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淘豆网网友近日为您收集整理了关于硕士论文-利用汽车加热器降低汽油机冷启动排放的研究的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：硕士论文-利用汽车加热器降低汽油机冷启动排放的研究 山东大学硕士学位论文利用汽车加热器降低汽油机冷启动排放的研究姓名:薛建波申请学位级别:硕士专业:动力机械及工程指导教师:王桂华;李国祥山东大学硕士学位论文利用汽车加热器降低汽油机冷启动排放的研究捅晏欧洲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∞排放测试,该测试也称为Ⅵ型试验。已报道的试验结果表明:在一7℃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195秒采样时间内的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,重点解决一7℃环境温度下的冷启动排放问题。方法是:利用汽车加热器在发动机冷启动前预热汽油机水套内的冷却液以提高发动机体温,同时加热器的燃气借道三效催化器排出,这可方便而有效地提高三效催化器的入口温度。这样既提高了燃烧室壁温、减少了冷激效应的影响、改善了混合气形成,减少启动过程中Hc和cO在缸内的产量,又保证了发动机在冷启动的开始阶段三效催化器可以很快达到起燃温度,有效转化有害排放。显然这种方法对于减轻汽油机冷启动过程的排放是非常有效的措施。F ~4,该方法要求汽车加热器的排放水平应远优于汽油机的情况,为此本课题利用西迪阿特公司的通用流体力学模拟软件S1.AR—CD对D5LC空气加热器的燃烧室进行了数值模拟,分析了燃烧室内部流场的分布情况、燃烧室内部结构对流场形成的影响、燃烧过程的温度场和排放生成的情况,为实现燃烧室内高效低污染燃烧提供了理论基础。计算结果表明:在二次风进气弯管的切向进气道处流速达到最大值,符合二次风的设计思想;强化扰动使得流动区域内的已燃气体与新鲜空气充分混合;二次风流速很大,和一次风存在比较明显的流速差,导致在二级缩口处相遇的时候形成负压区而产生回流,一方面保证了火焰的稳定性,另一方面可以使得混合气在燃烧室尽可能的停留较长的时间,保证混合气的充分混合和燃料的充分燃烧。在欧m低温冷启动模拟实验台架上进行了汽油机与加热器联合运行以后冷启动阶段排放水平的初步测试。实验结果表明该方案能够有效降低汽油机冷启动阶段的THC、C0、N0】【等有害排放量。原机的THC主要产生于冷启动及暖机过程(约为前90秒),THC的排放峰值基本对应于发动机的减速段。本实验中,使用加热器对发动机预热之后,冷启动阶段THC的排放大幅降低,在催化器前可以降低THc排放58.7%,在催化器后可以降低THc排放53.8%。原机及使用加热器后CO的峰值均出现在减速段。C0主要产生于启动初期,催化转换器起燃以后Co基本被氧化。冷启动时混合气较浓,空燃比较小,催化转换器尚未起作用,因此山东大学硕士学位论文形成大量c0。在冷启动及暖机阶段,使用了加热器之后在催化器前可以降低Co排放8.15%,在催化器之后减少20.02%。Nox排放的峰值对应于发动机中、大负荷工况。这主要是由于随着发动机负荷增大,喷油量增加,缸内空燃比不均匀,且燃烧温度提高所致。在冷启动及暖机阶段,使用了加热器之后,催化器前的N0x排放量降低了73.6%,催化器后的NOx降低了71.4%。关键词:加热器;汽油机;冷启动;排放;数值模拟n山东大学硕十学位论文Research on Exh硼st Emission of Cold·s伽嚏Period for GasoIineEn酉ne Co脚Ibined with a HeaterABSTRACrne E啪Ⅲ缸d E0roⅣ锄issi∞rcglllatio硒requ硫tlle锄issi∞test ofthcHc柚d co of mc li咖gasol妣en西∞s du咖g the叫d-start pefiod,wllich眦n栅edⅣcxperimem.ne HC cxh叫st锄issi伽0f mc gine uscd in mcEuroⅢ锄issi叫re{;Illatio璐cyding test during thc fo玎ner 195 second of也coold·start pcfiod at the enVim砌ent t锄p啪tIl托of一7℃is 15 tiln鹤mo托than thatat the nO咖al tempe咖re,wlIiCh is indicated on the∞Verd ex肼抽ental地poft.hthis papcf'in ordcr