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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计目 目 目 目 录 录 录 录摘要 .A .第 1 章 绪 论 . 课题研究前景 . 国内外研究现状 . 课题研究主要内容 . 章 车用加热器简介 . 车 用加 热器 工作 原理 . 车 用加 热器 的分 类 . 车 用加 热器 的用 途 . 加 热器 在汽 车上 的安 装 . 热器 的发 展趋 势 . 章 黄海客车加热器功率的匹配计算 . 车内空气升温所需加热器的功率 . 发动机冷起动斫需加热器的功率 . 加热器功率的确定 . 冷起动所需时间的计算和验证 . 本章小结 . 章 加热器燃烧室配风及水泵、油泵的选取 . 燃烧室配风原则 . 燃烧稳焰原理及措施 . 助燃空气调整 . 水泵的选择原则 . 油泵的选取原则 . 本章小结 . 章 喷油嘴参数确定及点火方式分析 . 喷油嘴的几种类型 . 不同喷油嘴的性能对比 . 不同喷油椎体、喷油椎角对比 . 点火方式分析 . 本章小结 . 章 燃烧污染物的生成机理及防护措施 . 主要污染物及危害 . 污染物生成机理 .成机理 .成机理 . 污染物减排措施 . 本章小结 . 章 车用加热器的改进与提高 . 尾气换热器 . 尾气换热器的设计方案 . 尾气换热器对加热器产生的影响分析 . 换热管的设计与改进分析 . 本章小结 . 章 结 论 . . 第 第 1 章 章 章 章 绪 绪 绪 绪 论 论 论 题研究前景随 着 社会 的 不 断 发展 ， 人 们 对乘 坐 汽 车 的舒 适 性 、 安全 性 要 求 越来 越 高， 作 为 独 立热 源 的 加 热器 得 到 了 越来 越 广 泛 的应 用 。 在 我国 东北 和 西北 寒 带 地 区， 冬 季 室 外温 度 一 般 会达 到 零 下 十几 度 甚 至 零下 几十 度 。在 这 样 的 低温 下 ， 入 进车 后 会 感 到很 不 适 ， 人们 往 往 会 启动 汽车 让 发动 机 怠 速 运转 来 进 行 取暖 。 然 而 随着 燃 油 价 格和 燃 油 税 的大 幅度 上 升， 人 们 不 得不 考 虑 减 少燃 油 消 耗 ，特 别 是 减 少发 动 机 不 必要 的怠 速 运转 。 车 用 燃油 加 热 器 正好 满 足 了 这一 需 求 ， 无论 是 在 驻 车发 动机 关 闭期 间 还 是 在行 车 期 间 加热 器 均 可 为车 辆 提 供 适宜 的 温 度 。车 用加 热 器不 仅 可 以 在冬 季 或 寒 冷地 区 进 行 车内 取 暖 ， 还可 以 对 汽 车驾 驶室 前 窗玻 璃 进 行 除霜 ， 并 且 在汽 车 低 温 冷起 动 时 预 热发 动 机 等 。加 热器 的 取暖 、 除 霜 功能 提 高 了 乘车 的 舒 适 性和 行 车 安 全性 。 低 温 环境 下预 热 发动 机 ， 则 解决 了 低 温 起动 难 、 起 动慢 的 问 题 ，同 时 还 能 有效 地降 低 低温 冷 起 动 过程 的 排 放 ，减 少 发 动 机冷 起 动 磨 损、 延 长 发 动机 使用 寿 命、 提 高 发 动机 燃 油 经 济性 等 。 基 于以 上 种 种 优点 ， 加 热 器得 到了 迅 猛发 展 。 目 前， 欧 美 日 等发 达 国 家 生产 的 各 种 汽车 以 加 热 器作 为必 备 的附 属 系 统 。夏 天 开 空 调， 冬 天 就 供暖 气 。 我 国加 热 器 市 场虽 未完 全 成熟 ， 但 有 越来 越 多 的 公交 车 、 中 高档 客 车 、 甚至 轿 车 都 装配 了加 热器 产品 。目 前 国内 加 热 器 的市 场 状 况 ，仍 然 是 以 客车 和 城 市 公交 车 以 及 军事 用 车配 套 为 主 。在 此 领 域 内， 对 加 热 器热 功 率 的 要求 呈 越 来 越大 的趋 势 ， 热 功率 在 15的 加热 器订 货量 大幅 上升 。 