在汽车上的安装加热器的发展趋势第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般车辆加热器功率的计算方法汽车加热器功率的计算方法车窗玻璃散热量车壁散热量室内空气温升所需热量小结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第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第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第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生成机理生成机理生成机理炭烟生成机理污染物减排措施本章小结第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第章结论致谢参考文献第章绪论.课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，热功率在以上的加热器订货量大幅上升。当功率超过时，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。.国内外研究现状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。例如德国公司和公司，日本的三国等。德国的公司是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。公司自年设计发明第台用于客车发动机的独立的汽车采暖系统后，年发明了用于轿车上的泊车加热，年又推出了应用于卡车上的加热器空调系统。公司加热器自动化程度很高，其系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也取得了突破，其研制的气暖加热器的外型尺寸仅，外壳由塑料制成，轻巧别致。德国公司是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。其早在年就与国内的河北宏业公司合作，共同开发了系列加热器产品。目前已拥有等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，和都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。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，年才开始国内第台加热器的研制。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液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.小型液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，苏州金龙加热器的订单，厦门金龙加热器的订单。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，有些型号的产品利润率甚至降到了，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，进步提高自身的核心竞争力。国内外的技术差距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，且外面有个防水涂层，可靠性较高。而国内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，进步提高加热器的自动化水平。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。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。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种思路完成的。.课题主要研究内容本设计基于河北宏业系列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。第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。.车用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。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。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。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．般情况下设定水温不超过，当水温超过这数值时，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。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般为时，加热器会停机并报警加热器运行时如果控制器检测到元件不正常时，也会自动停机并通过故障指示灯报警．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分钟。.车用加热器的分类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。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