哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)目 目 目 目 錄 錄 錄 錄摘要 .A .第 1 章 緒 論 . 課題研究前景 . 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 課題研究主要內(nèi)容 . 章 車用加熱器簡(jiǎn)介 . 車 用加 熱器 工作 原理 . 車 用加 熱器 的分 類 . 車 用加 熱器 的用 途 . 加 熱器 在汽 車上 的安 裝 . 熱器 的發(fā) 展趨 勢(shì) . 章 黃?？蛙嚰訜崞鞴β实钠ヅ溆?jì)算 . 車內(nèi)空氣升溫所需加熱器的功率 . 發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)斫需加熱器的功率 . 加熱器功率的確定 . 冷起動(dòng)所需時(shí)間的計(jì)算和驗(yàn)證 . 本章小結(jié) . 章 加熱器燃燒室配風(fēng)及水泵、油泵的選取 . 燃燒室配風(fēng)原則 . 燃燒穩(wěn)焰原理及措施 . 助燃空氣調(diào)整 . 水泵的選擇原則 . 油泵的選取原則 . 本章小結(jié) . 章 噴油嘴參數(shù)確定及點(diǎn)火方式分析 . 噴油嘴的幾種類型 . 不同噴油嘴的性能對(duì)比 . 不同噴油椎體、噴油椎角對(duì)比 . 點(diǎn)火方式分析 . 本章小結(jié) . 章 燃燒污染物的生成機(jī)理及防護(hù)措施 . 主要污染物及危害 . 污染物生成機(jī)理 .成機(jī)理 .成機(jī)理 . 污染物減排措施 . 本章小結(jié) . 章 車用加熱器的改進(jìn)與提高 . 尾氣換熱器 . 尾氣換熱器的設(shè)計(jì)方案 . 尾氣換熱器對(duì)加熱器產(chǎn)生的影響分析 . 換熱管的設(shè)計(jì)與改進(jìn)分析 . 本章小結(jié) . 章 結(jié) 論 . . 第 第 1 章 章 章 章 緒 緒 緒 緒 論 論 論 題研究前景隨 著 社會(huì) 的 不 斷 發(fā)展 ， 人 們 對(duì)乘 坐 汽 車 的舒 適 性 、 安全 性 要 求 越來(lái) 越 高， 作 為 獨(dú) 立熱 源 的 加 熱器 得 到 了 越來(lái) 越 廣 泛 的應(yīng) 用 。 在 我國(guó) 東北 和 西北 寒 帶 地 區(qū)， 冬 季 室 外溫 度 一 般 會(huì)達(dá) 到 零 下 十幾 度 甚 至 零下 幾十 度 。在 這 樣 的 低溫 下 ， 入 進(jìn)車 后 會(huì) 感 到很 不 適 ， 人們 往 往 會(huì) 啟動(dòng) 汽車 讓 發(fā)動(dòng) 機(jī) 怠 速 運(yùn)轉(zhuǎn) 來(lái) 進(jìn) 行 取暖 。 然 而 隨著 燃 油 價(jià) 格和 燃 油 稅 的大 幅度 上 升， 人 們 不 得不 考 慮 減 少燃 油 消 耗 ，特 別 是 減 少發(fā) 動(dòng) 機(jī) 不 必要 的怠 速 運(yùn)轉(zhuǎn) 。 車 用 燃油 加 熱 器 正好 滿 足 了 這一 需 求 ， 無(wú)論 是 在 駐 車發(fā) 動(dòng)機(jī) 關(guān) 閉期 間 還 是 在行 車 期 間 加熱 器 均 可 為車 輛 提 供 適宜 的 溫 度 。車 用加 熱 器不 僅 可 以 在冬 季 或 寒 冷地 區(qū) 進(jìn) 行 車內(nèi) 取 暖 ， 還可 以 對(duì) 汽 車駕 駛室 前 窗玻 璃 進(jìn) 行 除霜 ， 并 且 在汽 車 低 溫 冷起 動(dòng) 時(shí) 預(yù) 熱發(fā) 動(dòng) 機(jī) 等 。加 熱器 的 取暖 、 除 霜 功能 提 高 了 乘車 的 舒 適 性和 行 車 安 全性 。 低 溫 環(huán)境 下預(yù) 熱 發(fā)動(dòng) 機(jī) ， 則 解決 了 低 溫 起動(dòng) 難 、 起 動(dòng)慢 的 問 題 ，同 時(shí) 還 能 有效 地降 低 低溫 冷 起 動(dòng) 過程 的 排 放 ，減 少 發(fā) 動(dòng) 機(jī)冷 起 動(dòng) 磨 損、 延 長(zhǎng) 發(fā) 動(dòng)機(jī) 使用 壽 命、 提 高 發(fā) 動(dòng)機(jī) 燃 油 經(jīng) 濟(jì)性 等 。 基 于以 上 種 種 優(yōu)點(diǎn) ， 加 熱 器得 到了 迅 猛發(fā) 展 。 目 前， 歐 美 日 等發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 生產(chǎn) 的 各 種 汽車 以 加 熱 器作 為必 備 的附 屬 系 統(tǒng) 。夏 天 開 空 調(diào)， 冬 天 就 供暖 氣 。 我 國(guó)加 熱 器 市 場(chǎng)雖 未完 全 成熟 ， 但 有 越來(lái) 越 多 的 公交 車 、 中 高檔 客 車 、 甚至 轎 車 都 裝配 了加 熱器 產(chǎn)品 。目 前 國(guó)內(nèi) 加 熱 器 的市 場(chǎng) 狀 況 ，仍 然 是 以 客車 和 城 市 公交 車 以 及 軍事 用 車配 套 為 主 。在 此 領(lǐng) 域 內(nèi)， 對(duì) 加 熱 器熱 功 率 的 要求 呈 越 來(lái) 越大 的趨 勢(shì) ， 熱 功率 在 15的 加熱 器訂 貨量 大幅 上升 。 