当 功率 超过 15 由于 油 量 比 较大 ， 雾 化 不良 就 会 出 现冒 黑 烟 和 集油 网 烧 损 严重 等问 题 ，离 心 雾 化 式和 蒸 发 雾 化式 加 热 器 已不 能 满 足 大功 率 加 热 器的 技哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计术 要 求。 喷 雾 雾 化式 加 热 器 由于 燃 油 跟 空气 混 合 充 分， 燃 烧 完 全， 热效 率 高， 有 害 排 放少 ， 所 以 要重 点 研 究 喷雾 雾 化 加 热器 来 满 足 大功 率加 热的 需要 。 内外 研究 现状1 . 2 . 1 国外 加热器研 究现状在 欧 美发 达 国 家 ，车 用 加 热 器已 成 为 汽 车的 标 准 配 置。 现 在 国 外的 加 热器 技 术 已 经发 展 到 较 高的 水 平 。 德国 、 美 国 、日 本 等 都 有专 业的 加 热 器 公司 及 系 列 产 品 。例 如 德 国 司 和 司 ，日 本的 三国 等。德 国 的 司 是 一家 具 有 百 年 历 史 的跨 国 企 业 ， 是 世界 汽车 零部 件 百强 企 业之 一 。 司自 1952年 设计 发 明第 一 台用 于客 车发 动 机的 独 立的 汽 车采 暖 系统 后 ， 明 了 用于 轿 车上 的 泊车 加热 ( 1999年 又推 出 了应 用 于卡 车 上的 加 热器 空 调系 统 。 司加 热 器自 动 化程 度 很高 ， 其 列产 品 采用 单 片 机 集中 控 制 ， 可以 实 现 自 动换 档 和 自 动诊 断 检 测 ，从 而可 以 提 高 乘 坐 舒 适 性 ， 降 低 驾 驶 员 疲 劳 。 在 产 品 的 小 巧 美 观 方 面 取得 了 突破 ， 其研 制 的 000 S 气 暖加 热 器的 外 型尺 寸仅 317 120 外壳 由塑 料制 成， 轻巧 别致 。德 国 司 是 一家 以 发 动 机 尾 气 处理 与 汽 车 采 暖 系统为 主的 跨国 企业 ， 也 是世 界汽 车零 部件 百强 企业 之一 。 其 早在 1993年就 与 国内 的 河 北 宏业 公 司 合 作， 共 同 开 发了 一 系 列 加热 器 产 品 。目 前已 拥有 8 L 、 多个 系列 十几 种加 热器 产品 。作 为世 界领 先的 车用 加热 器生 产厂 ， 建有 专门 的 研究 中 心 ， 在燃 烧 技 术 ，噪 音 控 制 ，温 度 自 动 化控 制 及 排 放水 平等 方面 具有 很多 成熟 的经 验和 成果 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计1 . 2 . 2 国内 加热器研 究现状我 国的 车 用燃 油 加热 器 与欧 美 相比 起 步较 晚 ， 1965年 才开 始 国内第 一 台加 热 器 的 研制 。 由 于 我国 汽 车 工 业整 体 技 术 水平 较 低 ， 生产 厂家 对 加热 器 技 术 的投 入 较 少 ，因 此 在 技 术方 面 长 期 落后 于 发 达 国家 。国 内 企业 为 了 提 高自 身 的 技 术水 平 和 研 发能 力 ， 不 断地 开 展 与 国内 高校 的 合作 ， 共 同 进行 车 用 加 热器 的 开 发 与研 究 。 其 中河 北 宏 业 与山 东大 学合 作， 北京 京威 与长 安大 学合 作 。长 安 大学 在 降 低 加热 器 工 作 噪音 、 提 高 点火 性 能 以 及排 放 水 平 等方 面 进行 了 相 关 的研 究 。 长 安大 学 与 北 京京 威 还 合 作开 发 出 了 体 型 车用 加 热 器 以及 积 燃 料 加热 器 。 山 东大 学 与 河 北宏 业 经 过 多年 的研 制 开发 目 前 已 成功 开 发 了 小功 率 的 蒸 发雾 化 式 燃 油加 热 器 、 大功 率的 喷 雾雾 化 式 液 体型 燃 油 加 热器 。 