汽油机冷启动

图1.发动机启动过程发动机的启动过程大致包括三个阶段，分别为启动阶段、启动后阶段、暖机阶段。从驾驶员转动点火钥匙开始，ECU便等待着第一个转速信号，当发动机被拖动的转速超过设定的发动机最小转速后，则启动条件B—st置位，此时ECu便判定发动机状态为启动状态，后续的喷油和点火都是以此为基础的。当发动机的转速超过一个与发动机自身温度相关的由启动状态切换到启动后的转速nl时，则发动机切换为启动后状态；同样，当转速下落到一个与进气温度相关的由正常状态切换到启动状态的转速112时，发动机起动条件B—st重新置位，发动机重新回到启动状态，这里n2小于n1。启动过程如图1所示：

在冷启动和暖机过程中，发动机的节气门开度很小，进气管的真空度很高，进气流速和温度均很低，导致汽油雾化不良，蒸发差，难于与空气形成均匀的可燃混合气，因此必须增加喷油量；另一方面，缸内残余废气浓度高，燃烧室的温度低，发动机的燃烧很不稳定，容易出现失火等不正常燃烧现象，造成大量的未燃碳氢生成。此时，由于排气温度低于催化剂的起燃温度，三效催化转化器还不起作用，因而造成了大量的HC排放。研究表明，该测试阶段内HC排放量要占到整个测试循环总排放量的（60%——80%）。^[1]

主要是由发动机失火及火焰不连续传播造成容积淬熄、液体燃油气缸壁面沾湿、混合气过浓，以及狭缝缝隙容积效应、壁面激冷效应、油膜和沉积物吸附和解吸、进排气门漏气、进气温度导致混合质量差等因素造成的。

合理组织混合气形成和燃烧过程

减少缸内生成HC量（也称机内措施）；

燃烧系统的改进

燃烧室越紧凑，传热损失就越小，混合气越均匀，燃烧过程完成得就越稳定而且越快，HC排放就越低，因此，圆盘形、浴盆形、楔形燃烧室越来越多地被半球形、帐篷形、屋顶形等紧凑型燃烧室所代替。现代汽油机均采用火花塞中央布置的多气门方案，火花塞处在气缸的中心位置，可以缩短火焰传播距离，加速燃烧过程，因此可以提高发动机的压缩比，从而提高缸内混合气温度，促进冷启动和暖机过程混合气的形成和燃烧，达到减少HC排放的目的。

快速激活三效催化转化器

缩短三效催化转化器的起燃时间，减少HC向大气的排出量（也称机外措施)

快速起燃三效催化转化器的方法可分为推迟点火、电加热、燃烧器加热和紧凑偶合型催化转化器等，目的就是要提高或利用排气温度，使三效催化转化器快速起活。

HC吸附器

发动机冷启动时，排气直接进入HC吸附器，通过活性碳或沸石等吸附，使发动机排出的%&暂存其中。发动机暖机工作一段时间后，吸附介质温度升高，如果达到HC的脱附温度，吸附器将释放吸附的HC。与此同时，三效催化转化器的温度也会上升，如果在吸附器释放HC之前，使三效催化转化器达到它。

粘着磨损以及磨粒磨损

当摩擦表面相对运动时，由于粘着作用使两表面的材料由一个表面转移到另一个表面而引起的机械磨损现象，统称粘着磨损。

由塑性理论可知：当一个牵引力施于已处于塑性接触的发动机气缸壁与活塞环系统中，当两个表面互有相对滑动时，粘着点的面积将会增加。而粘着点的实际形成，仅仅是发动机磨损机理的第一阶段，并没有从发动机气缸壁与活塞环系统引起任何材料的损失；随着磨损的进行，在接触系统中的粘结区内，由于剪切作用，导致气缸壁材料碎片移附到活塞环的表面。移附过来的碎片材料常留在活塞环表面上，这是发动机磨损机理的第二阶段；气缸壁上十分频繁地形成的成团微粒，由于受周围环境温度的影响，当其弹性能刚好超过表面能时才开始发生崩落，这时的成团微粒的表面能由于周围环境温度的降低而大大降低，这为粘着磨损的最后阶段。

粘附磨损体系和它周围的环境处于一种动力学平衡状态中，当发动机运转的工作参数变更时，气缸壁表面因机油中含有的活性成分的氧化反应而生成的氧化膜和破裂之间的动态平衡被破坏，导致气缸壁表面的磨损突然从低磨损改变到高磨损阶段。总之，发动机气缸壁的磨损是从粘着磨损开始的，但事实上不可避免地要导致产生磨屑，这就意味着经常存在有变成磨粒磨损的可能性。在多数情况下，磨屑会形成坚硬的氧化物，这就在粘着磨损体系中存在磨粒，当活塞环与气缸壁有相对运动时，它们之间的磨损为磨粒磨损，这即为发动机气缸壁的主要磨损形式。

腐蚀磨损

腐蚀也是发动机气缸壁与活塞环之间的主要磨损之一。当发动机冷却后，燃烧产物中CO2与H2O与合成的碳酸也冷凝在气缸壁上，产生腐蚀物（如红褐色的F2O3或灰黑色的F3O4），下一次启动发动机时就磨去这些腐蚀物，另外产生一些磨粒磨损。由于发动机总是重复着从冷到热，再从热到冷这两个循环，导致发动机气缸壁周期性的磨损，研究表明频繁启动并间歇运转的发动机气缸壁的磨损比一次启动并连续运转的气缸壁的磨损要高许多倍。^[2]