當(dāng) 功率 超過 15 由于 油 量 比 較大 ， 霧 化 不良 就 會(huì) 出 現(xiàn)冒 黑 煙 和 集油 網(wǎng) 燒 損 嚴(yán)重 等問 題 ，離 心 霧 化 式和 蒸 發(fā) 霧 化式 加 熱 器 已不 能 滿 足 大功 率 加 熱 器的 技哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)術(shù) 要 求。 噴 霧 霧 化式 加 熱 器 由于 燃 油 跟 空氣 混 合 充 分， 燃 燒 完 全， 熱效 率 高， 有 害 排 放少 ， 所 以 要重 點(diǎn) 研 究 噴霧 霧 化 加 熱器 來(lái) 滿 足 大功 率加 熱的 需要 。 內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀1 . 2 . 1 國(guó)外 加熱器研 究現(xiàn)狀在 歐 美發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 ，車 用 加 熱 器已 成 為 汽 車的 標(biāo) 準(zhǔn) 配 置。 現(xiàn) 在 國(guó) 外的 加 熱器 技 術(shù) 已 經(jīng)發(fā) 展 到 較 高的 水 平 。 德國(guó) 、 美 國(guó) 、日 本 等 都 有專 業(yè)的 加 熱 器 公司 及 系 列 產(chǎn) 品 。例 如 德 國(guó) 司 和 司 ，日 本的 三國(guó) 等。德 國(guó) 的 司 是 一家 具 有 百 年 歷 史 的跨 國(guó) 企 業(yè) ， 是 世界 汽車 零部 件 百?gòu)?qiáng) 企 業(yè)之 一 。 司自 1952年 設(shè)計(jì) 發(fā) 明第 一 臺(tái)用 于客 車發(fā) 動(dòng) 機(jī)的 獨(dú) 立的 汽 車采 暖 系統(tǒng) 后 ， 明 了 用于 轎 車上 的 泊車 加熱 ( 1999年 又推 出 了應(yīng) 用 于卡 車 上的 加 熱器 空 調(diào)系 統(tǒng) 。 司加 熱 器自 動(dòng) 化程 度 很高 ， 其 列產(chǎn) 品 采用 單 片 機(jī) 集中 控 制 ， 可以 實(shí) 現(xiàn) 自 動(dòng)換 檔 和 自 動(dòng)診 斷 檢 測(cè) ，從 而可 以 提 高 乘 坐 舒 適 性 ， 降 低 駕 駛 員 疲 勞 。 在 產(chǎn) 品 的 小 巧 美 觀 方 面 取得 了 突破 ， 其研 制 的 000 S 氣 暖加 熱 器的 外 型尺 寸僅 317 120 外殼 由塑 料制 成， 輕巧 別致 。德 國(guó) 司 是 一家 以 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 尾 氣 處理 與 汽 車 采 暖 系統(tǒng)為 主的 跨國(guó) 企業(yè) ， 也 是世 界汽 車零 部件 百?gòu)?qiáng) 企業(yè) 之一 。 其 早在 1993年就 與 國(guó)內(nèi) 的 河 北 宏業(yè) 公 司 合 作， 共 同 開 發(fā)了 一 系 列 加熱 器 產(chǎn) 品 。目 前已 擁有 8 L 、 多個(gè) 系列 十幾 種加 熱器 產(chǎn)品 。作 為世 界領(lǐng) 先的 車用 加熱 器生 產(chǎn)廠 ， 建有 專門 的 研究 中 心 ， 在燃 燒 技 術(shù) ，噪 音 控 制 ，溫 度 自 動(dòng) 化控 制 及 排 放水 平等 方面 具有 很多 成熟 的經(jīng) 驗(yàn)和 成果 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1 . 2 . 2 國(guó)內(nèi) 加熱器研 究現(xiàn)狀我 國(guó)的 車 用燃 油 加熱 器 與歐 美 相比 起 步較 晚 ， 1965年 才開 始 國(guó)內(nèi)第 一 臺(tái)加 熱 器 的 研制 。 由 于 我國(guó) 汽 車 工 業(yè)整 體 技 術(shù) 水平 較 低 ， 生產(chǎn) 廠家 對(duì) 加熱 器 技 術(shù) 的投 入 較 少 ，因 此 在 技 術(shù)方 面 長(zhǎng) 期 落后 于 發(fā) 達(dá) 國(guó)家 。國(guó) 內(nèi) 企業(yè) 為 了 提 高自 身 的 技 術(shù)水 平 和 研 發(fā)能 力 ， 不 斷地 開 展 與 國(guó)內(nèi) 高校 的 合作 ， 共 同 進(jìn)行 車 用 加 熱器 的 開 發(fā) 與研 究 。 其 中河 北 宏 業(yè) 與山 東大 學(xué)合 作， 北京 京威 與長(zhǎng) 安大 學(xué)合 作 。長(zhǎng) 安 大學(xué) 在 降 低 加熱 器 工 作 噪音 、 提 高 點(diǎn)火 性 能 以 及排 放 水 平 等方 面 進(jìn)行 了 相 關(guān) 的研 究 。 長(zhǎng) 安大 學(xué) 與 北 京京 威 還 合 作開 發(fā) 出 了 體 型 車用 加 熱 器 以及 積 燃 料 加熱 器 。 山 東大 學(xué) 與 河 北宏 業(yè) 經(jīng) 過 多年 的研 制 開發(fā) 目 前 已 成功 開 發(fā) 了 小功 率 的 蒸 發(fā)霧 化 式 燃 油加 熱 器 、 大功 率的 噴 霧霧 化 式 液 體型 燃 油 加 熱器 。 