其 中 具有 自 主 知 识产 权 的 体加 热 器 填 补了 国 内 在 轿车 、 微 型 车及 工 程 车 等汽 车 上 应 用的 空白 。该 加热 器设 计水 平为 国际 先进 , 国 内首 创。虽 然 现阶 段 我 国 的车 用 加 热 器市 场 还 远 没有 成 熟 ， 市场 规 模 也 远没 有 欧洲 市 场 大 。但 各 中 外 加热 器 厂 家 已开 始 末 雨 绸缪 ， 积 极 布局 中国 市场 。 目 前我 国国 内生 产加 热器 的厂 家主 要 有河 北宏 业 、 北 京京 威 、河 北南 风三 家企 业 。 和 外资 品牌 相比 ， 国 产车 用加 热器 产品 性价 比高 在 本 土市 场 具 有 比较 大 的 价 格比 较 优 势 。河 北 宏 业 公司 依 托 多 年的 技术 积 累， 凭 借 价 格优 势 ， 逐 渐开 始 在 市 场上 发 力 。 据统 计 河 北 宏业 占据 了国 内 加热 器 市场 65 的份 额 ，拥 有 中通 、 宇通 和 黄海 汽 车加 热 器 的 订单 ， 苏 州 金龙 加 热 器 80 的 订单 ， 厦 门 金龙 加 热 器60 的 订单 。 除 此 之外 ， 河 北 宏业 还 积 极 拓展 海 外 市 场， 连 续 三 年参展 俄 罗斯 车 展 ， 越来 越 多 的 加热 器 出 口 到俄 罗 斯 、 新西 兰 等 国 家。 价格 是把 “ 双 刃剑 ” ， 国内 加热 器厂 家依 靠价 格优 势取 得 了市 场的 成功 。但 价 格优 势 不 等 于核 心 竞 争 力， 国 产 加 热器 的 定 价 已经 偏 低 ， 有些 型哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计号 的产 品利 润率 甚至 降到 了 1 ， 再 降价 空间 不大 ， 甚 至有 可能 随着 原材 料 价格 的 上 涨 而上 涨 。 目 前中 国 产 品 的可 靠 性 、 稳定 性 还 没 有得 到国 际市 场的 普遍 认可 ， 中 国企 业应 该居 安思 危 ， 在 技术 创新 上下 苦功 ，进 一步 提高 自身 的核 心竞 争力 。1 . 2 . 3 国内 外的技术 差距(1)控 制系 统方 面 ： 国 外的 控制 电路 的集 成化 程度 较高 ， 且 防护 措施 较 好 德 国 韦 巴斯 托 公 司 研制 的 加 热 器的 控 制 电 路扳 全 部 采 用集 成电 路 ，且 外 面 有 一个 防 水 涂 层， 可 靠 性 较高 。 而 国 内某 些 产 品 的控 制电 路 仍然 采 用 了 很多 接 插 件 ，结 构 较 复 杂， 不 便 于 拆装 ， 可 靠 性也 较差 。 在控 制 系 统 的智 能 化 方 面， 也 有 待 提高 。 应 该 采用 先 进 的 传感 器技 术和 电子 信息 技术 ，进 一步 提高 加 热器 的自 动化 水平 。(2)结 构布 置方 面 ： 与 国外 产品 相比 ， 国 内产 品在 结构 的简 单紧 凑和 轻 巧方 面 还 有 很大 的 发 展 空间 。 应 该 不断 采 用 新 型轻 质 材 料 如合 成塑 科 等， 尽 量 用 整体 压 铸 部 件代 替 装 配 件和 焊 接 件 。这 些 要 求 将随 着我 们的 机械 制造 水平 的提 高而 得以 实 现。(3)燃 烧排 放方 面 ： 国 内研 制的 加热 器总 体排 放不 高 ， 但 部分 产品（ 尤 其是 蒸 发 雾 化式 ） 存 在 燃烧 室 积 炭 的现 象 ， 热 效率 也 有 一 定的 提高 空 间。 今 后 需 要在 助 燃 空 气流 动 组 织 和燃 油 雾 化 方面 不 断 改 进， 如合 理 高效 的 助 燃 空气 导 流 结 构， 各 级 进 气孔 的 布 置 方案 ， 研 究 新的 燃油 雾化 方法 等。