摘 要

随着近代工业的不断发展和人民生活水平的不断提高，国内越来越多的客车厂商开始在大客车上安装采暖系统，以提高客车在冬季的乘坐舒适性。

按照大客车上使用采暖热源的不同可分为以下几种采暖方式：余热式、独立加热式、复合式。其中的复合式采暖系统因为综合了余热式和独立式采暖系统的优点，所以越来越多的大客车都开始采用复合式采暖系统。复合式采暖系统的工作原理就是综合利用发动机的余热和加热器，使之可以为车厢提供热量。使用该系统可以使发动机的启动变得更加容易，同时减少发动机启动时的废气排放，并且可以减轻机件的磨损，从而节约燃料。复合式采暖系统的发动机余热一共包括冷却水余热和尾气余热两部分，它们可以通过对发动机进行热平衡计算从而得出。

简单的利用理论分析的方法并不一定能够准确的计算出发动机各部分的热量分配情况，采用实验与数值模拟计算相结合的方法会更有效。本文参考柴油机试验台架结构后，综合提出了一种简单合理的可分析热平衡过程的模型，并结合BOOST软件对发动机的热平衡这一过程进行了模拟计算和结果分析，详细分析了各项热量分配。通过对比研究试验和模拟计算发现：转速和负荷对各项热量的分配具有重要的影响。

最后根据模拟计算出的数据和结果，对当前的复合采暖系统进行一系列的改进，优化散热器，从而提高其热效率。

关键词：复合采暖系统；余热；热平衡；散热器；

ABSTRACT

With the development of our modern industry and the continuous improvement of people's living standards,more and more domestic bus manufacturers began to install the heating system on the bus to improve the passenger ride comfort in the winter.

According the use of heating heat on the bus,they can be divided into the following several heating methods: waste heat, independent heating, composite. One of the composite heating system because of the combination of waste heat and independent heating system advantages, so more and more buses have begun to use composite heating system. The working principle of the composite heating system is to use the engine waste heat and heaters to provide heat for the bus, it can make the engine easier to start, reduce the start of exhaust emissions, and can reduce the friction between the parts, thereby saving energy. The engine waste heat of the composite heating system consists of cooling water waste heat and exhaust waste heat, which can be calculated by calculating the heat balance of the engine.

Simple use of theoretical analysis of the method does not necessarily be able to accurately calculate the heat of the various parts of the engine, the use of experimental and numerical simulation of the combination of methods will be more effective. This paper uses a set of reasonable and feasible thermal balance test system, combined with BOOST software on the engine thermal balance of the numerical simulation. Calculate the percentage of radiation and convective heat transfer in the residual heat loss. Through the study and simulation calculations, it is found that the heat in the

process of engine operation is mainly determined by the law of combustion and heat dissipation, and it is found that the speed and load have the influence on the heat.

Finally, according to the simulation of the cooling water heat, the current composite heating system for a series of improvements, replace the radiator, thereby enhancing its thermal efficiency.

Keywords: composite heating system; cooling water; heat balance analysis; radiator;

目 录

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 汽车采暖系统的作用 1

1.1.2 汽车采暖系统的分类 1

1.2 汽车采暖系统国内外研究现状 2

1.2.1 国外采暖系统的研究现状 2

1.2.2 国外采暖系统的研究现状 3

1.3 课题的提出和研究意义 3

1.3.1 本课题的提出 3

1.3.2 研究意义 3

1.4 本文主要研究内容 4

第2章 发动机热平衡基础理论 5

2.1 热平衡方程 5

2.1.1 燃料燃烧所释放出的总热量Qb 6

2.1.2 转化为有效功的热量Qe 6

2.1.3 冷却介质带走的热量Qc 6

2.1.4 废气带走的热量Qr 6

2.1.5 发动机余项热损失Q_f 6

2.1.5.1 辐射换热计算 6

2.1.5.2 对流换热量的计算 7

2.2 热平衡试验数据分析与结论 8

2.2.1 负荷对各部分热量的影响 9

2.3 本章小结 10

第3章 WD615型柴油机的热力过程模拟计算 12

3.1 仿真模型的建立 12

3.1.1 仿真模型图 12

3.1.2 模型参数设置 12

3.1.2.1 气缸参数设置 13

3.2 模拟计算结果分析 14

3.2.1 热平衡模拟计算结果分析 14

3.3 变工况的模拟计算分析 21

3.3.1 转速n的变化对各热量影响的模拟计算 21

3.3.2 负荷的变化对各热量影响的模拟计算 21

3.4 本章小结 22

第4章 复合式采暖系统的优化设计 23

4.1 某型客车采暖系统的安装布置 23

4.2 采暖系统的优化设计 24

4.2.1 加热器的选择 24

4.2.2 管路的连接方式 25

4.2.3 散热器的安装布置 26

第5章 全文总结 28

5.1 本文主要工作 28

5.2 本文主要结论 28

5.3 本文的不足 28

参考文献 29

致谢 30

第1章 绪论

1.1 概述

近年来，人们生活水平的提高，导致我国的汽车产销量一直在增加。人们开始追求汽车的舒适性和安全性等整车性能，而作为城市交通工具中重要的一员，人们对大客车的采暖系统^[1]的要求也越来越高提高。

汽车采暖系统是汽车行驶过程中向车厢内部提供热量的各个零部件的总称。系统通过热源加热来提高空气或者介质的温度，然后将加热后的空气和介质输送到车厢内部供乘客取暖，不仅可以调节车内空气质量，而且具有改善车窗玻璃除霜的作用。汽车采暖系统的好坏，将直接影响乘客的舒适性^[2]。

1.1.1 汽车采暖系统的作用