for ga∞line velIides to mect the咖IⅡ锄issi∞∞gulatiolI’an ajr heater w勰uscd to increa∞me coolillg wat盱,s t啪pe咖坤befbre cold-stanof t11e ga∞line,which w弱h叩cd to solVe the probI伽s of quick饥ligIIt-off ofcatalyst卸d reduce exh卸st emissiO硒at一7℃ambient tempcmture.The pl孤isusing卸aif heater t0 iIlcre鹤e tlIe cooling water’s temperature before∞ld—stan ofthe gasoline,卸d thc emissi∞0f tlIe air hcatcf is Vented Via the catalyst to imp如Ivetlle intal【e tempemturc of tlIe catalyst.The pl姐wllich is a effbctual me猫u∞todecre勰e tlle cold—stan pcriod emi豁i伽can improVe tlle亡ylindef waUtcmperature,cut down the quench efEect,mend mixtlIrc柚d de口ea∞the emission inthe cylindcr during tIle cold—start period.AⅡd aI∞t11e way canimproVe thetempcrtaturc of the catalyst which has higIl tr牡sfcr cy.And also this pl挑dem锄d th砒the emission of the airheater is bcner th柚thatofthe en西ne.Sothc otheft髂kis doingthc simulati∞of山e now卸d∞mbu鲥∞hamber of the air hcatcr删慨dby}k嘶Hon躅,e Machinery c0.nd岫ing血e CFDsoftwafe-蚴—∞.By蛆alyzingⅡ圮nuen‘∞mb懈Ⅱon’tcmpc咖圮丘cld柚d n”锄issi∞咖∞n咖廿衄血ld of the ch锄ber,幻obtain Ihe theofy to desi舯the air he岫喇th lawponun∞呼ne simulation曲pIayed that也c highest vcki哆appcm at metangential aif inlet nue,of thc se∞ndafy air which accords州th山e pl蛐ing pro星阳蛐ing.Thiscan make the mixtuIc mo∞homogen∞惦粕d蛐pply锄Ough oxidant for theafterbuming.These∞ndary air’s、,clocity is higher head and shoulders aboVe山an the fht a虹which fc嘞s thenegaⅡve p础强ure field柚d re蹦lts in back flow
they朋c0蚰teLSo the mixture busⅡ∞stability busⅡon.ITI山东大学硕十学位论文Thc懿p印m∞百ne test bcnch which啪siInulate锄d test the cold始lnchamcteristics 0f g弱oune vehiclcs w勰done.ne rcsultindi龆ted that mis methodc孤effcdively redu∞the exhaust锄ission of C0,HC卸d NOx during old-stan pefiod.Most Of tIle HC emissi∞is p刚uced during tlle cold·stan柚d thcwaming—up period which may bc the f0册cf 90s.