丹东黄海客车独立采暖系统毕业设计.docx
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丹东黄海客车独立采暖系统毕业设计
摘要
预热器是随着汽车行业的迅速发展而演变出来的产物（也称为加热器下文均称为加热器），为了能够低温条件下发动机冷起动，车厢供暖，挡风玻璃除霜，减少发动机的磨损，降低燃油消耗率，增加发动机的工作效率和使用寿命，加热器便由此产生了。
喷射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，所以本次设计研究喷雾雾化加热器用来满足丹东黄海客车加热的需要。
针对目前国内使用较多的YJP．Q系列喷射雾化式液体燃油加热器进行了性能摸底调研，掌握了其基本工作规律，并对其进行了相应的改进提高。
根据市场需求在现有技术和产品的基础上对YJP．Q系列燃油加热器进行了各系统尺寸的优化设计。
调研发现：
燃烧筒在一定长度范围内长度越长，加热器热功率、热效率越高；而小筒则在一定长度范围内长度越短，加热器热功率、热效率越高；存在一最佳尺寸锥形罩使加热器热功率、热效率最高；燃烧筒和小筒的双层燃烧室设计起到了很好的防止通过热辐射使热量流失的作用；
目前大多数液体型燃油加热器均采用螺旋式水腔进行换热，因该类换热器的换热面积受到制约，故热量损失较大。
针对现有燃油加热器热交换器所存在的不足，充分的利用所学的知识，联系自己的想法设计了一种换热效率更高的带换热管的燃油加热器用热交换器。
此热交换器的换热管位于燃烧器火焰筒中，一方面可以增加加热器的换热面积，充分吸收高温燃气的热能；另一方面，由于换热管直接与燃烧火焰接触，会在管内产生泡态沸腾，从而强化换热，提高加热器整体的热效率。
此外，还设计了一系列新型的尾气换热器，充分利用加热器的尾气提前对换热水进行加热，明显提高了加热器的功率、效率，降低了排放。
关键词：
车用加热器；换热管；尾气换热器；改进提高
Abstract
Preheater,withtherapiddevelopmentofautomobileindustryevolvedoutoftheproduct（hereinafterreferredtoastheheaterisalsoknownastheheater）,inordertobeabletocoldstarttheengineunderlowtemperatureconditions,carheating,defrostingthewindshield,reducingenginewearandreducefuelconsumptionandincreaseengineefficiencyandservicelife,resultingintheheaterwill.Asthefueljetatomizationheaterairmixwiththefull,completecombustion,thermalefficiency,lessharmfulemissions,sothisstudynebulizerheaterdesignedtomeettheheatingneedsofDandongHuanghaiBus.FordomesticusemoreYJP.Qseriesjetatomizingliquidfuelheaterperformancethoroughlyresearch,masteredthebasicworkrules,anditscorrespondingimprovementincrease.AccordingtomarketdemandinexistingtechnologiesandproductsbasedontheYJP.Q-Seriesfuelheaterwereoptimizeddesignofthesystemsize.Researchfoundthat:
thelengthofthecombustiontubeinacertainrangethelongertheheaterthermalpower,thermalefficiencyishigher;andsmalltubeinacertainlengthwithinthelengthoftheshorterheaterthermalpower,thermalefficiencyishigher;thereisabestsizeconicalcoversothattheheaterthermalpower,thermalefficiencyupto;combustiontubeandsmalltubeofdouble-chamberdesignhasplayedaverygoodtopreventheatlossbythermalradiationtotherole;
Mostliquid-typefuelheatersareusedspiralwaterchamberheatexchanger,heatexchangerforheattransferofsuchrestrictedarea,sotheheatlosses.Existingoilheaterheatexchangersfortheshortcomings,fulluseoftheknowledgelearned,ourownideasdesignedamoreefficientheattransfertubesofthefuelheaterwithheatexchangers.Thisheatexchangertubesintheburnerflametubeinonehand,theheatercanincreasetheheattransferarea,high-temperaturegasabsorbheat;theotherhand,directheatexchangecontactwithflame,willproducebubblesinthepipestateboiling,andthusenhancedheattransfer,improvingtheoverallthermalefficiencyoftheheater.Inaddition,alsodesignedaseriesofnewexhaustgasheatexchanger,fulluseofadvancedexhaustgasheaterforhotwaterforheating,significantlyincreasedheaterpower,efficiencyandreduceemissions.
