发动机电加热器件选型以及布置设计

来源：汽车电器作者：佚名 2018-01-09 09:34:18

    2 电加热催化转化器
    冷起动阶段，催化转化器的温度低，尚未达到催化器工作的设定温度，这一阶段排出的尾气基本上没有经过净化。电加热就是在催化器内增加电热丝，发动机未起动前，通过释放蓄电池能量，把催化器加热到适当的温度，达到催化转化器的温度，再进行冷起动，这样就能很好地降低排放的CO和HC，从而达到排放要求。
    2.1电加热的基本原理
    保持催化器的位置不变，通过电加热的方式对催化器进行前处理，使催化器在较低的排放温度时就起到催化作用，电加热催化器一般要求1～2 kW能量在20～40s的时间内就可减少发动机的冷起动排放。
    电加热一般采用电热丝，但是电加热的功率很大，耗能很多。如果单纯靠一块蓄电池提供能量，加热完成后，可能导致车辆无法起动。初步考虑增加辅助蓄电池，专门用于电加热。
    2.2电加热系统组成部件
    电加热系统由辅助蓄电池、大电流继电器、熔断丝、电加热器（集成于催化转化器）、导线、电加热器控制（集成于发动机ECU）组成。

    2.3具体方案设计
    2.3.1电加热电路原理的设计
    2.3.1.1辅助蓄电池选择
    辅助蓄电池专门用于催化转换电加热使用。辅助电池容量选取太大，不但造成能量浪费，成本相应增加，质量体积也会相应增大，给蓄电池布置增加难度；容量选取太小，会使加热效果差，达不到降低排放的效果。因此辅助蓄电池的选取至关重要。
    2.3.1.2辅助蓄电池种类、容量
    要求：蓄电池要求放电电流大，放电迅速，铅酸启动型电池在短时间内可提供强大的电流，内阻小，价格低。所以初步选取铅酸蓄电池作为辅助电池。
    1）容量选取：蓄电池的容量是指在允许的放电条件下所输出的电量。根据
                      Q=1×t（1）
    式中：Q----蓄电池的容量，Ah; I----蓄电池的放电电流，A; t----蓄电池的放电时间，h，要求放电20～40s，取40 s
            I1=（P/Uo）×（U1/Uo）（2）
    式中：P----电加热器的额定功率，1 200 W ;U0----额定电压，U0=12 V; U1----电加热器的工作电压，12.5 V; I1----电加热器的实际电流。
    由式（2）得出I1=105 A。
    由于电路上有电阻及蓄电池有内阻存在，故蓄电池的放电电流应该大于电加热器的电流，即I>I1=105 A，所以蓄电池的容量大于该温度下蓄电池的放电容量，即Q=I×t>I1×t，Q>105电池的容量大于该温度下蓄电池的放电容量。
    2）蓄电池的容量与放电电流、放电终止电压以及电解液温度有关。冷起动时，放电深度按20％计算，则Q>1.2/0.2=6 Ah。
    3）辅助蓄电池参数：铅酸蓄电池标称电压12 V、标称容量6 Ah、输出最大电压12.5 V。
    由2）可知，电加热器的工作电流105 A，电流很大，普通开关无法直接控制，根据设计需求，必须加装继电器。
    2.3.1.3加装继电器
    1）继电器选择。汽车电源电压等级一般12 V、要求线圈工作电压12V，触点长时间工作电流100 A、最大电流≥100 A。一般布置在发动机舱，环境温度选80℃。
    2）厂家提供的大电流继电器资料如图2～图6所示。