孤d me peal【is at tIIe speed—downmoment of the en舀ne.11lis experiment d 58.7%of the total Hc emissionbeforc thc∞talyst柚d d 53.8%Of tlle total HC锄ission bchind the catalystaftcf the朋gille w姗-up using恤c air heatcr.ne peak ofthe CO锄issi衄whichw勰most pr甜uced during the cold·stan period锄d was oxidated after the catalystiIIitiation w髂at the d—down mOment nO mattcr llsing the aif heater甜not.TheOvcIrich mixtllrc,lower a打.fllel mtjo卸d the∞talyst not-initiatiOn may bc thcrea湖s of the m掰CO啪issi∞d duIiIlg mc cold砒In pcriod.删sexpc血nent rcduced 8.15%of the total C0 emissi∞before the catalyst and d20.2%0ftlle total CO锄issi伽behind the catalyst after using nlc air hcater.F0rmore如el蝎ected,iIlhomogeneo璐cyliIIder air-fllel ratio柚d busti∞tempe咖re缸e al咖g with the higer working∞nditions 0f the en百ne,the peak ofthc N0x emission co盯csponds to tlle medium觚d higller worl【ing oonditions of theengine.11lis d 73.6%of the total NOx emjssi∞beforc atalyst and d 71.4%of the tolal No】【emi蟠i∞behind the catalyst世cr the蛐gine咖一upusing the air heateLl【EY WORDS:HGasoline Ecold— ch锄CFDⅣ山东大学硕士学位论文主要符号说明Pmi 平均指示压力,Pa IMEP 平均指示有效压力,Paqm 柴油的质量流量,kg/s qV 柴油的体积流量,L/h风iI 柴油的密度,kg·m-3 丸过量空气系数m1 为实际的空气质量流量,kg/s gb 柴油的质量流量,kg/slo 化学计量空燃比 v且Ir 空气入口的速度,m/sSin 燃烧室入口的面积,ln2 DH 入口圆形的直径,mRe 雷诺数 L 水力直径,mU 空气的运动粘度,lll2/s p 密度,kg·Ⅱr3V 速度,m/s p盯有效粘性系数pf 层流粘性系数肌湍流粘性系数E 湍流扩散系数 I 湍流强度U鲥‘平均速度,m/s l 湍流尺度,mv。i1 燃油入口的速度,m/s SoiliB 燃油入口的面积,IIl2V原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:聋建监日期: 鲨2:』:2关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名:整蔓i堡导师签名:至叠聋日期:坦2:!:2山东大学硕士学位论文第一章绪论1.1课题提出的背景以内燃机为动力的车辆的有害排放物是大气污染的重要来源之一,先进的排放控制技术对减少内燃机的有害排放做出了很大贡献。然而,随着机动车保有量的增加,空气污染依然严重,世界各国制定的排放法规更加严格,这些法规对排放控制技术提出了新的挑战。采用“闭环汽油喷射+三效催化转化器”的闭环控制系统与没有闭环控制的系统性相比,已经减少了90%以上的排放物。但仍然不能满足越来越低的排放标准的要求,内燃机的冷启动排放仍然较高。按照美国F11P实验方法,配有三效催化器的汽油机,80%的Hc、C0排放是在冷启动过程最初几分钟内产生的【11。因为在冷启动时,汽油机温度低,为了弥补燃油蒸发的不足,保证燃烧的稳定,需要供给较浓的混合气,而催化器需要一定的时间才能达到起燃温度,在催化器起作用之前,汽油机排出的HC绝大多数将直接进入大气。要降低冷启动过程中Hc排放量,一方面需要降低汽油机本身HC的排出量,另一方面需要缩短催化器达到起燃温度所需时间。目前,车用轻型汽油机的欧Ⅲ排放标准(我国即将实施)和后续更严格的排放标准,与我国现行的排放法规(GBl)相比,都对冷启动过程的排放控制提出了更加严格的要求。欧洲m/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。法规规定:在进行低温冷启动排放测试前,须将经过预处理的车辆在266K(.7℃)±3K的温度环境下放置一段时间(12h以上,36h以下),在车辆点火开关接通时刻即开始尾气采样,取消了汽油发动机冷启动后40秒的怠速暖机过程。这些改变使轻型汽油机在排放测试中尾气内有害排放物大量增加。