Keywords:
Carheater;Tubes;exhaustgasheatexchanger;Improvementstoimprove
摘要.........................................................................Ⅰ
Abstract..................................................Ⅱ
第1章绪论...........................................................1
1.1课题研究前景........................................................1
1.2国内外研究现状................................................1
1.2.1国外加热器研究现状...............................................................2
1.2.2国内加热器研究现状...............................................................3
1.2.3国内外的技术差距...................................................................4
1.3课题研究主要内容.............................................5
第2章车用加热器简介........................................................6
2.1车用加热器工作原理...............................................................6
2.2车用加热器的分类.........................................................8
2.3车用加热器的用途..............................................................9
2.4加热器在汽车上的安装.....................................................11
2.5加热器的发展趋势.............................................................11
第3章黄海客车加热器功率的匹配计算....................................................13
3.1车内空气升温所需加热器的功率...................................................13
3.1.1一般车辆加热器功率的计算方法........................................13
3.1.2汽车加热器功率的计算方法.................................................14
3.1.3车窗玻璃散热量.............................................................15
3.1.4车壁散热量................................................................16
3.1.5室内空气温升所需热量.........................................................16
3.1.6小结..........................................................................17
3.2发动机冷起动斫需加热器的功率...................................................17
3.3加热器功率的确定.................................................................18
3.4冷起动所需时间的计算和验证.......................................................18
3.5本章小结......................................................................19
第4章加热器燃烧室配风及水泵、油泵的选取......................................20
4.1燃烧室配风原则...............................................................20
4.2燃烧稳焰原理及措施.........................................................20
4.3助燃空气调整...............................................................21
4.4水泵的选择原则.................................................................22
4.5油泵的选取原则...................................................................22
4.6本章小结..................................................................23
第5章喷油嘴参数确定及点火方式分析..................................................24
5.1喷油嘴的几种类型............................................................24
5.2不同喷油嘴的性能对比......................................................24
5.3不同喷油椎体、喷油椎角对比.......................................................25
5.4点火方式分析..................................................................26
5.5本章小结...........................................................................27
第6章燃烧污染物的生成机理及防护措施..............................................28
6.1主要污染物及危害...........................................................28
6.2污染物生成机理................................................................28
6.2.1HC生成机理..............................................................29
6.2.2CO生成机理............................................................29
6.2.3NOx生成机理..........................................................30
6.2.4炭烟生成机理.........................................................31
6.3污染物减排措施...............................................................31
6.4本章小结................................................................32
第7章车用加热器的改进与提高..............................................33
7.1尾气换热器.......................................................................33
7.2尾气换热器的设计方案.......................................................33
7.3尾气换热器对加热器产生的影响分析...........................................34
7.4换热管的设计与改进分析...............................................34
7.5本章小结................................................................35
第8章结论...........................................................................36
致谢.......................................................................38
参考文献..................................................................39
第1章绪论
1.1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15KW以上的加热器订货量大幅上升。
当功率超过15KW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。
1.2国内外研究现状
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Eberspacher公司和Webasto公司，日本的三国等。
德国的Webasto公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。
Webasto公司自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，l961年发明了用于轿车上的泊车加热（parkingheater），1999年又推出了应用于卡车上的加热器／空调系统。
Webasto公司加热器自动化程度很高，其Scholastic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Webasto也取得了突破，其研制的AirTop2000S气暖加热器的外型尺寸仅317×l2l×120mm，外壳由塑料制成，轻巧别致。
德国Eberspacher公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AIRTRONIC、D5／8L、HYDRONIC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，Eberspacher和Webasto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。
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CNG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YJQ.5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65％--70％的份额，拥有中通、宇通和黄海汽车加热器l00％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
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