油耗儀放置高度對非道路移動機械用小型點燃式發動機油耗測量的影響

賀文杰 張 松 王 青 張智軒 曹 洋

（天津內燃機研究所（天津摩托車技術中心） 天津 300072）

引言

非道路移動機械用小型點燃式發動機（簡稱通用小型汽油機）是應用非常普遍的一類發動機，主要應用于發電機、冷凍機、焊接機、高爾夫球車、草坪機、掃雪設備、風機、油鋸、綠籬修剪機等[1]。隨著我國科學技術的發展及市場需求的增加，通用小型汽油機已應用到更多的領域，這就給環境及資源帶來了更大的壓力。為了控制通用小型汽油機的尾氣排放，我國已于2011 年3 月1 日起開始實行GB 26133-2010《非道路移動機械用小型點燃式發動機排氣污染物排放限值與測量方法（中國第一、二階段）》[2]標準；為了控制通用小型汽油機的油耗，讓資源利用更加有效化，我國已于2020 年1 月1 日開始實行GB/T 37692-2019《非道路移動機械用小型點燃式發動機工況法燃料消耗率限值與測量方法》[3]標準。

在對通用小型汽油機排氣污染物或油耗進行測試的過程中，油耗儀測試的精度對最后的測試結果會產生重大影響。而無論是采樣重量法的油耗儀還是體積法的油耗儀，其放置高度往往是一定的。也就是說，油耗儀的出油口與通用小型汽油機化油器進油口的垂直高度差是一定的[4]。為了驗證這個高度差對發動機供油系統的影響，本文通過一個自制的可調節高度的油耗儀平臺，設置多個高度，對發動機油耗進行了測試，并對測試結果進行了分析。

1 測試條件與方法

試驗用測功機為5.5 kW 交流電力測功機，油耗儀為FC2210Z 重量法油耗儀。試驗用發動機為一臺130 型通用小型汽油機，發動機的主要技術參數見表1。

表1 試驗用發動機主要技術參數

為了得到準確的測試結果，本文中的全部試驗完全按照GB/T 37692-2019 標準中的測試方法進行，采用非手持式發動機中間轉速應用場合的G1 測試循環進行測試，G1 測試循環的試驗工況及權重系數見2。

表2 G1 測試循環的試驗工況及權重系數

全部試驗均在同一天完成。每組測試的每個工況盡量與其他組相同工況有接近相同的測試條件，即接近相同的機油溫度。每個工況的采集時間均為180 s，然后取平均值作為該工況的結果。所有測試均由相同試驗人員操作。

2 數據與分析

在以上試驗條件下，進行5 組不同油耗儀放置高度的試驗。其中，0 cm、10 cm、30 cm、50 cm、70 cm表示油耗儀出油口與化油器進油口的5 個高度差，數值越大，高度差越大。在5 組試驗過程中，每個工況的測試條件基本一致，在機油溫度到達相同數值時開始采集數據。

發動機功率的測試結果見表3。

表3 發動機功率的測試結果 kW

根據表3 得出發動機功率隨高度差的變化規律如圖1 所示。

圖1 發動機功率隨高度差的變化規律

燃油消耗量的測試結果見表4。

表4 燃油消耗量的測試結果 kg/h

根據表4 得出燃油消耗量隨高度差的變化規律如圖2 所示。

圖2 燃油消耗量隨高度差的變化規律

從表4 和圖2 可以看出，在高度差達到70 cm時，每個工況的燃油消耗量已經開始增大。也就是說，在這個高度差下，混合氣開始變濃，發動機的運行開始變得不穩定。

機油溫度的測試結果見表5。

表5 機油溫度的測試結果 ℃

根據表5 得出機油溫度隨高度差的變化規律如圖3 所示。

圖3 機油溫度隨高度差的變化規律

根據GB/T 37692-2019 標準中燃油消耗率的計算公式，利用上述數據進行工況法燃油消耗率計算，所得結果見表6。

表6 各油耗儀放置高度下的工況法燃油消耗率計算結果

以高度差為0 cm 的數據作為基準，從表6 可以看出，當高度差在50 cm 以內時，發動機在各個工況的油耗基本一致，工況法燃油消耗率的計算結果都很接近，偏差都小于0.3%。當高度差達到70 cm 時，工況法燃油消耗率與基準值有1.99%的偏差。而且在這一高度差下，發動機在小于50%負荷的工況下（包括怠速工況）已開始運行不穩定。因此，在進行油耗測量時，油耗儀擺放不能過高。

3 結論

在我國，非道路移動機械用小型點燃式發動機（通用小型汽油機）是一種應用非常普遍的發動機，其排放和油耗的控制受到很高的重視。在通用小型汽油機的測試試驗中，一定要將油耗儀出油口與發動機化油器進油口的高度差控制在50 cm 以內，才能得到準確的油耗測量結果。