(4)另 外还 可以 改进 换热 器的 结构 ， 通 过提 高高 温燃 气与 换热 介质（ 水 或者 空 气 ） 的换 热 效 率 来提 高 加 热 器的 总 体 热 效率 。 换 热 器的 结构 改 进主 要 包 括 换热 片 的 形 状和 布 置 方 式， 但 燃 气 在其 中 的 流 动阻 力不 能太 大， 否则 排气 不畅 ，导 致燃 烧 恶化 。总 之 ，提 高 燃 烧 器的 燃 烧 效 率和 降 低 排 放关 键 要 在 燃烧 器 结 构 和哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计燃 油 雾化 混 合 上 做文 章 ， 以 上各 方 面 有 望借 助 于 新 兴的 数 值 模 拟技 术结 合 先进 的 试 验 手段 较 快 地 实现 ， 本 次 的汽 车 加 热 器燃 烧 器 设 计和 燃烧 雾化 结构 分析 及改 进就 是遵 循这 样 一种 思路 完成 的。 题主 要研 究内 容本 设 计基 于 河 北 宏业 燃油 加 热 器 为研 究 对 象 。首 先 对加 热 器进 行 了 原 理分 析 ， 并 对黄 海 客 车 车厢 热 负 荷 计算 合 理 匹 配加 热器 ， 以 摸清 这些 因素 对加 热器 性能 的影 响 ， 合 理选 择水 泵 、 高 压油 泵 、合 理 的进 风 量 ， 然后 对 加 热 器进 行 了 尺 寸调 研 分 析 ，换 热 管 的 方案 分析 ； 设计 了 不 同 规格 的 尾 气 换热 器 并 进 行了 试 验 ； 对不 同 情 况 的加 热器 安 装方 案 进 行 分析 ； 对 油 嘴分 别 进 行 了不 同 喷 油 角度 、 不 同 喷油 锥体 、 不同 喷 油 量 的分 析 ， 优 化它 们 对 加 热器 性 能 的 最佳 影 响 情 况。 最后 对加 热器 所产 生的 燃烧 污染 物进 行 分析 处理 提出 建议 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计第 2 章 车用加热器简介车 用 加热 器 历 经 近百 年 的 发 展， 经 历 了 几个 不 同 的 发展 阶 段 ， 从最 初 的余 热 式 到 现在 的 独 立 燃烧 式 ， 产 品种 类 越 来 越丰 富 ， 技 术也 越来 越 先进 。 汽 车 供暖 设 备 按 所使 用 的 热 源可 分 为 ： 非独 立 式 供 暖系 统和 独 立式 供 暖 系 统。 非 独 立 式供 暖 系 统 也称 余 热 式 供暖 系 统 ， 热量 来自 于汽 车发 动机 的冷 却热 水或 废气 。 独 立式 供暖 系统 （ 即 汽车 加热 器 ）的 工 作独 立 于 发 动机 ， 有 自 己单 独 的 供 风、 供 油 和 控制 装 置 。 目前 ，国 内加 热器 也逐 渐成 熟， 形成 了多 个 品牌 ，多 种系 列的 产品 。加 热器 工作 原理车 用加 热器 主要 由五 部分 组成 ， 包 括 ： 控 制系 统 、 燃 料供 给系 统 、配 风系 统、 燃烧 系统 和热 交换 系统 。控 制 系统 的 功 能 是通 过 着 火 传感 器 、 水 温传 感 器 等 各种 传 感 器 的信 号 ，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 受热 体、 燃烧 室及 换热 介质 的温 度 燃 料 供给 系 统 的 作用 是 通 过 油泵 将 燃 料 以喷 雾 或 燃 油蒸 汽 的 形 式提 供到 燃烧 室中 。配 风 系统 主 要 由 风扇 和 电 机 组成 ， 其 作 用是 配 合 燃 烧室 的 形 状 以及 燃 料燃 烧 方 式 ，提 供 助 燃 空气 ， 使 空 气在 进 入 燃 烧室 时 具 有 一定 的速 度和 紊流 度来 优化 组织 燃烧 ，保 证 燃烧 的稳 定性 和连 续性 。燃 烧 系统 是 燃 料 和空 气 混 合 并燃 烧 的 场 所， 由 燃 烧 室和 点 火 装 置组 成 。