其 中 具有 自 主 知 識(shí)產(chǎn) 權(quán) 的 體加 熱 器 填 補(bǔ)了 國(guó) 內(nèi) 在 轎車 、 微 型 車及 工 程 車 等汽 車 上 應(yīng) 用的 空白 。該 加熱 器設(shè) 計(jì)水 平為 國(guó)際 先進(jìn) , 國(guó) 內(nèi)首 創(chuàng)。雖 然 現(xiàn)階 段 我 國(guó) 的車 用 加 熱 器市 場(chǎng) 還 遠(yuǎn) 沒有 成 熟 ， 市場(chǎng) 規(guī) 模 也 遠(yuǎn)沒 有 歐洲 市 場(chǎng) 大 。但 各 中 外 加熱 器 廠 家 已開 始 末 雨 綢繆 ， 積 極 布局 中國(guó) 市場(chǎng) 。 目 前我 國(guó)國(guó) 內(nèi)生 產(chǎn)加 熱器 的廠 家主 要 有河 北宏 業(yè) 、 北 京京 威 、河 北南 風(fēng)三 家企 業(yè) 。 和 外資 品牌 相比 ， 國(guó) 產(chǎn)車 用加 熱器 產(chǎn)品 性價(jià) 比高 在 本 土市 場(chǎng) 具 有 比較 大 的 價(jià) 格比 較 優(yōu) 勢(shì) 。河 北 宏 業(yè) 公司 依 托 多 年的 技術(shù) 積 累， 憑 借 價(jià) 格優(yōu) 勢(shì) ， 逐 漸開 始 在 市 場(chǎng)上 發(fā) 力 。 據(jù)統(tǒng) 計(jì) 河 北 宏業(yè) 占據(jù) 了國(guó) 內(nèi) 加熱 器 市場(chǎng) 65 的份 額 ，擁 有 中通 、 宇通 和 黃海 汽 車加 熱 器 的 訂單 ， 蘇 州 金龍 加 熱 器 80 的 訂單 ， 廈 門 金龍 加 熱 器60 的 訂單 。 除 此 之外 ， 河 北 宏業(yè) 還 積 極 拓展 海 外 市 場(chǎng)， 連 續(xù) 三 年參展 俄 羅斯 車 展 ， 越來(lái) 越 多 的 加熱 器 出 口 到俄 羅 斯 、 新西 蘭 等 國(guó) 家。 價(jià)格 是把 “ 雙 刃劍 ” ， 國(guó)內(nèi) 加熱 器廠 家依 靠?jī)r(jià) 格優(yōu) 勢(shì)取 得 了市 場(chǎng)的 成功 。但 價(jià) 格優(yōu) 勢(shì) 不 等 于核 心 競(jìng) 爭(zhēng) 力， 國(guó) 產(chǎn) 加 熱器 的 定 價(jià) 已經(jīng) 偏 低 ， 有些 型哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)號(hào) 的產(chǎn) 品利 潤(rùn)率 甚至 降到 了 1 ， 再 降價(jià) 空間 不大 ， 甚 至有 可能 隨著 原材 料 價(jià)格 的 上 漲 而上 漲 。 目 前中 國(guó) 產(chǎn) 品 的可 靠 性 、 穩(wěn)定 性 還 沒 有得 到國(guó) 際市 場(chǎng)的 普遍 認(rèn)可 ， 中 國(guó)企 業(yè)應(yīng) 該居 安思 危 ， 在 技術(shù) 創(chuàng)新 上下 苦功 ，進(jìn) 一步 提高 自身 的核 心競(jìng) 爭(zhēng)力 。1 . 2 . 3 國(guó)內(nèi) 外的技術(shù) 差距(1)控 制系 統(tǒng)方 面 ： 國(guó) 外的 控制 電路 的集 成化 程度 較高 ， 且 防護(hù) 措施 較 好 德 國(guó) 韋 巴斯 托 公 司 研制 的 加 熱 器的 控 制 電 路扳 全 部 采 用集 成電 路 ，且 外 面 有 一個(gè) 防 水 涂 層， 可 靠 性 較高 。 而 國(guó) 內(nèi)某 些 產(chǎn) 品 的控 制電 路 仍然 采 用 了 很多 接 插 件 ，結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜， 不 便 于 拆裝 ， 可 靠 性也 較差 。 在控 制 系 統(tǒng) 的智 能 化 方 面， 也 有 待 提高 。 應(yīng) 該 采用 先 進(jìn) 的 傳感 器技 術(shù)和 電子 信息 技術(shù) ，進(jìn) 一步 提高 加 熱器 的自 動(dòng)化 水平 。(2)結(jié) 構(gòu)布 置方 面 ： 與 國(guó)外 產(chǎn)品 相比 ， 國(guó) 內(nèi)產(chǎn) 品在 結(jié)構(gòu) 的簡(jiǎn) 單緊 湊和 輕 巧方 面 還 有 很大 的 發(fā) 展 空間 。 應(yīng) 該 不斷 采 用 新 型輕 質(zhì) 材 料 如合 成塑 科 等， 盡 量 用 整體 壓 鑄 部 件代 替 裝 配 件和 焊 接 件 。這 些 要 求 將隨 著我 們的 機(jī)械 制造 水平 的提 高而 得以 實(shí) 現(xiàn)。(3)燃 燒排 放方 面 ： 國(guó) 內(nèi)研 制的 加熱 器總 體排 放不 高 ， 但 部分 產(chǎn)品（ 尤 其是 蒸 發(fā) 霧 化式 ） 存 在 燃燒 室 積 炭 的現(xiàn) 象 ， 熱 效率 也 有 一 定的 提高 空 間。 