已报道的试验结果表明:在一7℃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195秒采样时间内的THC比常温下的测试结果高了15倍左右12J。1.2汽车加热器的研究现状我国地处温带及亚热带地区,地理环境非常广阔,冬季在华北尤其是东北地区气候比较寒冷,要求汽车车室内要保持一定的温度以保证驾乘人员的舒适性,确保汽车的易启动性和降低汽车冷启动阶段的排放水平,另外还可以减少发动机轴承副的磨损,延长发动机的使用寿命。目前随着我国汽车工业的飞速发展及人民生活水平的不断提高,人们对汽车驾驶舒适性和安全性的要求也日益提高,在汽车上安装高性能采暖装置已成山东大学硕十学位论文为未来的发展趋势【31。1.2.1汽车采暖装置的发展史在国外,利用发动机冷却水作为采暖热源的历史可以追溯到1927年f4】【5】。到了1940年,利用发动机冷却水的采暖装置已成为许多高档车的标准设备。随着重型载重车及卡车的发展,上世纪七十年代发动机冷却水采暖装置也开始在卡车上广泛应用。发动机的冷却水带走的热量可以达到发动机燃料燃烧放热的30%左右嗍,充分利用这部分热量可以节约能源,降低汽车采暖的运行成本。另外,这种采暖方式设备简单,使用方便,制造成本较低。但是因其受车辆本身工况及供暖功率不足等限制,使其难以满足用户的更高需求。后来又出现了废气式采暖装置,废气式采暖装置同水冷式采暖装置一样,可以节约能源,降低运行成本,但是这种采暖装置需要在排气管上安装特殊的热交换器进行废气与空气的热量交换,也存在着很大的不足:换热器的结构复杂,体积较大,不便于安装和使用于路用车辆;发动机排气阻力相应增大,影响了发动机的动力性和经济性;需要采取复杂的封闭和防泄漏措施等等,因此废气式采暖方式已经被逐步淘汰【4l【6】。由于以上两种采暖装置本身固有的缺陷,人们不得不寻求另一种高效、稳定的车用采暖装置,因此独立式燃烧加热器诞生了。这种采暖方式不受车辆的运行工况的限制,即使在停车的时候也可以提供车辆所需的热量,更重要的是这种采暖方式可以从根本上解决在北方地区汽车冷启动的问题。因此尽管独立式加热器增加了能量消耗,却有着其他方式不可比拟的优点和独特功能。目前,为最大程度地提高效率,在车辆上使用较多的是发动机冷却水和独立式加热器的联合方式,将发动机的冷却系统串联到独立加热器采暖系统的管路中。在启动汽车前,先启动独立加热器对发动机进行预热,提高汽车在低温环境下的启动能力,降低启动过程的排放水平。汽车正常行驶时,利用发动机冷却系统携带的热量加热车厢内的空气,降低独立加热器的工作负荷和汽车采暖的运行成本。1.2.2独立式加热器1.2.2.1独立式加热器类型独立式加热器按供油方式可以分为三种:喷雾雾化式,圆盘甩油式和金属网蒸发式14l川。喷雾雾化式加热器通过喷油嘴将燃油以油雾的形式喷射到燃烧室内,属于2山东大学硕士学位论文扩散燃烧的方式。在一般情况下为了促进燃油和配风系统的匹配而将喷油嘴设计成空心嘴形;甩油盘式加热器利用离心力的作用,使油以小液滴的形式分布到空气中,燃烧方式属于预混和扩散混合型;金属网蒸发式供油方式中,燃油从进油孔流出,滴到燃烧室内的金属网上,在网上的细微缝隙的毛细现象的作用下,燃油分布到整个金属网上,在配风系统的进气旋流和燃烧室高温的作用下,燃油快速蒸发并与空气混合成可燃混合气燃烧,属于预混燃烧方式。加热器通常以水或空气作为换热介质,前者称为水暖式加热器,后者称为风暖式加热器。1.2.2.2独立式加热器的组成不论独立式加热器的供油方式或传热方式是哪一种,其一般都是由五大系统组成:供油系统、燃烧系统、配风系统、换热系统和控制系纠7l【8】。 5供油系统的作用是将燃料以喷雾或燃油蒸汽的形式提供到燃烧室中。燃烧系统是燃油和空气混合及燃烧的场所,由燃烧室和点火系统组成。燃烧室的大小因功率和供油方式的不同而不同。点火系统的作用是在加热器启动时点燃可燃混合物。配风系统的作用是为加热器提供燃烧所需的空气,使空气进入燃烧室时有一定的紊流度和速度,并且配合燃烧室的形状、燃烧方式来优化组织燃烧,‘保证燃烧的稳定性和完全性。换热系统的作用是将燃烧产生的热量传递到换热介质中去。换热介质将热量传递到应用场合。控制系统的功能是控制加热器的点火熄火过程,实现加热器的过热保护,并控制加热场合、燃烧室及换热介质的温度水平19】。1.2.2.3汽车加热器系统的布置汽车加热器的采暖系统由加热器、管路、除霜器散热器(水暖式)或者热风口(风暖式)组成。就水暖式加热器而言,一般是由两种布置:与发动机冷却系统串联和独立式。串联方式可以实现发动机的预热,也可以充分利用发动机的余燃,有一定的节能优势。独立方式无法实现对发动机的预热,但是控制较为简单,无需控制阀门进行管路流动的切换。作为提供除霜装置的热源,一般情况下汽车加热器在水暖式暖风装置的出3播放器加载中，请稍候...