燃 烧 室 的 结构 及 大 小 因功 率 和 燃 料供 给 方 式 的不 同 而 不 同 点火 装 置（ 一 般 是 点火 电 极 ） 的作 用 是 在 加热 器 起 动 时迅 速 点 燃 可燃 混合 物。换 热 系统 作 为 加 热器 的 重 要 组成 部 分 ， 其作 用 是 将 燃料 燃 烧 产 生的 热 量传 递 到 换 热介 质 中 。 换热 介 质 再 通过 管 路 将 热量 释 放 到 应用 场合 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计工 作 过程 ： 加 热 器启 动 时 ， 风扇 电 机 和 水泵 电 机 接 通电 源 ， 带 动助 燃 空气 风 扇 和 循环 水 泵 转 动， 同 时 油 泵开 始 给 加 热器 供 油 ， 油在 燃烧 室 进口 处 雾 化 并与 从 助 燃 空气 进 口 进 入的 空 气 混 合， 由 点 火 电极 点火 燃 烧， 着 火 传 感器 将 信 号 传递 给 控 制 器， 加 热 器 开始 正 常 工 作， 产生 的 高温 燃 气 在 燃烧 室 尾 端 折返 180 度 后 进入 热 交 换 体与 燃 烧 器 之间所 形 成的 环 形 空 间， 与 热 交 换体 中 换 热 介质 换 热 。 若是 空 气 加 热器 ，则 空 气吸 热 后 直 接进 入 车 厢 供暖 ： 而 对 于液 体 加 热 器， 热 水 还 要进 入另 外 的换 热 器 将 热量 传 递 给 空气 后 供 车 厢取 暖 和 除 霜用 。 整 个 加热 器的 运行 过程 由单 片机 内设 定的 控制 程 序控 制。加 热 器控 制 ： 针 对加 热 器 实 际运 行 中 的 各种 工 况 ， 设定 了 单 片 机中 的 加热 器 控 制 程序 。 加 热 器的 运 行 控 制包 括 开 机 程序 、 过 热 保护 、故 障停 机和 正常 关机 四个 方面 。(1)开 机程 序按 下 开机 按 钮 ， 加热 器 启 动 ，风 扇 和 水 泵工 作 ， 控 制器 检 测 各 元件 工 作是 否 正 常 ，如 发 现 任 何故 障 则 点 火过 程 停 止 ，并 通 过 燃 烧指 示灯 报 警， 用 户 可 根据 指 示 灯 闪烁 的 情 况 对照 说 明 书 对加 热 器 故 障进 行判 断 并予 以 排 除 。如 若 点 火 成功 且 着 火 传感 器 探 测 到火 焰 稳 定 后， 点火 电极 停止 跳火 ，燃 烧指 示灯 亮， 加 热器 进入 正常 工作 状态 。(2)过 热保 护加 热 器正 常 工 作 时， 对 于 液 暖加 热 器 ， 通过 安 装 在 水腔 中 的 温 度传 感器 对加 热器 进行 过热 保护 一 般 情况 下设 定水 温不 超过 800 ， 当水 温超 过这 一数 值时 ， 温 度传 感器 将信 号传 递给 控制 器 ， 加 热器 停机 ，而 当水 温低 于 650 时 加热 器又 会自 动重 新启 动 。 如 果因 为水 路循 环不畅 而引 起加 热器 过热 ， 过 热传 感器 动作 ， 供 油中 断 ， 加 热器 故障 停机 。(3)故 障停 机加 热 器 运 行 过 程 中 出 现 故 障 自 动 熄 火 ， 控 制 程 序 会 自 动 重 新 点火 ； 当 加热 器的 工作 电压 偏离 正常 范围 （ 一 般为 24V） 时 ， 加 热器 会停哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计机 并 报警 ； 加 热 器运 行 时 如 果控 制 器 检 测到 某 一 元 件不 正 常 时 ，也 会自 动停 机并 通过 故障 指示 灯报 警(4)正 常关 机在 需要 停机 时按 下关 机开 关 ， 首 先是 油泵 停止 供油 ， 而 风扇 电机和 水泵 继续 运行 ， 带 动风 扇继 续供 风和 水路 循环 ， 直 到加 热器 冷却 后 ，系 统彻 底停 止运 行 ， 燃 烧指 示灯 熄灭 ， 整 个延 时过 程大 约持 续 3 分 钟 。