柴油發(fā)動機預熱器的數(shù)值模擬.pdf

1、電熱式預熱器是柴油發(fā)動機的一種進氣預熱裝置，它可以有效地解決柴油發(fā)動機的冷啟動難問題。由于其具有結構簡單、使用方便、不會污染空氣等優(yōu)點，被廣泛地應用在轎車和卡車等以柴油發(fā)動機為動力的交通工具中。電熱式預熱器的預熱性能受到加熱片材料、絕緣材料、蓄電池電壓、預熱器結構和預熱腔結構等影響，研究其溫度場分布規(guī)律，對預熱器和預熱腔的設計和生產(chǎn)具有重要的指導意義。
　　本文以加熱片長度740.8mm、厚度0.80mm、高度8.0mm的電熱式預

2、熱器為研究對象，以解決柴油機在嚴寒環(huán)境-40℃，加熱時間20s下快速啟動為研究目標，首先利用ANSYS-Workbench軟件對預熱器自身進行了溫度場瞬態(tài)模擬分析，研究了環(huán)境溫度、加熱片尺寸、蓄電池電壓等對預熱器和絕緣襯套最高溫度的影響，并對實例預熱器加熱片的最高溫度進行了實驗驗證。接著又研究了加熱片尺寸、蓄電池電壓和腔徑等對預熱腔空氣平均溫度的影響。最后對體積為3L的預熱腔溫度場進行正交模擬分析，研究得出了最佳設計參數(shù)和各參數(shù)的影響次

3、序。以下結論可以得出：
　?。?）在環(huán)境溫度0℃時，實例預熱器模擬最高溫度為805.53℃，實驗最高溫度為856.30℃，模擬最高溫度比實驗最高溫度低5.9％。
　?。?）模擬結果表明，當加熱片厚度從0.55mm增加到0.80mm時，預熱器的最高溫度從825.30℃緩慢下降到770.88℃，絕緣襯套最高溫度從14.58℃緩慢上升到30.26℃。而預熱腔的空氣平均溫度從38.88℃緩慢下降到35.67℃。
　?。?）模擬

4、結果表明，當加熱片長度從536.8mm增加到943.7mm時，預熱器的最高溫度從1305.80℃急劇下降到531.64℃，絕緣襯套的最高溫度從88.75℃緩慢下降到6.35℃。
　　（4）模擬結果表明，當加熱片長度從557.93mm增加到989.57mm時，預熱腔空氣平均溫度從37.96℃下降到-14.15℃。
　?。?）模擬結果表明，蓄電池電壓由20.6V變換到27.4V，預熱器的最高溫度566.14℃升高到992.85℃

5、，絕緣襯套的最高溫度由12.46℃升高到50.18℃，預熱腔的空氣平均溫度從21.88℃緩慢上升到42.90℃。
　?。?）模擬結果表明，加熱片離預熱腔底部的放置距離由20mm增加到231mm，預熱腔空氣平均溫度從39.69℃緩慢上升到40.78℃，當加熱片離預熱腔底部的放置距離為864mm時，預熱腔空氣平均溫度又急劇下降到-4.62℃。
　　（7）模擬結果表明，當預熱腔直徑從Φ65.0mm增加至Φ92.0mm時，預熱腔內(nèi)的

6、空氣平均溫度從36.22℃增加到123.92℃，當腔徑為112.8mm時，腔內(nèi)空氣平均溫度又下降到97.54℃。
　　（8）正交模擬結果表明，影響預熱腔空氣平均溫度的主次順序分別是加熱片長度、蓄電池電壓、加熱片離預熱腔底部的放置距離、加熱片厚度。體積為3L預熱腔的空氣平均溫度的最佳設計參數(shù)是加熱片長度557.93mm，加熱片厚度0.60mm，電壓25.7V，加熱片離預熱腔底部的放置距離653mm。此時，預熱腔的空氣平均溫度為34.