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浏览：13次P0031 - Oxygen (A/F) Sensor Heater Control Circuit Low (Bank 1 Sensor 1)
OBD-II Trouble Code Technical Description
Generic: Oxygen (A/F) Sensor Heater Control Circuit Low (Bank 1 Sensor 1)
Nissan: Heated oxygen sensor (HO2S) 1 Bank 1 - heater voltage low
What does that mean?
A P0031 DTC (diagnostic trouble code) refers to the O2 sensor (oxygen sensor)
located on
of the catalytic converter. There is also an oxygen sensor behind the converter
which is Sensor #2.
This O2 sensor #1 may also be refered to as an air/fuel ratio sensor since
on some vehicles it is. It detects the amount of oxygen in the exhaust gas compared
to the outside air and then vehicle's computer adjusts the air/fuel ratio going
into the engine. The sensor is less effective when the exhaust gas temperature
is low, so it includes a heater which is activated to help get better readings
from the A/F O2 sensor. Essentially this P0031 code means that the resistance
of the heater circuit is lower than normal. In most cases, that resistance level
must fall below 0.8 A to trigger the DTC code.
Note, this code is very similar in nature to , ,
Potential Symptoms
Most likely you'll not notice any symptoms other than the MIL (malfunction
indicator lamp, a.k.a. the check engine light) will illuminate.
A P0031 DTC trouble code may be caused by one or more of the following:
A short or open in the heater circuit in the sensor
A failed O2 sensor heater
Wiring/connectors broken/frayed leading to sensor and/or relay
Failed PCM/ECM
Possible Solutions
To fix a P0031 DTC code, you'll need to do a proper diagnosis. To do that,
you'll want to inspect the wiring and connectors leading to the sensor. Also
if equipped with a heater relay and fuse, you'll want to check those as well.
Use a digital volt ohm meter to:
check for 12 volts at the heater circuit feed (hint: unplug the sensor and
check at the wiring connector to do this measurement)
check the ground circuit for continuity
measure the resistance of the heater circuit (done on the sensor itself)
measure the resistance and voltage of the wiring
Refer to a service manual for the correct specifications (volts, ohms) for
your vehicle. On some Toyota vehicles this code is triggered when the resistance
of the heater circuit is below 0.8 A.
With that said, a common fix for this DTC is to replace the air/fuel (O2 oxygen)
sensor #1 on bank 1.
Please keep in mind that OEM (original equipment) replacement sensors are recommended
(from the dealer). Aftermarket sensors can be less reliable and of poorer quality
(not always, but more often). There's also a chance that replacement parts for
the P0031 code may also fall under a federal emissions warranty (check with
your dealer to see if it's covered).
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Immediately checked for loose gas cap as I had just filled up, but light did not go off.
Vehicle was running fine.
Drove 250 miles and stopped at AAA garage to check for code. Came up with P0031 HO2S, Heater Control Circu...&2008 dodge ram
4x4 6.7L diesel. Changed o2 from a p0031 code, bank 1/1.
CEL check engine light still on but no code after turning ignition switch 3 times....&Hi there! I bought my own OBD II reader and these were the three codes that showed up. P0031, P0442, P2097. My main question is if they're related and if I need to worry about fixing anything soon.
Further analysis: The P0442 code is not a gas cap problem, so I'm assuming it's a small leak, but I ...&My SES light is on and my OBDII scanner pulled P0031, P0037, P0051, P0057 all 4 O2 sensors heater circuit low.
I replaced bank one sensor one, cleared the codes. The car starts up and drives without the SES light on until the car gets shut off and then the next time it starts, the light is back on ...&
Need more help with a p0031 code?
If you still need help regarding the P0031 trouble code, please .
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