汽車(chē)加熱器降低汽油機(jī)冷啟動(dòng)排放污染的分析

徐 磊

（吉林科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春130000）

1 研究背景

東北地區(qū)是我國(guó)緯度位置最高的區(qū)域，冬季寒冷，黑龍江局部地區(qū)冬季低溫可達(dá)零下40℃以下，冬天車(chē)輛啟動(dòng)是件很麻煩的事。點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)幾分鐘后就匆匆上路，離發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作溫度還相差很遠(yuǎn)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)還未進(jìn)入良好的工作狀態(tài)，其排放的尾氣嚴(yán)重超標(biāo)。這些都是北方地方在冬季用車(chē)時(shí)面臨的諸多問(wèn)題。

歐洲Ⅲ/歐洲Ⅳ法規(guī)增加了對(duì)輕型汽油車(chē)的低溫冷啟動(dòng)過(guò)程的HC和CO排放測(cè)試，該測(cè)試也稱(chēng)為Ⅵ型試驗(yàn)。已報(bào)道的試驗(yàn)結(jié)果表明：在-7℃環(huán)境溫度下，按歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)排放檢測(cè)循環(huán)試驗(yàn)的汽油機(jī)在冷啟動(dòng)過(guò)程前195s采樣時(shí)間內(nèi)的THC比常溫下的測(cè)試結(jié)果高了15倍左右。為滿足歐Ⅲ排放法規(guī)的要求，本文提出通過(guò)利用汽車(chē)加熱器在冷啟動(dòng)前提升汽油機(jī)的體溫的方案，重點(diǎn)解決我國(guó)北方地區(qū)冬季低溫環(huán)境溫度下的冷啟動(dòng)排放問(wèn)題。

2 汽車(chē)加熱器的作用和原理

（1）汽車(chē)加熱器的作用。加熱器對(duì)車(chē)輛及乘員的益處除了風(fēng)擋玻璃除霜、加熱汽車(chē)內(nèi)部外，還能有效改善汽車(chē)?yán)鋯?dòng)性能，改善涼車(chē)的不良排放。車(chē)輛加熱器在20世紀(jì)50年代就出現(xiàn)了。那時(shí)為了提升大巴車(chē)的舒適性，德國(guó)的偉巴斯特公司研制了一款為巴士匹配的獨(dú)立轉(zhuǎn)爐式加熱器。經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，今天的加熱器已經(jīng)涵蓋了所有車(chē)型體系，且體積已經(jīng)越來(lái)越小，技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)。今天的加熱器還具有了遙控和預(yù)設(shè)功能，可以隨時(shí)遙控或提前設(shè)定自動(dòng)暖車(chē)。無(wú)需啟動(dòng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)，加熱器的電腦即可自行發(fā)動(dòng)專(zhuān)用暖爐，向車(chē)艙及發(fā)動(dòng)機(jī)供暖。待你打開(kāi)車(chē)門(mén)，舒適、溫馨的暖流即刻迎面而來(lái)。駐車(chē)加熱器的主要部件可分為加熱器本體、循環(huán)泵、計(jì)量油泵、進(jìn)氣消音器、排氣消音器、定時(shí)器和遙控器。

（2）汽車(chē)加熱器的原理。加熱器的安裝是通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻循環(huán)串聯(lián)。首先由遙控器或定時(shí)器給ECU一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，計(jì)量油泵從油箱泵油并以脈沖形式將燃油打到燃燒室前的金屬氈上，筆狀點(diǎn)火器加熱到900℃左右，將噴濺的細(xì)小油滴氣化并點(diǎn)燃，火焰將熱能傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液。當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的啟動(dòng)溫度時(shí)，空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，向車(chē)內(nèi)吹入熱風(fēng)。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)被加熱過(guò)的冷卻液預(yù)熱。加熱器通過(guò)消耗燃料產(chǎn)生熱量，同時(shí)還要消耗部分電瓶電能。目前的偉巴斯特TT系列加熱器根據(jù)水溫上升下降情況可在三種工作功率下自動(dòng)調(diào)節(jié)，通常啟動(dòng)一次20min，耗油量在0.2升左右，這個(gè)油耗比發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)怠速狀態(tài)熱車(chē)要省油得多。

3 加熱器降低起動(dòng)排放作用及優(yōu)點(diǎn)

（1）加熱器的低溫起動(dòng)降低排放作用。發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)需要更濃的混和氣，所以油耗更多。同時(shí)三元催化轉(zhuǎn)換器也需要加熱后才能發(fā)揮作用，也要求更熱的廢氣排放，才能達(dá)到工作所需的溫度。所以多達(dá)80%的碳?xì)浠衔锱欧哦及l(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的兩分種之內(nèi)。試驗(yàn)證明，使用駐車(chē)加熱器30min之后，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)產(chǎn)生的一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔锏扰欧沤档?7%。另外，由于發(fā)動(dòng)機(jī)得到預(yù)熱，大大降低了磨損程度，據(jù)資料證明在40℃和80℃的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)磨損前者為后者的5倍，可想而知在零下20℃啟動(dòng)汽車(chē)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害有多大。

（2）汽車(chē)加熱器的優(yōu)點(diǎn)。加熱器除可改善發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)環(huán)境，降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染以及降低燃油消耗外，在夏天也能帶來(lái)諸多好處:在夏季只要簡(jiǎn)單設(shè)置一下遙控器或定時(shí)器，加熱器就變成夏季通風(fēng)裝置，它可以使汽車(chē)鼓風(fēng)機(jī)將外界空氣輸入到汽車(chē)內(nèi)部，保持車(chē)內(nèi)通風(fēng)，從而有效地降低空調(diào)負(fù)荷。

4 汽車(chē)加熱器的應(yīng)用

德國(guó)市場(chǎng)的一項(xiàng)調(diào)研顯示：76%的消費(fèi)者愿意從汽車(chē)廠直接購(gòu)買(mǎi)帶加熱器的汽車(chē)，33%的消費(fèi)者很自然地認(rèn)為駐車(chē)加熱器是改善冬季舒適性的有效手段，有15%的人愿意在今后的幾年中安裝駐車(chē)加熱器。看來(lái)加熱器在北歐市場(chǎng)得到了廣泛認(rèn)可。

汽車(chē)加熱器在國(guó)內(nèi)也不是新事物，許多北方的公交車(chē)、大客車(chē)都已經(jīng)安裝了加熱器，只是不為我們所注意。在轎車(chē)領(lǐng)域，隨著外國(guó)車(chē)型的引進(jìn)（目前加熱器已經(jīng)廣泛被歐洲汽車(chē)制造商選用），偉巴斯特生產(chǎn)的車(chē)用加熱器已經(jīng)作為國(guó)產(chǎn)奧迪A6和A4的出廠選裝配置，而作為出廠選裝配置的車(chē)型也在不斷增加，如奔馳E級(jí)、寶馬5系、寶馬3系等，不過(guò)還是主要應(yīng)用在中高檔轎車(chē)。由于目前轎車(chē)市場(chǎng)上的加熱器基本都是進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格還比較貴，根據(jù)不同配置價(jià)格在8000～12000元左右。相信隨著使用者的增多，它也會(huì)降低價(jià)格以向中低端轎車(chē)靠攏。