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舷外机是悬挂在船艇上的动力推进系统,其动力多采用立轴式汽油机。我国目前已批量生产小功率舷外机,急需研发中大功率的低排放舷外机。随着环保要求的提高,欧美等国家有严格的排放法规,因此开展高性能低排放的舷外机用汽油机技术研究具有一定的学术意义和工程应用价值。研究以F60舷外机用汽油机为对象,通过分析国外同类机型的技术路线,得出采用开环电控喷油和点火系统、协同优化燃烧系统实现整机高性能低排放技术目标。研究采用模拟计算与试验研究相结合的方法开展工作,通过气道稳流试验对进、排气道结构改进,优化后进气道和排气道的流通系数分别提高了10.56%和8.28%,增大了汽油机的进气量;完成了电控进气管喷油系统和点火系统的构建,对汽油机不同工况的供油量脉谱图通过优化过量空气系数进行设定,用Ricardo Wave软件建立仿真模型、模拟分析过量空气系数和点火提前角对汽油机功率、油耗和NO_X、HC、CO排放物的变化趋势,分析舷外机排放法规试验循环(螺旋桨特性的E4循环)中各工况的燃烧和NO_X、HC、CO排放生成规律和主要影响因素,得出了F60舷外机用汽油机的过量空气系数、点火提前角与动力性、经济性和排放性能的变化规律,在高速大负荷工况,需采用浓混合气和适当的点火提前角组织燃烧,主要控制NO_X排放量;而在低速中小负荷,则需采用较稀混合气和适当减小点火提前角,主要减少HC、CO排放物浓度。依据欧美法规对F60舷外机整机排放限值,对螺旋桨特性中各工况点的过量空气系数和点火提前角进行多方案的协同优化计算分析,得到了舷外机用汽油机的高性能低排放的混合气浓度量化特性和点火提前角量化特性,结合全负荷速度特性的模拟优化结果,形成了电控系统的过量空气系数和点火提前角脉谱图。对汽油机整机进行排放试验,最终排放结果CO排放值为169.5 g/(kW·h),HC+NO_X为11.42 g/(kW·h),分别是美国排放限值的56.5%和65.5%;按照排放法规构建了F60舷外机用汽油机的排放控制区,对控制区内多个工况点的排放进行测量,结果表明各工况的实测排放值均能够满足排放法规要求的限值。整机经350小时的劣化试验,结果满足美国、欧盟排放法规的要求。研究的F60舷外机与国际著名企业的同类机型对比,整机动力性和排放性能已达到同类舷外机的先进水平。研究工作形成的中等功率舷外机用电控汽油机燃烧与排放的控制技术和工程方案,有助于推进我国舷外机技术的发展。