今 后 需 要在 助 燃 空 氣流 動(dòng) 組 織 和燃 油 霧 化 方面 不 斷 改 進(jìn)， 如合 理 高效 的 助 燃 空氣 導(dǎo) 流 結(jié) 構(gòu)， 各 級(jí) 進(jìn) 氣孔 的 布 置 方案 ， 研 究 新的 燃油 霧化 方法 等。(4)另 外還 可以 改進(jìn) 換熱 器的 結(jié)構(gòu) ， 通 過提 高高 溫燃 氣與 換熱 介質(zhì)（ 水 或者 空 氣 ） 的換 熱 效 率 來(lái)提 高 加 熱 器的 總 體 熱 效率 。 換 熱 器的 結(jié)構(gòu) 改 進(jìn)主 要 包 括 換熱 片 的 形 狀和 布 置 方 式， 但 燃 氣 在其 中 的 流 動(dòng)阻 力不 能太 大， 否則 排氣 不暢 ，導(dǎo) 致燃 燒 惡化 ?？?之 ，提 高 燃 燒 器的 燃 燒 效 率和 降 低 排 放關(guān) 鍵 要 在 燃燒 器 結(jié) 構(gòu) 和哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)燃 油 霧化 混 合 上 做文 章 ， 以 上各 方 面 有 望借 助 于 新 興的 數(shù) 值 模 擬技 術(shù)結(jié) 合 先進(jìn) 的 試 驗(yàn) 手段 較 快 地 實(shí)現(xiàn) ， 本 次 的汽 車 加 熱 器燃 燒 器 設(shè) 計(jì)和 燃燒 霧化 結(jié)構(gòu) 分析 及改 進(jìn)就 是遵 循這 樣 一種 思路 完成 的。 題主 要研 究?jī)?nèi) 容本 設(shè) 計(jì)基 于 河 北 宏業(yè) 燃油 加 熱 器 為研 究 對(duì) 象 。首 先 對(duì)加 熱 器進(jìn) 行 了 原 理分 析 ， 并 對(duì)黃 海 客 車 車廂 熱 負(fù) 荷 計(jì)算 合 理 匹 配加 熱器 ， 以 摸清 這些 因素 對(duì)加 熱器 性能 的影 響 ， 合 理選 擇水 泵 、 高 壓油 泵 、合 理 的進(jìn) 風(fēng) 量 ， 然后 對(duì) 加 熱 器進(jìn) 行 了 尺 寸調(diào) 研 分 析 ，換 熱 管 的 方案 分析 ； 設(shè)計(jì) 了 不 同 規(guī)格 的 尾 氣 換熱 器 并 進(jìn) 行了 試 驗(yàn) ； 對(duì)不 同 情 況 的加 熱器 安 裝方 案 進(jìn) 行 分析 ； 對(duì) 油 嘴分 別 進(jìn) 行 了不 同 噴 油 角度 、 不 同 噴油 錐體 、 不同 噴 油 量 的分 析 ， 優(yōu) 化它 們 對(duì) 加 熱器 性 能 的 最佳 影 響 情 況。 最后 對(duì)加 熱器 所產(chǎn) 生的 燃燒 污染 物進(jìn) 行 分析 處理 提出 建議 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 章 車用加熱器簡(jiǎn)介車 用 加熱 器 歷 經(jīng) 近百 年 的 發(fā) 展， 經(jīng) 歷 了 幾個(gè) 不 同 的 發(fā)展 階 段 ， 從最 初 的余 熱 式 到 現(xiàn)在 的 獨(dú) 立 燃燒 式 ， 產(chǎn) 品種 類 越 來(lái) 越豐 富 ， 技 術(shù)也 越來(lái) 越 先進(jìn) 。 汽 車 供暖 設(shè) 備 按 所使 用 的 熱 源可 分 為 ： 非獨(dú) 立 式 供 暖系 統(tǒng)和 獨(dú) 立式 供 暖 系 統(tǒng)。 非 獨(dú) 立 式供 暖 系 統(tǒng) 也稱 余 熱 式 供暖 系 統(tǒng) ， 熱量 來(lái)自 于汽 車發(fā) 動(dòng)機(jī) 的冷 卻熱 水或 廢氣 。 獨(dú) 立式 供暖 系統(tǒng) （ 即 汽車 加熱 器 ）的 工 作獨(dú) 立 于 發(fā) 動(dòng)機(jī) ， 有 自 己?jiǎn)?獨(dú) 的 供 風(fēng)、 供 油 和 控制 裝 置 。 目前 ，國(guó) 內(nèi)加 熱器 也逐 漸成 熟， 形成 了多 個(gè) 品牌 ，多 種系 列的 產(chǎn)品 。加 熱器 工作 原理車 用加 熱器 主要 由五 部分 組成 ， 包 括 ： 控 制系 統(tǒng) 、 燃 料供 給系 統(tǒng) 、配 風(fēng)系 統(tǒng)、 燃燒 系統(tǒng) 和熱 交換 系統(tǒng) ?？?制 系統(tǒng) 的 功 能 是通 過 著 火 傳感 器 、 水 溫傳 感 器 等 各種 傳 感 器 的信 號(hào) ，控 制 加 熱 器的 點(diǎn) 火 、 熄火 過 程 ， 實(shí)現(xiàn) 加 熱 器 的過 熱 保 護(hù) ，并 控制 受熱 體、 燃燒 室及 換熱 介質(zhì) 的溫 度 燃 料 供給 系 統(tǒng) 的 作用 是 通 過 油泵 將 燃 料 以噴 霧 或 燃 油蒸 汽 的 形 式提 供到 燃燒 室中 。配 風(fēng) 系統(tǒng) 主 要 由 風(fēng)扇 和 電 機(jī) 組成 ， 其 作 用是 配 合 燃 燒室 的 形 狀 以及 燃 料燃 燒 方 式 ，提 供 助 燃 空氣 ， 使 空 氣在 進(jìn) 入 燃 燒室 時(shí) 具 有 一定 的速 度和 紊流 度來(lái) 優(yōu)化 組織 燃燒 ，保 證 燃燒 的穩(wěn) 定性 和連 續(xù)性 。燃 燒 系統(tǒng) 是 燃 料 和空 氣 混 合 并燃 燒 的 場(chǎng) 所， 由 燃 燒 室和 點(diǎn) 火 裝 置組 成 。