汽油機冷啟動

冷啟動：車輛/發動機停放一段時間(>8小時)後的起動，此時進氣系統以及燃燒室無油膜積累，燃燒室溫度與發動機水溫和機油溫度相等。

基本介紹

• 中文名：汽油機冷啟動
• 領域：汽車

主要階段

發動機的啟動過程大致包括三個階段，分別為啟動階段、啟動後階段、暖機階段。從駕駛員轉動點火鑰匙開始，ECU便等待著第一個轉速信號，當發動機被拖動的轉速超過設定的發動機最小轉速後，則啟動條件B—st置位，此時ECu便判定發動機狀態為啟動狀態，後續的噴油和點火都是以此為基礎的。當發動機的轉速超過一個與發動機自身溫度相關的由啟動狀態切換到啟動後的轉速nl時，則發動機切換為啟動後狀態；同樣，當轉速下落到一個與進氣溫度相關的由正常狀態切換到啟動狀態的轉速112時，發動機起動條件B—st重新置位，發動機重新回到啟動狀態，這裡n2小於n1。啟動過程如圖1所示：

圖1.發動機啟動過程

相關影響

在冷啟動和暖機過程中，發動機的節氣門開度很小，進氣管的真空度很高，進氣流速和溫度均很低，導致汽油霧化不良，蒸發差，難於與空氣形成均勻的可燃混合氣，因此必須增加噴油量；另一方面，缸內殘餘廢氣濃度高，燃燒室的溫度低，發動機的燃燒很不穩定，容易出現失火等不正常燃燒現象，造成大量的未燃碳氫生成。此時，由於排氣溫度低於催化劑的起燃溫度，三效催化轉化器還不起作用，因而造成了大量的HC排放。研究表明，該測試階段內HC排放量要占到整個測試循環總排放量的（60%——80%）。

原理

主要是由發動機失火及火焰不連續傳播造成容積淬熄、液體燃油氣缸壁面沾濕、混合氣過濃，以及狹縫縫隙容積效應、壁面激冷效應、油膜和沉積物吸附和解吸、進排氣門漏氣、進氣溫度導致混合質量差等因素造成的。

控制策略

合理組織混合氣形成和燃燒過程

減少缸內生成HC量（也稱機內措施）；

燃燒系統的改進

燃燒室越緊湊，傳熱損失就越小，混合氣越均勻，燃燒過程完成得就越穩定而且越快，HC排放就越低，因此，圓盤形、浴盆形、楔形燃燒室越來越多地被半球形、帳篷形、屋頂形等緊湊型燃燒室所代替。現代汽油機均採用火花塞中央布置的多氣門方案，火花塞處在氣缸的中心位置，可以縮短火焰傳播距離，加速燃燒過程，因此可以提高發動機的壓縮比，從而提高缸內混合氣溫度，促進冷啟動和暖機過程混合氣的形成和燃燒，達到減少HC排放的目的。

快速激活三效催化轉化器

縮短三效催化轉化器的起燃時間，減少HC向大氣的排出量（也稱機外措施)

快速起燃三效催化轉化器的方法可分為推遲點火、電加熱、燃燒器加熱和緊湊偶合型催化轉化器等，目的就是要提高或利用排氣溫度，使三效催化轉化器快速起活。

HC吸附器

發動機冷啟動時，排氣直接進入HC吸附器，通過活性碳或沸石等吸附，使發動機排出的%&暫存其中。發動機暖機工作一段時間後，吸附介質溫度升高，如果達到HC的脫附溫度，吸附器將釋放吸附的HC。與此同時，三效催化轉化器的溫度也會上升，如果在吸附器釋放HC之前，使三效催化轉化器達到它。

磨損機理

粘著磨損以及磨粒磨損

當摩擦表面相對運動時，由於粘著作用使兩表面的材料由一個表面轉移到另一個表面而引起的機械磨損現象，統稱粘著磨損。

由塑性理論可知：當一個牽引力施於已處於塑性接觸的發動機氣缸壁與活塞環系統中，當兩個表面互有相對滑動時，粘著點的面積將會增加。而粘著點的實際形成，僅僅是發動機磨損機理的第一階段，並沒有從發動機氣缸壁與活塞環系統引起任何材料的損失；隨著磨損的進行，在接觸系統中的粘結區內，由於剪下作用，導致氣缸壁材料碎片移附到活塞環的表面。移附過來的碎片材料常留在活塞環表面上，這是發動機磨損機理的第二階段；氣缸壁上十分頻繁地形成的成團微粒，由於受周圍環境溫度的影響，當其彈性能剛好超過表面能時才開始發生崩落，這時的成團微粒的表面能由於周圍環境溫度的降低而大大降低，這為粘著磨損的最後階段。

粘附磨損體系和它周圍的環境處於一種動力學平衡狀態中，當發動機運轉的工作參數變更時，氣缸壁表面因機油中含有的活性成分的氧化反應而生成的氧化膜和破裂之間的動態平衡被破壞，導致氣缸壁表面的磨損突然從低磨損改變到高磨損階段。總之，發動機氣缸壁的磨損是從粘著磨損開始的，但事實上不可避免地要導致產生磨屑，這就意味著經常存在有變成磨粒磨損的可能性。在多數情況下，磨屑會形成堅硬的氧化物，這就在粘著磨損體系中存在磨粒，當活塞環與氣缸壁有相對運動時，它們之間的磨損為磨粒磨損，這即為發動機氣缸壁的主要磨損形式。

腐蝕磨損

腐蝕也是發動機氣缸壁與活塞環之間的主要磨損之一。當發動機冷卻後，燃燒產物中CO2與H2O與合成的碳酸也冷凝在氣缸壁上，產生腐蝕物（如紅褐色的F2O3或灰黑色的F3O4），下一次啟動發動機時就磨去這些腐蝕物，另外產生一些磨粒磨損。由於發動機總是重複著從冷到熱，再從熱到冷這兩個循環，導致發動機氣缸壁周期性的磨損，研究表明頻繁啟動並間歇運轉的發動機氣缸壁的磨損比一次啟動並連續運轉的氣缸壁的磨損要高許多倍。