汽车质量分析报告：进气温度对发动机经济性和排放的影响

     进气温度这个专业术语，是汽车发动机整车安装质量保证中的重要参数。本文从进气温度入手，就其对发动机性能的影响，进行了研究。针对重型牵引车的进气系统，明确了对进气温度有影响的因素，提出了进气温度改善的措施，为整车设计提供了依据。
     一、 进气温度对发动机经济性和排放的影响
     汽车用柴油发动机以其较高的燃烧效率和良好的耐久性，在中国商用车中得到了广泛的应用。进气温度是柴油发动机整车安装质量保证中的重要参数，会对发动机进气量及燃烧特性产生一定影响。因此在整车开发过程中，需针对影响发动机进气温度的零部件进行设计，满足发动机安装质量保证要求。
柴油发动机缸内燃烧的质量与其动力性、经济性及排放性能高度相关。近年来，柴油机通过提高转速，加大喷油压力等技术路径改善缸内燃烧效率，这使得组织良好的燃烧过程对柴油机的燃烧系统提出了更高的要求。有专家采用台架试验和FIRE软件仿真的方法，对进气系统三个参数（涡流比、增压比和进气温度）进行了研究，探讨进气温度的增加与功率和排放的关系。为了量化进气温度对发动机燃烧性能的影响，专家选择了一款重型牵引车上安装的13L排量柴油发动机进行建模和仿真计算，采用台架试验的方法，对发动机不同油门开度、不同转速下的进气温度对发动机的影响进行了检测。从结果可看出，发动机进气温度对发动机燃油经济性和氮氧化物的排放影响较大。
     从台架试验结果中可以看出，在不同工况下，进气温度均对发动机经济性和氮氧化物的排放有显著影响。因此可得到如下结论：
     1） 进气温度升高对发动机的动力性、经济性有负面影响；对于该发动机，进气温度每上升10℃，燃油经济性约恶化1%。
     2） 进气温度升高对氮氧化物排放量影响较大，进气温度每上升10℃，氮氧化物排放量约恶化4.5%。

     二、影响发动机进气温度的因素
     对于重型牵引车来说，发动机进气过程通常为：
     1) 大气通过驾驶室后部的引气道进入空气滤清器，温度基本不变。
     2) 空气进入发动机涡轮增压器，温度上升。
     3) 空气进入中冷器，温度下降；随后进入发动机进行燃烧。
     从几种典型牵引车进气温度变化情况，可以看出不同车型在不同阶段的温度变化情况均有所不同，零部件的特性对进气温度的变化有着显著影响。影响进气温度的主要因素包括：
     1）引气道密封性。国内部分有导流罩的牵引车的进气入口位于侧导流罩处，如引气道与侧导流罩之间密封不严，则会出现发动机舱内热空气上升，顺着缝隙进入引气道，导致进气温度偏高的情况。
     2）增压器特性。增压比是柴油机涡轮增压器的重要参数， 由于气体温度上升值与增压比成正比，增压器的增压比越大，则进气温升越高。
     3）中冷器能力。在通过增压器后，增压器出口温度较高导致进气效率下降，为降低进入气缸的充量密度，增加进气总管内的空气密度，需要在增压器和发动机进气歧管之间安装中冷器，降低进气温度。
     相对于囯五排放的车型，国六排放的牵引车中冷器的能力有了大幅提升，有效改善了进气温升，从而可降低整车的氮氧化物的排放。专家在某型牵引车上增加热回风挡板并开展整车冷却性能试验，通过试验结果分析可看出，采用热回风挡板后，发动机进气温升降低了3-5℃，整车最高环境许用温度提升了4-6℃。

     三、专家结论
     专家采用仿真和台架试验的方法，对柴油发动机进气温度与性能之间关系进行了分析，发现进气温度与发动机燃油经济性和氮氧化物之间有着显著关系，在发动机匹配应用过程中，需对进气温度进行有效控制。对重型牵引车而言，影响进气温度的主要因素包括引气道的密封性、增压器特性以及中冷器性能，可通过改善引气道密封性、增大中冷器尺寸和中冷器热流场优化等方法降低进气温度。