加 热器 的分 类(1)按 燃烧 燃料 分按 照加 热器 使用 的燃 料可 将加 热器 分 为燃 油加 热器 、 燃 气加 热器 、燃 油 燃气 双 燃 料 加热 器 。 燃 油加 热 器 主 要以 汽 油 或 柴油 为 主 ， 燃气 加热 器主 要以 压缩 天然 气或 液化 石油 气 为燃 料。(2)按 换热 介质 分车 用 加热 器 按 照 换热 介 质 的 不同 可 以 分 为气 暖 加 热 器和 液 暖 加 热器 两 类。 液 暖 加 热器 主 要 以 循环 水 作 为 换热 介 质 ， 水暖 式 加 热 器与 发动 机 的冷 却 水 管 路、 空 调 中 的暖 风 芯 子 的水 路 相 通 ，不 仅 可 作 为车 厢采 暖 除霜 用 ， 而 且可 以 预 热 发动 机 、 润 滑油 ， 有 利 于低 温 条 件 下的 发动 机 起动 ； 气 暖 加热 器 一 般 采用 空 气 作 为换 热 介 质 ，气 暖 加 热 器的 换热 器 结构 比 水 暖 加热 器 的 复 杂， 内 表 面 和外 表 面 均 布满 翅 片 状 的换 热片 ， 可将 被 加 热 的空 气 直 接 送往 受 暖 区 域， 其 最 大 特点 是 供 暖 迅速 及时 ， 可适 用 于 野 外作 业 取 暖 之用 。 气 暖 加热 器 主 要 用于 对 空 气 分布 质量 要 求不 高 的 商 用车 辆 如 中 巴车 、 卡 车 、货 车 、 工 程车 ， 尤 其 是长 途货 运车 等。(3)按 燃烧 室燃 油雾 化方 式分按 照 燃油 雾 化 方 式， 又 可 将 加热 器 分 为 蒸发 雾 化 式 、离 心 雾 化 式和 喷雾 雾化 式三 类。喷 雾 式采 用 高 压 油泵 通 过 喷 嘴将 燃 油 以 油雾 的 形 式 喷入 燃 烧 室 ，哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计雾 化 后的 细 小 液 滴通 过 蒸 发 扩散 参 与 燃 烧。 与 其 他 雾化 方 式 相 比， 喷雾 雾 化的 燃 烧 速 度快 ， 效 率 高， 因 此 喷 雾雾 化 式 主 要应 用 在 大 功率 的加 热 器上 ， 目 前 国外 的 汽 车 加热 器 多 采 用这 种 方 式 。缺 点 是 小 流量 高压 油 泵制 造 困 难 且喷 油 孔 过 细容 易 堵 塞 ，同 时 加 热 器的 体 积 、 重量 和成 本也 会因 此增 加。离 心 式采 用 低 压 油泵 将 燃 油 滴落 到 高 速 旋转 的 甩 油 盘上 ， 利 用 离心 力 将燃 油 雾 化 并与 空 气 混 合燃 烧 。 离 心式 加 热 器 由于 离 心 雾 化油 滴较 大 ，且 部 分 油 滴先 甩 到 甩 油盘 外 围 的 石棉 网 上 ， 再蒸 发 参 与 燃烧 ，因 此 其燃 烧 室 单 位体 积 的 热 功率 会 低 于 喷雾 式 加 热 器， 离 心 式 适合 于12 一 24等 热功 率的 加热 器 。 同 时油 滴直 径受 到甩 油盘 的转 速影响 ， 容 易随 电机 转速 而产 生波 动 ， 从 而导 致加 热器 的工 作状 态不 稳定 ，存 在低 温启 动困 难和 排放 较高 等问 题 ，应 用较 少。蒸 发 雾化 式 加 热 器的 结 构 比 较简 单 ， 一 般采 用 流 量 很小 的 低 压 电磁 泵 将燃 油 输 送 到燃 烧 室 头 部的 燃 油 吸 附网 上 ， 燃 油受 热 蒸 发 后被 助燃 空 气卷 吸 进 燃 烧室 参 与 燃 烧。 缺 点 是 热功 率 较 小 ，同 时 由 于 蒸发 混合 不均 匀 ， 局 部燃 油过 浓 ， 容 易将 燃油 吸附 网堵 死并 导致 燃烧 室 积炭 。