燃 燒 室 的 結(jié)構(gòu) 及 大 小 因功 率 和 燃 料供 給 方 式 的不 同 而 不 同 點(diǎn)火 裝 置（ 一 般 是 點(diǎn)火 電 極 ） 的作 用 是 在 加熱 器 起 動(dòng) 時(shí)迅 速 點(diǎn) 燃 可燃 混合 物。換 熱 系統(tǒng) 作 為 加 熱器 的 重 要 組成 部 分 ， 其作 用 是 將 燃料 燃 燒 產(chǎn) 生的 熱 量傳 遞 到 換 熱介 質(zhì) 中 。 換熱 介 質(zhì) 再 通過 管 路 將 熱量 釋 放 到 應(yīng)用 場(chǎng)合 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)工 作 過程 ： 加 熱 器啟 動(dòng) 時(shí) ， 風(fēng)扇 電 機(jī) 和 水泵 電 機(jī) 接 通電 源 ， 帶 動(dòng)助 燃 空氣 風(fēng) 扇 和 循環(huán) 水 泵 轉(zhuǎn) 動(dòng)， 同 時(shí) 油 泵開 始 給 加 熱器 供 油 ， 油在 燃燒 室 進(jìn)口 處 霧 化 并與 從 助 燃 空氣 進(jìn) 口 進(jìn) 入的 空 氣 混 合， 由 點(diǎn) 火 電極 點(diǎn)火 燃 燒， 著 火 傳 感器 將 信 號(hào) 傳遞 給 控 制 器， 加 熱 器 開始 正 常 工 作， 產(chǎn)生 的 高溫 燃 氣 在 燃燒 室 尾 端 折返 180 度 后 進(jìn)入 熱 交 換 體與 燃 燒 器 之間所 形 成的 環(huán) 形 空 間， 與 熱 交 換體 中 換 熱 介質(zhì) 換 熱 。 若是 空 氣 加 熱器 ，則 空 氣吸 熱 后 直 接進(jìn) 入 車 廂 供暖 ： 而 對(duì) 于液 體 加 熱 器， 熱 水 還 要進(jìn) 入另 外 的換 熱 器 將 熱量 傳 遞 給 空氣 后 供 車 廂取 暖 和 除 霜用 。 整 個(gè) 加熱 器的 運(yùn)行 過程 由單 片機(jī) 內(nèi)設(shè) 定的 控制 程 序控 制。加 熱 器控 制 ： 針 對(duì)加 熱 器 實(shí) 際運(yùn) 行 中 的 各種 工 況 ， 設(shè)定 了 單 片 機(jī)中 的 加熱 器 控 制 程序 。 加 熱 器的 運(yùn) 行 控 制包 括 開 機(jī) 程序 、 過 熱 保護(hù) 、故 障停 機(jī)和 正常 關(guān)機(jī) 四個(gè) 方面 。(1)開 機(jī)程 序按 下 開機(jī) 按 鈕 ， 加熱 器 啟 動(dòng) ，風(fēng) 扇 和 水 泵工 作 ， 控 制器 檢 測(cè) 各 元件 工 作是 否 正 常 ，如 發(fā) 現(xiàn) 任 何故 障 則 點(diǎn) 火過 程 停 止 ，并 通 過 燃 燒指 示燈 報(bào) 警， 用 戶 可 根據(jù) 指 示 燈 閃爍 的 情 況 對(duì)照 說(shuō) 明 書 對(duì)加 熱 器 故 障進(jìn) 行判 斷 并予 以 排 除 。如 若 點(diǎn) 火 成功 且 著 火 傳感 器 探 測(cè) 到火 焰 穩(wěn) 定 后， 點(diǎn)火 電極 停止 跳火 ，燃 燒指 示燈 亮， 加 熱器 進(jìn)入 正常 工作 狀態(tài) 。(2)過 熱保 護(hù)加 熱 器正 常 工 作 時(shí)， 對(duì) 于 液 暖加 熱 器 ， 通過 安 裝 在 水腔 中 的 溫 度傳 感器 對(duì)加 熱器 進(jìn)行 過熱 保護(hù) 一 般 情況 下設(shè) 定水 溫不 超過 800 ， 當(dāng)水 溫超 過這 一數(shù) 值時(shí) ， 溫 度傳 感器 將信 號(hào)傳 遞給 控制 器 ， 加 熱器 停機(jī) ，而 當(dāng)水 溫低 于 650 時(shí) 加熱 器又 會(huì)自 動(dòng)重 新啟 動(dòng) 。 如 果因 為水 路循 環(huán)不暢 而引 起加 熱器 過熱 ， 過 熱傳 感器 動(dòng)作 ， 供 油中 斷 ， 加 熱器 故障 停機(jī) 。(3)故 障停 機(jī)加 熱 器 運(yùn) 行 過 程 中 出 現(xiàn) 故 障 自 動(dòng) 熄 火 ， 控 制 程 序 會(huì) 自 動(dòng) 重 新 點(diǎn)火 ； 當(dāng) 加熱 器的 工作 電壓 偏離 正常 范圍 （ 一 般為 24V） 時(shí) ， 加 熱器 會(huì)停哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī) 并 報(bào)警 ； 加 熱 器運(yùn) 行 時(shí) 如 果控 制 器 檢 測(cè)到 某 一 元 件不 正 常 時(shí) ，也 會(huì)自 動(dòng)停 機(jī)并 通過 故障 指示 燈報(bào) 警(4)正 常關(guān) 機(jī)在 需要 停機(jī) 時(shí)按 下關(guān) 機(jī)開 關(guān) ， 首 先是 油泵 停止 供油 ， 而 風(fēng)扇 電機(jī)和 水泵 繼續(xù) 運(yùn)行 ， 帶 動(dòng)風(fēng) 扇繼 續(xù)供 風(fēng)和 水路 循環(huán) ， 直 到加 熱器 冷卻 后 ，系 統(tǒng)徹 底停 止運(yùn) 行 ， 燃 燒指 示燈 熄滅 ， 整 個(gè)延 時(shí)過 程大 約持 續(xù) 3 分 鐘 。