汽车加热器降低汽油机冷启动排放污染的分析

徐 磊

（吉林科技职业技术学院，吉林 长春130000）

1 研究背景

东北地区是我国纬度位置最高的区域，冬季寒冷，黑龙江局部地区冬季低温可达零下40℃以下，冬天车辆启动是件很麻烦的事。点燃发动机几分钟后就匆匆上路，离发动机的正常工作温度还相差很远，此时发动机还未进入良好的工作状态，其排放的尾气严重超标。这些都是北方地方在冬季用车时面临的诸多问题。

欧洲Ⅲ/欧洲Ⅳ法规增加了对轻型汽油车的低温冷启动过程的HC和CO排放测试，该测试也称为Ⅵ型试验。已报道的试验结果表明：在-7℃环境温度下，按欧Ⅲ标准排放检测循环试验的汽油机在冷启动过程前195s采样时间内的THC比常温下的测试结果高了15倍左右。为满足欧Ⅲ排放法规的要求，本文提出通过利用汽车加热器在冷启动前提升汽油机的体温的方案，重点解决我国北方地区冬季低温环境温度下的冷启动排放问题。

2 汽车加热器的作用和原理

（1）汽车加热器的作用。加热器对车辆及乘员的益处除了风挡玻璃除霜、加热汽车内部外，还能有效改善汽车冷启动性能，改善凉车的不良排放。车辆加热器在20世纪50年代就出现了。那时为了提升大巴车的舒适性，德国的伟巴斯特公司研制了一款为巴士匹配的独立转炉式加热器。经过不断的创新与发展，今天的加热器已经涵盖了所有车型体系，且体积已经越来越小，技术越来越先进。今天的加热器还具有了遥控和预设功能，可以随时遥控或提前设定自动暖车。无需启动车辆发动机，加热器的电脑即可自行发动专用暖炉，向车舱及发动机供暖。待你打开车门，舒适、温馨的暖流即刻迎面而来。驻车加热器的主要部件可分为加热器本体、循环泵、计量油泵、进气消音器、排气消音器、定时器和遥控器。

（2）汽车加热器的原理。加热器的安装是通过与发动机冷却循环串联。首先由遥控器或定时器给ECU一个启动信号，计量油泵从油箱泵油并以脉冲形式将燃油打到燃烧室前的金属毡上，笔状点火器加热到900℃左右，将喷溅的细小油滴气化并点燃，火焰将热能传递给发动机冷却液。当达到预先设定的启动温度时，空调鼓风机开始运转，向车内吹入热风。同时发动机被加热过的冷却液预热。加热器通过消耗燃料产生热量，同时还要消耗部分电瓶电能。目前的伟巴斯特TT系列加热器根据水温上升下降情况可在三种工作功率下自动调节，通常启动一次20min，耗油量在0.2升左右，这个油耗比发动机启动怠速状态热车要省油得多。

3 加热器降低起动排放作用及优点

（1）加热器的低温起动降低排放作用。发动机冷启动需要更浓的混和气，所以油耗更多。同时三元催化转换器也需要加热后才能发挥作用，也要求更热的废气排放，才能达到工作所需的温度。所以多达80%的碳氢化合物排放都发生在发动机启动后的两分种之内。试验证明，使用驻车加热器30min之后，能够将发动机冷启动产生的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等排放降低67%。另外，由于发动机得到预热，大大降低了磨损程度，据资料证明在40℃和80℃的情况下，发动机磨损前者为后者的5倍，可想而知在零下20℃启动汽车对发动机的损害有多大。

（2）汽车加热器的优点。加热器除可改善发动机低温冷启动环境，降低发动机排放污染以及降低燃油消耗外，在夏天也能带来诸多好处:在夏季只要简单设置一下遥控器或定时器，加热器就变成夏季通风装置，它可以使汽车鼓风机将外界空气输入到汽车内部，保持车内通风，从而有效地降低空调负荷。

4 汽车加热器的应用

德国市场的一项调研显示：76%的消费者愿意从汽车厂直接购买带加热器的汽车，33%的消费者很自然地认为驻车加热器是改善冬季舒适性的有效手段，有15%的人愿意在今后的几年中安装驻车加热器。看来加热器在北欧市场得到了广泛认可。

汽车加热器在国内也不是新事物，许多北方的公交车、大客车都已经安装了加热器，只是不为我们所注意。在轿车领域，随着外国车型的引进（目前加热器已经广泛被欧洲汽车制造商选用），伟巴斯特生产的车用加热器已经作为国产奥迪A6和A4的出厂选装配置，而作为出厂选装配置的车型也在不断增加，如奔驰E级、宝马5系、宝马3系等，不过还是主要应用在中高档轿车。由于目前轿车市场上的加热器基本都是进口产品，价格还比较贵，根据不同配置价格在8000～12000元左右。相信随着使用者的增多，它也会降低价格以向中低端轿车靠拢。