利用汽車加熱器降低汽油機冷啟動排放的研究.pdf

1、歐洲Ⅲ/歐洲Ⅳ法規(guī)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(jié)果表明：在－7℃環(huán)境溫度下，按歐Ⅲ標準排放檢測循環(huán)試驗的汽油機在冷啟動過程前195秒采樣時間內(nèi)的THC比常溫下的測試結(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－7℃環(huán)境溫度下的冷啟動排放問題。方法是：利用汽車加熱器在發(fā)動機冷啟動前預(yù)熱汽油機水套內(nèi)的冷卻液以提

2、高發(fā)動機體溫，同時加熱器的燃氣借道三效催化器排出，這可方便而有效地提高三效催化器的入口溫度。這樣既提高了燃燒室壁溫、減少了冷激效應(yīng)的影響、改善了混合氣形成，減少啟動過程中HC和CO在缸內(nèi)的產(chǎn)量，又保證了發(fā)動機在冷啟動的開始階段三效催化器可以很快達到起燃溫度，有效轉(zhuǎn)化有害排放。顯然這種方法對于減輕汽油機冷啟動過程的排放是非常有效的措施。 該方法要求汽車加熱器的排放水平應(yīng)遠優(yōu)于汽油機的情況，為此本課題利用西迪阿特公司的通用流體力學模

3、擬軟件STAR－CD對D5LC空氣加熱器的燃燒室進行了數(shù)值模擬，分析了燃燒室內(nèi)部流場的分布情況、燃燒室內(nèi)部結(jié)構(gòu)對流場形成的影響、燃燒過程的溫度場和排放生成的情況，為實現(xiàn)燃燒室內(nèi)高效低污染燃燒提供了理論基礎(chǔ)。計算結(jié)果表明：在二次風進氣彎管的切向進氣道處流速達到最大值，符合二次風的設(shè)計思想；強化擾動使得流動區(qū)域內(nèi)的已燃氣體與新鮮空氣充分混合；二次風流速很大，和一次風存在比較明顯的流速差，導致在二級縮口處相遇的時候形成負壓區(qū)而產(chǎn)生回流，一方面

4、保證了火焰的穩(wěn)定性，另一方面可以使得混合氣在燃燒室盡可能的停留較長的時間，保證混合氣的充分混合和燃料的充分燃燒。 在歐Ⅲ低溫冷啟動模擬實驗臺架上進行了汽油機與加熱器聯(lián)合運行以后冷啟動階段排放水平的初步測試。實驗結(jié)果表明該方案能夠有效降低汽油機冷啟動階段的THC、CO、NOx等有害排放量。原機的THC主要產(chǎn)生于冷啟動及暖機過程(約為前90秒)，THC的排放峰值基本對應(yīng)于發(fā)動機的減速段。本實驗中，使用加熱器對發(fā)動機預(yù)熱之后，冷啟動階

5、段THC的排放大幅降低，在催化器前可以降低THC排放58.7﹪，在催化器后可以降低THC排放53.8﹪。原機及使用加熱器后CO的峰值均出現(xiàn)在減速段。CO主要產(chǎn)生于啟動初期，催化轉(zhuǎn)換器起燃以后CO基本被氧化。冷啟動時混合氣較濃，空燃比較小，催化轉(zhuǎn)換器尚未起作用，因此形成大量CO。在冷啟動及暖機階段，使用了加熱器之后在催化器前可以降低CO排放8.15﹪，在催化器之后減少20.02﹪。NOx排放的峰值對應(yīng)于發(fā)動機中、大負荷工況。這主要是由于隨