加 熱器 的分 類(1)按 燃燒 燃料 分按 照加 熱器 使用 的燃 料可 將加 熱器 分 為燃 油加 熱器 、 燃 氣加 熱器 、燃 油 燃?xì)?雙 燃 料 加熱 器 。 燃 油加 熱 器 主 要以 汽 油 或 柴油 為 主 ， 燃?xì)?加熱 器主 要以 壓縮 天然 氣或 液化 石油 氣 為燃 料。(2)按 換熱 介質(zhì) 分車 用 加熱 器 按 照 換熱 介 質(zhì) 的 不同 可 以 分 為氣 暖 加 熱 器和 液 暖 加 熱器 兩 類。 液 暖 加 熱器 主 要 以 循環(huán) 水 作 為 換熱 介 質(zhì) ， 水暖 式 加 熱 器與 發(fā)動(dòng) 機(jī) 的冷 卻 水 管 路、 空 調(diào) 中 的暖 風(fēng) 芯 子 的水 路 相 通 ，不 僅 可 作 為車 廂采 暖 除霜 用 ， 而 且可 以 預(yù) 熱 發(fā)動(dòng) 機(jī) 、 潤(rùn) 滑油 ， 有 利 于低 溫 條 件 下的 發(fā)動(dòng) 機(jī) 起動(dòng) ； 氣 暖 加熱 器 一 般 采用 空 氣 作 為換 熱 介 質(zhì) ，氣 暖 加 熱 器的 換熱 器 結(jié)構(gòu) 比 水 暖 加熱 器 的 復(fù) 雜， 內(nèi) 表 面 和外 表 面 均 布滿 翅 片 狀 的換 熱片 ， 可將 被 加 熱 的空 氣 直 接 送往 受 暖 區(qū) 域， 其 最 大 特點(diǎn) 是 供 暖 迅速 及時(shí) ， 可適 用 于 野 外作 業(yè) 取 暖 之用 。 氣 暖 加熱 器 主 要 用于 對(duì) 空 氣 分布 質(zhì)量 要 求不 高 的 商 用車 輛 如 中 巴車 、 卡 車 、貨 車 、 工 程車 ， 尤 其 是長(zhǎng) 途貨 運(yùn)車 等。(3)按 燃燒 室燃 油霧 化方 式分按 照 燃油 霧 化 方 式， 又 可 將 加熱 器 分 為 蒸發(fā) 霧 化 式 、離 心 霧 化 式和 噴霧 霧化 式三 類。噴 霧 式采 用 高 壓 油泵 通 過 噴 嘴將 燃 油 以 油霧 的 形 式 噴入 燃 燒 室 ，哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)霧 化 后的 細(xì) 小 液 滴通 過 蒸 發(fā) 擴(kuò)散 參 與 燃 燒。 與 其 他 霧化 方 式 相 比， 噴霧 霧 化的 燃 燒 速 度快 ， 效 率 高， 因 此 噴 霧霧 化 式 主 要應(yīng) 用 在 大 功率 的加 熱 器上 ， 目 前 國(guó)外 的 汽 車 加熱 器 多 采 用這 種 方 式 。缺 點(diǎn) 是 小 流量 高壓 油 泵制 造 困 難 且噴 油 孔 過 細(xì)容 易 堵 塞 ，同 時(shí) 加 熱 器的 體 積 、 重量 和成 本也 會(huì)因 此增 加。離 心 式采 用 低 壓 油泵 將 燃 油 滴落 到 高 速 旋轉(zhuǎn) 的 甩 油 盤上 ， 利 用 離心 力 將燃 油 霧 化 并與 空 氣 混 合燃 燒 。 離 心式 加 熱 器 由于 離 心 霧 化油 滴較 大 ，且 部 分 油 滴先 甩 到 甩 油盤 外 圍 的 石棉 網(wǎng) 上 ， 再蒸 發(fā) 參 與 燃燒 ，因 此 其燃 燒 室 單 位體 積 的 熱 功率 會(huì) 低 于 噴霧 式 加 熱 器， 離 心 式 適合 于12 一 24等 熱功 率的 加熱 器 。 同 時(shí)油 滴直 徑受 到甩 油盤 的轉(zhuǎn) 速影響 ， 容 易隨 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 而產(chǎn) 生波 動(dòng) ， 從 而導(dǎo) 致加 熱器 的工 作狀 態(tài)不 穩(wěn)定 ，存 在低 溫啟 動(dòng)困 難和 排放 較高 等問 題 ，應(yīng) 用較 少。蒸 發(fā) 霧化 式 加 熱 器的 結(jié) 構(gòu) 比 較簡(jiǎn) 單 ， 一 般采 用 流 量 很小 的 低 壓 電磁 泵 將燃 油 輸 送 到燃 燒 室 頭 部的 燃 油 吸 附網(wǎng) 上 ， 燃 油受 熱 蒸 發(fā) 后被 助燃 空 氣卷 吸 進(jìn) 燃 燒室 參 與 燃 燒。 缺 點(diǎn) 是 熱功 率 較 小 ，同 時(shí) 由 于 蒸發(fā) 混合 不均 勻 ， 局 部燃 油過 濃 ， 容 易將 燃油 吸附 網(wǎng)堵 死并 導(dǎo)致 燃燒 室 積炭 。加 熱器 的用 途(1)低 溫起 動(dòng)柴 油發(fā) 動(dòng)機(jī) 在低 溫環(huán) 境中 冷起 動(dòng)比 較 困難 ， 在 時(shí) 采用 常規(guī) 手段 幾乎 不能 起動(dòng) ， 而 裝配 加熱 器后 可保 證發(fā) 動(dòng)機(jī) 在 低 溫環(huán) 境下 順利 可 靠地 起 動(dòng) ， 這對(duì) 于 冬 季 或高 原 嚴(yán) 寒 地區(qū) 的 車 輛 起動(dòng) 具 有 重 要的 意義 。 發(fā)動(dòng) 機(jī) 經(jīng) 加 熱器 預(yù) 熱 后 ，可 提 高 氣 缸、 活 塞 、 活塞 環(huán) 及 各 摩擦 副和 機(jī)油 溫 度， 由 此能 大 大降 低 啟動(dòng) 阻 力。 