一些發(fā)動(dòng)機(jī)自身參數(shù)和試驗(yàn)環(huán)境的參數(shù)，有利于監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)加的工作狀態(tài)，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)時(shí)的運(yùn)行安全；另外筆者認(rèn)為還應(yīng)該增加采集火花塞墊圈溫度（風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)）和冷卻液出口處的冷卻液溫度（液冷發(fā)動(dòng)機(jī)），因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口處的冷卻液溫度和火花塞墊片溫度有溫度控制要求。

2.7 增加了混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩和最大功率測(cè)試方法

新版標(biāo)準(zhǔn)第8條增加了混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩和最大功率測(cè)試方法：由點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)或壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)組成的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大總扭矩和最大總功率應(yīng)按本文件規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)試。如果車輛所使用的混合動(dòng)力技術(shù)允許在多種混合動(dòng)力模式下運(yùn)行，應(yīng)針對(duì)每種模式進(jìn)行相同的測(cè)試，所測(cè)得的動(dòng)力單元性能最高值即為該動(dòng)力單元的最終測(cè)試結(jié)果[2]。

混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)方式大致可分為三類：串聯(lián)式、并聯(lián)式，混聯(lián)式。

1）對(duì)于串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元儲(chǔ)存到蓄電池中，再由蓄電池通過控制單元傳輸給電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)摩托車[6]。這種情況下，混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大總扭矩和最大總功率即為電動(dòng)機(jī)的最大扭矩和最大凈功率，應(yīng)按照電機(jī)的測(cè)量相關(guān)要求進(jìn)行測(cè)量。

2）對(duì)于并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其具備傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)既可以同時(shí)協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨(dú)運(yùn)行來驅(qū)動(dòng)摩托車，根據(jù)行駛過程中實(shí)際工況來選擇不同的驅(qū)動(dòng)模式。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，其最大扭矩和最大凈功率必然是在兩套系統(tǒng)同時(shí)協(xié)調(diào)工作時(shí)產(chǎn)生，這就必須要測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的混合度，即發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)在該種模式下的扭矩占比，不然就無法進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率修正。

3）對(duì)于混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套變速機(jī)構(gòu)，通過齒輪系或其他方式結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系，可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率輸出[6]。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，其最大扭矩和最大凈功率也必然是在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)協(xié)調(diào)工作時(shí)產(chǎn)生，也必須要測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的混合度，即發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)在某一種模式下的扭矩占比，否則也無法進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率修正。

總之，增加混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩和最大功率測(cè)試方法，使得摩托車動(dòng)力系統(tǒng)覆蓋范圍更加廣泛多樣，但測(cè)量方法表述過于簡單，且沒有對(duì)應(yīng)的其他標(biāo)準(zhǔn)可以參考，在進(jìn)行摩托車混合動(dòng)力系統(tǒng)的臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)也不易操作，容易產(chǎn)生爭議。

3 結(jié)論

通過對(duì)《摩托車和輕便摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和最大凈功率測(cè)量方法》（GB/T 20076—2021）和2006版標(biāo)準(zhǔn)的比較可以看出，新版標(biāo)準(zhǔn)主要更 改了試驗(yàn)中發(fā)動(dòng)機(jī)的配件要求、測(cè)量值的精度、設(shè)置條件、型式試驗(yàn)時(shí)使用的燃料等，主要增加了試驗(yàn)室溫度控制要求、測(cè)試記錄要求、混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩和最大功率測(cè)試方法等，標(biāo)準(zhǔn)的修訂使得標(biāo)準(zhǔn)文本表述更加規(guī)范，動(dòng)力系統(tǒng)覆蓋范圍更加廣泛；但主要還有試驗(yàn)室溫度控制要求和混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩和最大功率測(cè)試方法這兩條規(guī)定比較簡單，希望可以出臺(tái)更加完善和細(xì)化的技術(shù)指導(dǎo)意見，使其在標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行和試驗(yàn)操作等方面更加清晰明了。