加 热器 的用 途(1)低 温起 动柴 油发 动机 在低 温环 境中 冷起 动比 较 困难 ， 在 时 采用 常规 手段 几乎 不能 起动 ， 而 装配 加热 器后 可保 证发 动机 在 低 温环 境下 顺利 可 靠地 起 动 ， 这对 于 冬 季 或高 原 严 寒 地区 的 车 辆 起动 具 有 重 要的 意义 。 发动 机 经 加 热器 预 热 后 ，可 提 高 气 缸、 活 塞 、 活塞 环 及 各 摩擦 副和 机油 温 度， 由 此能 大 大降 低 启动 阻 力。 例 如在 时 ， 发动 机预 热后 其发 动机 的热 态启 动阻 力 矩为 220N m ， 而 进行 冷启 动时 的阻 力 矩则 为 热 态启 动 时 发 动机 的 阻 力 矩下 降 32%， 启 动转 速增 加 20r/因被 预热 的机 体对 所进 冷空 气也 有 一定 的加 热作 用 ， 从哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计而 提 高了 缸 内 气 体压 缩 终 了 的温 度 和 压 力： 另 外 ， 加热 器 还 可 以加 热蓄 电 池， 从 而 提 高蓄 电 池 的 输出 功 率 ， 以增 加 起 动 电机 的 启 动 力矩 ，提 高 发动 机 启 动 转速 。 总 之 ，装 配 加 热 器对 发 动 机 预热 后 ， 发 动机 在低 温条 件下 的启 动较 为容 易。(2)采 暖采 暖 是加 热 器 的 主要 用 途 ， 是加 热 器 研 制的 初 衷 ， 在低 温 或 潮 湿阴 冷 环境 中 ， 车 辆运 行 时 需 要向 车 厢 内 供暖 ， 一 些 专用 运 输 车 也需 配置 保 温设 施 ， 由 于加 热 器 的 体积 小 ， 结 构紧 凑 ， 热 效率 高 ， 因 此采 用独 立 式燃 油 加 热 器是 最 佳 选 择。 目 前 加 热器 主 要 用 于轿 车 ， 客 车， 以及 花 卉、 鲜 活 鱼 类等 的 运 输 车。 此 外 ， 可结 合 特 殊 用途 的 需 要 ，将 加热 器应 用到 军事 灭菌 车 、 救 护车 等车 辆上 ， 同 时还 可为 野外 帐篷 供暖 ，由 于体 积小 适合 单兵 携带 ，因 此在 军 事上 有着 广泛 的应 用前 景。(3)除 霜冬 季 当环 境 温 度 较低 时 ， 车 内由 于 人 呼 吸等 原 因 产 生的 温 度 相 对较 高 的水 蒸 汽 容 易使 汽 车 驾 驶室 前 风 挡 玻璃 处 结 霜 ，影 响 司 机 视线 ，导 致 交通 事 故 的 发生 。 加 热 器提 供 的 热 气可 以 使 前 风挡 玻 璃 处 形成 一道 热风 幕， 防止 霜的 形成 ，提 高驾 驶 的安 全性 。(4)减 少机 件之 间的 摩擦 力， 延缓 零件 损 坏发 动 机启 动 磨 损 主要 由 分 子 机械 磨 损 和 腐蚀 机 械 磨 损引 起 。 分 子机 械 磨损 指 金 属 表面 相 互 接 触， 发 生 相 当运 动 时 在 金属 零 件 表 面发 生的 类 似于 金 属 切 削的 磨 损 。 腐蚀 一 机 械 磨掼 是 指 发 动机 在 低 热 状态 工作 ， 水蒸 汽 凝 结 在气 缸 壁 上 ，其 中 溶 有 的酸 气 引 起 的磨 损 发 动机 预热 后 ，能 够 缩 短 形成 油 膜 润 滑所 需 的 时 间， 使 分 子 机械 磨 损 量 减小 。另 一 方面 ， 对 发 动机 进 行 预 热后 ， 可 以 缩短 发 动 机 温度 升 高 所 需的 时间 ，从 而减 少了 腐蚀 机械 磨损 量。(5)降 低汽 车冷 起动 时的 有害 排放发 动 机冷 起 动 时 由于 气 缸 壁 和燃 烧 室 壁 面温 度 低 ， 燃油 雾 化 质 量哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计差 以 及多 个 循 环 后才 着 火 等 一系 列 因 素 ，使 得 发 动 机起 动 后 及 随后 一段 时间 内排 气中 有害 物 微粒 的捧 放浓 度比 正常 工作 时高 出 几十 倍 ，而 采 用 加 热器 预 热 后 ，能 够 提 高 缸壁 温 度 ， 改善 雾 化 质 量， 减少 着火 前的 空循 环次 数， 显著 降低 上 述污 染物 的排 放量 。