例 如在 時(shí) ， 發(fā)動(dòng) 機(jī)預(yù) 熱后 其發(fā) 動(dòng)機(jī) 的熱 態(tài)啟 動(dòng)阻 力 矩為 220N m ， 而 進(jìn)行 冷啟 動(dòng)時(shí) 的阻 力 矩則 為 熱 態(tài)啟 動(dòng) 時(shí) 發(fā) 動(dòng)機(jī) 的 阻 力 矩下 降 32%， 啟 動(dòng)轉(zhuǎn) 速增 加 20r/因被 預(yù)熱 的機(jī) 體對(duì) 所進(jìn) 冷空 氣也 有 一定 的加 熱作 用 ， 從哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)而 提 高了 缸 內(nèi) 氣 體壓 縮 終 了 的溫 度 和 壓 力： 另 外 ， 加熱 器 還 可 以加 熱蓄 電 池， 從 而 提 高蓄 電 池 的 輸出 功 率 ， 以增 加 起 動(dòng) 電機(jī) 的 啟 動(dòng) 力矩 ，提 高 發(fā)動(dòng) 機(jī) 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn)速 。 總 之 ，裝 配 加 熱 器對(duì) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 預(yù)熱 后 ， 發(fā) 動(dòng)機(jī) 在低 溫條 件下 的啟 動(dòng)較 為容 易。(2)采 暖采 暖 是加 熱 器 的 主要 用 途 ， 是加 熱 器 研 制的 初 衷 ， 在低 溫 或 潮 濕陰 冷 環(huán)境 中 ， 車 輛運(yùn) 行 時(shí) 需 要向 車 廂 內(nèi) 供暖 ， 一 些 專用 運(yùn) 輸 車 也需 配置 保 溫設(shè) 施 ， 由 于加 熱 器 的 體積 小 ， 結(jié) 構(gòu)緊 湊 ， 熱 效率 高 ， 因 此采 用獨(dú) 立 式燃 油 加 熱 器是 最 佳 選 擇。 目 前 加 熱器 主 要 用 于轎 車 ， 客 車， 以及 花 卉、 鮮 活 魚 類等 的 運(yùn) 輸 車。 此 外 ， 可結(jié) 合 特 殊 用途 的 需 要 ，將 加熱 器應(yīng) 用到 軍事 滅菌 車 、 救 護(hù)車 等車 輛上 ， 同 時(shí)還 可為 野外 帳篷 供暖 ，由 于體 積小 適合 單兵 攜帶 ，因 此在 軍 事上 有著 廣泛 的應(yīng) 用前 景。(3)除 霜冬 季 當(dāng)環(huán) 境 溫 度 較低 時(shí) ， 車 內(nèi)由 于 人 呼 吸等 原 因 產(chǎn) 生的 溫 度 相 對(duì)較 高 的水 蒸 汽 容 易使 汽 車 駕 駛室 前 風(fēng) 擋 玻璃 處 結(jié) 霜 ，影 響 司 機(jī) 視線 ，導(dǎo) 致 交通 事 故 的 發(fā)生 。 加 熱 器提 供 的 熱 氣可 以 使 前 風(fēng)擋 玻 璃 處 形成 一道 熱風(fēng) 幕， 防止 霜的 形成 ，提 高駕 駛 的安 全性 。(4)減 少機(jī) 件之 間的 摩擦 力， 延緩 零件 損 壞發(fā) 動(dòng) 機(jī)啟 動(dòng) 磨 損 主要 由 分 子 機(jī)械 磨 損 和 腐蝕 機(jī) 械 磨 損引 起 。 分 子機(jī) 械 磨損 指 金 屬 表面 相 互 接 觸， 發(fā) 生 相 當(dāng)運(yùn) 動(dòng) 時(shí) 在 金屬 零 件 表 面發(fā) 生的 類 似于 金 屬 切 削的 磨 損 。 腐蝕 一 機(jī) 械 磨摜 是 指 發(fā) 動(dòng)機(jī) 在 低 熱 狀態(tài) 工作 ， 水蒸 汽 凝 結(jié) 在氣 缸 壁 上 ，其 中 溶 有 的酸 氣 引 起 的磨 損 發(fā) 動(dòng)機(jī) 預(yù)熱 后 ，能 夠 縮 短 形成 油 膜 潤(rùn) 滑所 需 的 時(shí) 間， 使 分 子 機(jī)械 磨 損 量 減小 。另 一 方面 ， 對(duì) 發(fā) 動(dòng)機(jī) 進(jìn) 行 預(yù) 熱后 ， 可 以 縮短 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 溫度 升 高 所 需的 時(shí)間 ，從 而減 少了 腐蝕 機(jī)械 磨損 量。(5)降 低汽 車?yán)?起動(dòng) 時(shí)的 有害 排放發(fā) 動(dòng) 機(jī)冷 起 動(dòng) 時(shí) 由于 氣 缸 壁 和燃 燒 室 壁 面溫 度 低 ， 燃油 霧 化 質(zhì) 量哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)差 以 及多 個(gè) 循 環(huán) 后才 著 火 等 一系 列 因 素 ，使 得 發(fā) 動(dòng) 機(jī)起 動(dòng) 后 及 隨后 一段 時(shí)間 內(nèi)排 氣中 有害 物 微粒 的捧 放濃 度比 正常 工作 時(shí)高 出 幾十 倍 ，而 采 用 加 熱器 預(yù) 熱 后 ，能 夠 提 高 缸壁 溫 度 ， 改善 霧 化 質(zhì) 量， 減少 著火 前的 空循 環(huán)次 數(shù)， 顯著 降低 上 述污 染物 的排 放量 。器 在汽 車上 的安 裝如 圖 2 客 車中 的 加 熱 器安 裝 布 置 示意 圖 。 