汽車加熱器降低汽油機冷啟動排放污染的分析

徐 磊

（吉林科技職業技術學院，吉林 長春130000）

1 研究背景

東北地區是我國緯度位置最高的區域，冬季寒冷，黑龍江局部地區冬季低溫可達零下40℃以下，冬天車輛啟動是件很麻煩的事。點燃發動機幾分鐘后就匆匆上路，離發動機的正常工作溫度還相差很遠，此時發動機還未進入良好的工作狀態，其排放的尾氣嚴重超標。這些都是北方地方在冬季用車時面臨的諸多問題。

歐洲Ⅲ/歐洲Ⅳ法規增加了對輕型汽油車的低溫冷啟動過程的HC和CO排放測試，該測試也稱為Ⅵ型試驗。已報道的試驗結果表明：在-7℃環境溫度下，按歐Ⅲ標準排放檢測循環試驗的汽油機在冷啟動過程前195s采樣時間內的THC比常溫下的測試結果高了15倍左右。為滿足歐Ⅲ排放法規的要求，本文提出通過利用汽車加熱器在冷啟動前提升汽油機的體溫的方案，重點解決我國北方地區冬季低溫環境溫度下的冷啟動排放問題。

2 汽車加熱器的作用和原理

（1）汽車加熱器的作用。加熱器對車輛及乘員的益處除了風擋玻璃除霜、加熱汽車內部外，還能有效改善汽車冷啟動性能，改善涼車的不良排放。車輛加熱器在20世紀50年代就出現了。那時為了提升大巴車的舒適性，德國的偉巴斯特公司研制了一款為巴士匹配的獨立轉爐式加熱器。經過不斷的創新與發展，今天的加熱器已經涵蓋了所有車型體系，且體積已經越來越小，技術越來越先進。今天的加熱器還具有了遙控和預設功能，可以隨時遙控或提前設定自動暖車。無需啟動車輛發動機，加熱器的電腦即可自行發動專用暖爐，向車艙及發動機供暖。待你打開車門，舒適、溫馨的暖流即刻迎面而來。駐車加熱器的主要部件可分為加熱器本體、循環泵、計量油泵、進氣消音器、排氣消音器、定時器和遙控器。

（2）汽車加熱器的原理。加熱器的安裝是通過與發動機冷卻循環串聯。首先由遙控器或定時器給ECU一個啟動信號，計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，筆狀點火器加熱到900℃左右，將噴濺的細小油滴氣化并點燃，火焰將熱能傳遞給發動機冷卻液。當達到預先設定的啟動溫度時，空調鼓風機開始運轉，向車內吹入熱風。同時發動機被加熱過的冷卻液預熱。加熱器通過消耗燃料產生熱量，同時還要消耗部分電瓶電能。目前的偉巴斯特TT系列加熱器根據水溫上升下降情況可在三種工作功率下自動調節，通常啟動一次20min，耗油量在0.2升左右，這個油耗比發動機啟動怠速狀態熱車要省油得多。

3 加熱器降低起動排放作用及優點

（1）加熱器的低溫起動降低排放作用。發動機冷啟動需要更濃的混和氣，所以油耗更多。同時三元催化轉換器也需要加熱后才能發揮作用，也要求更熱的廢氣排放，才能達到工作所需的溫度。所以多達80%的碳氫化合物排放都發生在發動機啟動后的兩分種之內。試驗證明，使用駐車加熱器30min之后，能夠將發動機冷啟動產生的一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物等排放降低67%。另外，由于發動機得到預熱，大大降低了磨損程度，據資料證明在40℃和80℃的情況下，發動機磨損前者為后者的5倍，可想而知在零下20℃啟動汽車對發動機的損害有多大。

（2）汽車加熱器的優點。加熱器除可改善發動機低溫冷啟動環境，降低發動機排放污染以及降低燃油消耗外，在夏天也能帶來諸多好處:在夏季只要簡單設置一下遙控器或定時器，加熱器就變成夏季通風裝置，它可以使汽車鼓風機將外界空氣輸入到汽車內部，保持車內通風，從而有效地降低空調負荷。

4 汽車加熱器的應用

德國市場的一項調研顯示：76%的消費者愿意從汽車廠直接購買帶加熱器的汽車，33%的消費者很自然地認為駐車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加熱器。看來加熱器在北歐市場得到了廣泛認可。

汽車加熱器在國內也不是新事物，許多北方的公交車、大客車都已經安裝了加熱器，只是不為我們所注意。在轎車領域，隨著外國車型的引進（目前加熱器已經廣泛被歐洲汽車制造商選用），偉巴斯特生產的車用加熱器已經作為國產奧迪A6和A4的出廠選裝配置，而作為出廠選裝配置的車型也在不斷增加，如奔馳E級、寶馬5系、寶馬3系等，不過還是主要應用在中高檔轎車。由于目前轎車市場上的加熱器基本都是進口產品，價格還比較貴，根據不同配置價格在8000～12000元左右。相信隨著使用者的增多，它也會降低價格以向中低端轎車靠攏。