器 在汽 车上 的安 装如 图 2 客 车中 的 加 热 器安 装 布 置 示意 图 。 水 暖式 加 热 器 有两种 布置 方式 ： 串 联式 和独 立式 。 串 联方 式不 仅可 以对 发动 机进 行预 热 ，又 可 以利 用 发 动 机的 余 热 ， 具有 节 能 优 势。 独 立 方 式不 能 对 发 动机 进行 预热 ，但 是控 制较 为简 单。 具体 安 装方 案详 见图 纸。图 2 热器 安装 布置 示意 器 的发 展趋 势当 前国 内外 燃油 加热 器的 发展 趋势 主 要表 现在 以下 几个 方面 :(l)燃 料方 面不 再是 单一 的燃 油加 热器 ， 开 始采 用排 放低 、 经 济性好 的 压缩 天 然 气 和液 化 石 油 气作 燃 料 。 目前 己 成 功 开发 出 燃 气 加热 器及 燃 气燃 油 两 用 加热 器 ， 但 相关 技 术 还 未成 熟 ， 所 以产 品 还 没 有投 入市 场(2)燃 烧 与 换 热 方 面 燃 烧 系 统 和 换 热 系 统 是 加 热 器 最 为 重 要 的 部分 ， 因此 提 高 加 热器 的 燃 烧 效率 与 换 热 效率 是 提 高 加热 器 整 体 热效 率的 最 有效 的 两 种 途径 。 在 提 高燃 烧 效 率 方面 ， 预 蒸 发燃 烧 是 一 种较 为哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计先 进 的燃 烧 方 式 。热 交 换 器 方面 ， 现 在 大多 数 加 热 器均 采 用 螺 旋式 水腔 进 行换 热 ， 因 加热 器 结 构 尺寸 的 限 制 使该 类 换 热 器换 热 面 积 受到 制约 ， 热量 损 失 较 大， 加 热 器 热效 率 较 低 ，因 此 提 高 热交 换 器 换 热效 率是 很有 意义 的工 作(3)控 制系 统方 面国 内加 热器 控制 电路 集 成化 程度 低 ， 而 且防 护措施 不 到位 ， 因 此 研制 结 构 简 单， 操 作 方 便， 便 于 拆 装， 可 靠 性 高的 控制 系 统十 分 重 要 。通 过 引 入 单片 机 为 控 制核 心 ， 目 前加 热 器 控 制器 已成 功 集成 了 远 程 遥控 启 动 、 工作 过 程 中 对进 、 出 水 温度 和 捧 气 温度 的实 时 监控 等 一 系 列功 能 。 但 是随 着 电 路 集成 化 程 度 的进 一 步 提 高， 应该 采 用先 进 的 传 感器 技 术 和 电子 信 息 技 术， 进 一 步 提高 加 热 器 的自 动化 水平 ，目 前国 外加 热器 厂商 在这 方 面做 了许 多研 究。(4)数 值 模 拟 技 术 的 应 用 起 初 在 加 热 器 的 研 制 的 过 程 中 往 往 采 用经 验 与试 验 相 结 合的 方 法 ， 先凭 借 经 验 设计 试 制 出 样机 ， 然 后 再对 样机 进 行试 验 ， 根 据试 验 的 情 况再 做 迸 一 步改 进 ， 最 后确 定 新 产 品的 结构 、 尺寸 等 各 项 技术 指 标 。 这种 研 发 模 式成 本 高 ， 并且 设 计 周 期长 ，一 旦 样机 出 现 问 题较 多 ， 就 要对 其 进 行 大幅 度 的 改 动， 甚 至 要 重新 制作 样机 ， 延 长了 产品 从设 计到 问世 的时 间 ， 不 利于 加热 器产 业的 发展 。近 年 来， 随 着 计 算机 技 术 的 不断 发 展 和 进步 ， 数 值 模拟 技 术 在 各个 工程 技 术领 域 得 以 应用 ， 对 新 产品 的 设 计 和完 善 有 重 要的 指 导 意 义。 采用 数 值模 拟 技 术 结合 试 验 的 方法 可 以 大 大降 低 新 产 品研 发 的 成 本， 缩短 设