某柴油越野车型低温冷起动试验研究

某柴油越野车型低温冷起动试验研究
发布时间：2021-06-30T03:06:30.067Z 来源：《现代电信科技》2021年第4期作者：苏志亮[导读] 随着人们生活水平的提升，越野车越来越受人们的喜爱，挑战极限成了生活的一部分。

而柴油发动机功率大，动力经济性好，油耗低，被广泛用于越野车型。

（北京汽车集团越野车有限公司北京 101300）
摘要：在我国北方冬季气温极低，车辆的低温冷起动成了必须考核的性能指标。

低温起动时气温越低，起动越困难，随之排放污染也会越严重的现象。

本文以某款柴油越野车为例，进行低温冷起动性能试验研究。

通过优化改进，试验数据结果表明，实施保温措施提高蓄电池温度，降低起动时蓄电池电压降，增加冷起动时喷油量等措施，能有效提高起动时蓄电池电压，提高发动机拖动转速，有效提升冷起动成功率，为后续在低温环境下提升车辆冷起动性能提供更多的理论依据。

关键词：低温；冷起动；柴油车；试验
一、概述
随着人们生活水平的提升，越野车越来越受人们的喜爱，挑战极限成了生活的一部分。

而柴油发动机功率大，动力经济性好，油耗低，被广泛用于越野车型。

但由于柴油自燃温度低，粘度较大，不易挥发，且雾化较差，尤其冬季冷车较难起动。

在我国北方的冬季，气温常常达到零下二三十度，特别是祖国的最北极-漠河，最低温度可以达到零下四十多度，这种低温对于车辆的起动无疑是巨大的挑战，寒冷的冬季起动车辆时很痛苦的一件事，但恰恰是越野车就要直面各种极限挑战，满足极端天气的使用。

低温是对汽车起动最直接最重要的影响因素，温度越低，起动就越困难，柴油车尤其是这样。

冷起动过程极短，但起动过程的各项技术参数：喷油浓度、喷油时间、燃烧情况，油液温度，蓄电池电压，起动电流等都极为重要。

无论是柴油的雾化水平，润滑油的粘度及蓄电池的低温性能等，都提出了很严苛的要求。

在极端寒冷的天气下，辅助加热措施必不可少，大都需要这些辅助措施才能顺利起动，比如，进气加热，提高进气温度；水加热，使缸体缸盖加热，提高柴油雾化水平，使机油温度升高，降低其粘度，降低起动时阻力等等。

二、背景
2.1车辆介绍
某柴油越野车，根据设计指标要求，需满足在低温-41℃下，能够在允许使用辅助措施的情况下起动成功，经环境模拟试验低温起动困难，成功率极低，经过优化改进并验证，最终达到了整车技术指标，满足了使用要求。

本文重点研究在柴油车冷起动的成功率及可靠性，用起动时间和发动机拖动转速作为主要的参考数据，起动时间尽可能缩短，起动转速不低于规定的最低值，能够起动成功，发动机最终平稳运转。

此越野车型为柴油车型，采用 2.8T 康明斯柴油发动机，四缸双顶置凸轮轴，多点电喷系统，废弃涡轮增压，高压共轨柴油直喷发动机，详细参数如下：
表1 整车详细参数
2.2冷起动辅助装置
一般在冬季低温情况下，柴油车低温冷起动性能较差，通常都会实施必要的冷起动辅助措施和设备，该柴油越野车就配有低温冷起动辅助系统，本车型冷起动辅助装置组成主要包括由下几部分：进气预热系统、发动机低温预热系统等组成。

进气预热系统，主要是进气预热塞，安装于发动机进气歧管内，每缸一个，当ECU检测到环境温度低于5℃时，此装置自动起动，进行进气加热，有利于发动机低温起动。

图1 进气预热系统图
发动机低温预热系统，俗称“小锅炉”，它由液体加热器（包括循环泵、柴油点火装置、热交换器）、供油泵及供油管路、排气管和相关线束等组成。

此装置通过燃烧柴油提供热量，将热量传递给防冻液，防冻液可以加热至60-70℃，以此实现热机功能。

锅炉基本参数：额定电压：12V；
耗油量：≤0.67L/h；耗电量：50W
重量：3.2kg
供油泵频率：5Hz
三、试验方法及试验结果
在该车型开发及试验验证过程中，需验证低温条件下所用低温蓄电池某型号为Optima D31M的卷绕式蓄电池在-41℃下的发动机起动性能，满足整车技术要求。

3.1：试验准备及条件
a.检查车辆准备完整性及装配调整情况，使之符合该车装配调整技术条件；
b.装配的蓄电池是充满电的状态，确认试验的蓄电池SOC为100%，测量并记录蓄电池电压和CCA值；
c.试验前需进行状态确认及相关备件、辅料的准备工作，试验前需进行状态确认保证防冻液、机油、变速箱油、柴油均为低温油液状态；试验前将整车的燃油、机油、冷却液和变速器油进行更换；相关牌号如下：燃油：-50#柴油；机油：牌号CH-40 W40；冷却液：-50℃；变速箱油：牌号75W90；
d.发动机ECU的程序刷新成最新版本的程序。

3.2：试验仪器及精度要求
a.记录仪：自动记录起动过程中的起动电流、蓄电池端电压、起动机端电压、发动机转速、发动机冷却液温度、机油温度、蓄电池表面温度、燃油预热器进水口温度、燃油预热器出水口温度。

b.电压表（0～30V，2.5级精度）。

c.温度计（－50℃～100℃，±1.5℃或1.5级精度）。