水 暖式 加 熱 器 有兩種 布置 方式 ： 串 聯(lián)式 和獨(dú) 立式 。 串 聯(lián)方 式不 僅可 以對(duì) 發(fā)動(dòng) 機(jī)進(jìn) 行預(yù) 熱 ，又 可 以利 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī)的 余 熱 ， 具有 節(jié) 能 優(yōu) 勢(shì)。 獨(dú) 立 方 式不 能 對(duì) 發(fā) 動(dòng)機(jī) 進(jìn)行 預(yù)熱 ，但 是控 制較 為簡(jiǎn) 單。 具體 安 裝方 案詳 見圖 紙。圖 2 熱器 安裝 布置 示意 器 的發(fā) 展趨 勢(shì)當(dāng) 前國(guó) 內(nèi)外 燃油 加熱 器的 發(fā)展 趨勢(shì) 主 要表 現(xiàn)在 以下 幾個(gè) 方面 :(l)燃 料方 面不 再是 單一 的燃 油加 熱器 ， 開 始采 用排 放低 、 經(jīng) 濟(jì)性好 的 壓縮 天 然 氣 和液 化 石 油 氣作 燃 料 。 目前 己 成 功 開發(fā) 出 燃 氣 加熱 器及 燃 氣燃 油 兩 用 加熱 器 ， 但 相關(guān) 技 術(shù) 還 未成 熟 ， 所 以產(chǎn) 品 還 沒 有投 入市 場(chǎng)(2)燃 燒 與 換 熱 方 面 燃 燒 系 統(tǒng) 和 換 熱 系 統(tǒng) 是 加 熱 器 最 為 重 要 的 部分 ， 因此 提 高 加 熱器 的 燃 燒 效率 與 換 熱 效率 是 提 高 加熱 器 整 體 熱效 率的 最 有效 的 兩 種 途徑 。 在 提 高燃 燒 效 率 方面 ， 預(yù) 蒸 發(fā)燃 燒 是 一 種較 為哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)先 進(jìn) 的燃 燒 方 式 。熱 交 換 器 方面 ， 現(xiàn) 在 大多 數(shù) 加 熱 器均 采 用 螺 旋式 水腔 進(jìn) 行換 熱 ， 因 加熱 器 結(jié) 構(gòu) 尺寸 的 限 制 使該 類 換 熱 器換 熱 面 積 受到 制約 ， 熱量 損 失 較 大， 加 熱 器 熱效 率 較 低 ，因 此 提 高 熱交 換 器 換 熱效 率是 很有 意義 的工 作(3)控 制系 統(tǒng)方 面國(guó) 內(nèi)加 熱器 控制 電路 集 成化 程度 低 ， 而 且防 護(hù)措施 不 到位 ， 因 此 研制 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單， 操 作 方 便， 便 于 拆 裝， 可 靠 性 高的 控制 系 統(tǒng)十 分 重 要 。通 過 引 入 單片 機(jī) 為 控 制核 心 ， 目 前加 熱 器 控 制器 已成 功 集成 了 遠(yuǎn) 程 遙控 啟 動(dòng) 、 工作 過 程 中 對(duì)進(jìn) 、 出 水 溫度 和 捧 氣 溫度 的實(shí) 時(shí) 監(jiān)控 等 一 系 列功 能 。 但 是隨 著 電 路 集成 化 程 度 的進(jìn) 一 步 提 高， 應(yīng)該 采 用先 進(jìn) 的 傳 感器 技 術(shù) 和 電子 信 息 技 術(shù)， 進(jìn) 一 步 提高 加 熱 器 的自 動(dòng)化 水平 ，目 前國(guó) 外加 熱器 廠商 在這 方 面做 了許 多研 究。(4)數(shù) 值 模 擬 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 起 初 在 加 熱 器 的 研 制 的 過 程 中 往 往 采 用經(jīng) 驗(yàn) 與試 驗(yàn) 相 結(jié) 合的 方 法 ， 先憑 借 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè)計(jì) 試 制 出 樣機(jī) ， 然 后 再對(duì) 樣機(jī) 進(jìn) 行試 驗(yàn) ， 根 據(jù)試 驗(yàn) 的 情 況再 做 迸 一 步改 進(jìn) ， 最 后確 定 新 產(chǎn) 品的 結(jié)構(gòu) 、 尺寸 等 各 項(xiàng) 技術(shù) 指 標(biāo) 。 這種 研 發(fā) 模 式成 本 高 ， 并且 設(shè) 計(jì) 周 期長(zhǎng) ，一 旦 樣機(jī) 出 現(xiàn) 問 題較 多 ， 就 要對(duì) 其 進(jìn) 行 大幅 度 的 改 動(dòng)， 甚 至 要 重新 制作 樣機(jī) ， 延 長(zhǎng)了 產(chǎn)品 從設(shè) 計(jì)到 問世 的時(shí) 間 ， 不 利于 加熱 器產(chǎn) 業(yè)的 發(fā)展 。近 年 來(lái)， 隨 著 計(jì) 算機(jī) 技 術(shù) 的 不斷 發(fā) 展 和 進(jìn)步 ， 數(shù) 值 模擬 技 術(shù) 在 各個(gè) 工程 技 術(shù)領(lǐng) 域 得 以 應(yīng)用 ， 對(duì) 新 產(chǎn)品 的 設(shè) 計(jì) 和完 善 有 重 要的 指 導(dǎo) 意 義。 采用 數(shù) 值模 擬 技 術(shù) 結(jié)合 試 驗(yàn) 的 方法 可 以 大 大降 低 新 產(chǎn) 品研 發(fā) 的 成 本， 縮短 設(shè)