客车独立采暖系统
5.2不同喷油嘴的性能对比
(1) 0.75USgal/h、80°、空心喷油嘴在调风板较小的开度（45。左右）下有最大热功率，此后随着调风板开度的增大，热功率和热效率均呈下降趋势，可能是由于燃烧室内风量加大，低温助燃空气吸热耐火焰的冷却作用加强，使燃烧内温度下降，使换热温差减小，影响了换热量，同时因燃气流量增大使其流速升高，导致高温燃气与换热器之间的热交换时间缩短，导致功率、效率下降。
(2) 0.85 USgal/h、60°、空心喷油嘴在调风板较小开度下因供气不足排气口出现冒黑烟现象，故试验从大于60°开始做起。开始时功率较小，随着调风板开度的加大功率迅速上升，但开度选120°后因供气量随开度的增大增量很小而使功率上升变缓，至最大开度1 80°时功率仍无最大值出现。结果知，0.85 USgal/h嘴的实际供油量（实际供油量平均值3.17kg/h）比0.75USgal/h嘴(实际供油量平均值2.74kg/h)高15.7但最大功率却仅高12.3而排气温度反而高15.5
(3) 1.00 USgal/h、80°、实心喷油嘴的供油量（实际供油量平均值3.36kg/h）比0.85 USgal/h嘴的实际供油量高6然而二者的功率在开度达120°后却几乎相当，甚至还略低于0.85 USgal/h嘴。即便是调风板全开达到180°，其功率Pe和热效率ne仍呈上升趋势而无最大值出现，且整个曲线上升缓慢，还低于0.75USgal/h嘴和0 85USgal/h嘴许多。可见加热器的供风量和热交换器的吸热能力对I.OO USgal/h嘴均有所不足，从而造成燃烧不充分排气烟度高，致使热效率较低。
综上所述：初选0.75 USgal/h型喷油嘴较为适宜。
5.3不同喷油椎体、喷油椎角对比
单路压力雾化喷嘴又称为简单离心式喷嘴，它是利用喷嘴内旋流件产生液体旋转，在收敛通道内加速喷出空心扩散锥状油膜，利用液体与外界空气的高速差而破碎、雾化(4l。所谓喷雾锥体就是垂直喷雾锥的截面上燃油分不同，大体上可以区分为实心(或称弥散型)、半实心和空心三种。不同的喷雾方式与供油量、喷雾锥角要求有关，有的与点火、燃烧噪音及污染性能有关。一般空心喷雾的火焰短，实心的火焰长。实心锥形雾化区的液滴均匀的分布在一个设定的锥形区域内：空心锥形雾化区的液滴大多集中在一个环形雾化带中：而半实心形则介入二者之间（如图5-1所示）。试验中选用喷油量0.75USgal/h，喷油锥角80°，实心、半实心和空心三种油雾锥体形式的油嘴进行了性能对比分析。
图5-1不同形式喷雾椎体示意图
喷雾锥角的定义有两种规定：一是将喷嘴出口中心点到喷雾距外包络线的两条切线之间的夹角定义为雾化角：另一种工程上常用的表示法是以喷口为中心，在距喷嘴端面与喷雾曲面的交点连线的夹角成为条件雾化角，为了与配风系统相匹配，油嘴所喷油雾不仅具有上述不同形式的油雾锥体，同时还具有各种不同的喷油锥角（如图5-2所示）以满足不同场合的需求，喷嘴的喷雾质量除了人们熟知的雾滴尺寸及其分布外，还包括雾滴速度，雾滴数密度，液雾体积流量，渡雾体积通量等。喷雾的不均匀度会导致燃烧室内油气比分布失调，局部富油会增大排气冒烟，过于贫油则不利燃烧稳定性，两者均会恶化出口温度场品质和降低燃烧效率。大型燃烧室所用油嘴的喷油锥角为90° -120°。小型燃烧室喷嘴的喷油锥角为50°-80°。
图5-2不同喷油椎角示意图
相关实验表明燃烧室内的温度基本上是80°实心油嘴的最高，且更靠近导流体大端，即更接近喷油嘴，这或许是80°喷油锥角的油气混合、燃烧速度更快些所致。增大喷雾锥角可以使燃烧火焰缩短，不过喷雾锥角的增大也受燃烧室空间结构的限制，应该避免严重的喷雾撞壁现象，否则会导致雾化不良，使燃烧情况恶化，产生冒黑烟的现象。
5.4点火方式分析
电阻丝点火塞点燃式（通称为炽热物点火），这种形式结构简单、运行可靠，但是点火性能差，供油不迅速导致在使用过程中会出现点火失效或勉强燃烧后产生浓烟。
此外，炽热物点燃可燃混合气最低温度750℃左右，通常在温度达到1250℃以上均能点燃可燃混合气。由于电阻丝点火塞的材料为金属材料，所以通常不能达到足够高的温度（1000℃），且耐腐蚀度也较低，采用电阻丝点火会出现以下问题：
(1)因电阻丝占用整体空间较大，升温速度慢，当燃烧室预热不够充分．电阻丝附近油雾过浓时，因油雾蒸发而吸收大量的热量，致使点火塞的表而温度急剧下降而出现点火失效。
(2)由于电阻丝点火塞在点火过程中，需燃烧室内有一定量的已预热的可燃燃混合气，因此在预热前需提前向燃烧室供油。但提前供油量的大小很难控制，过多将造成燃烧室积油过多，燃油蒸发时需吸收大量的热量，从而导致点火失效，或勉强点火而产生滚滚浓烟且滴油严重．
(3)在实际使用中，由于操作不当或电压过低，则点火塞的表而温度仅有600℃左右。因此电阻丝点火塞操作要求较高。
为此，采用全陶瓷点火塞装机进行了多种工况试验。结果证明使用全陶瓷点火塞可避免上述不足，其原因如下：
(1)全陶瓷点火塞升温迅速(在4s内能达到1 000℃)且表而温度最高可达1300℃。只要在运行前预热燃烧室壁和点火塞体，当雾化器产生的油雾散布到灼热的燃烧室内壁、点火塞体附近后，会迅速蒸发成一定浓度的可燃混合气并被点火塞顺利点燃，火焰在很短时间内即可波及整个燃烧室，完成点火过程。
(2)因在运行前无须提前供油，所以操作简单方便。且几乎没有滴油现象，不会出现因操作不当而点火失效或浓烟滚滚。
5.5本章小结
通过燃油加热器上对喷油量0.75USgal/h嘴、O.85USgal/h嘴和1.00USgal/h嘴配机分析看，供油量0.75USgal/h、80°、实心的油嘴基本适合于现用加热器，O.85USgal/h嘴较勉强，1.00USgal/h的油嘴因供气不足和热交换器吸热能力不够而不适合配用，应另配热变换器。油嘴的喷油锥体形式及喷油锥角，对现用加热器用结构形式的燃烧器性能影响不大，其排放指标也相差无几。
由于条件原因不能做出上述实验，导致分析的数据误差较大。
第6章燃烧污染物的生成机理及防护措施
6.1主要污染物及危害
汽车加热器的主要作用之一是降低汽车冷启动阶段的排放，但是它自身也会产生少量的有害排放物，不到发动机排放量的５％。汽车加热器的有害排放物主要是HC、CO和NOx，他们产生的主要原因是局部高温和混合不均匀。这些有害排放物造成的空气污染能够对生态环境和人类健康带来很大危害。因此，如何在合理利用能源的同时降低有害物的排放一直是能源科技领域的重要课题。
（1）HC包括未燃和未完全燃烧的燃油及其裂解和部分氧化的产物，包括烷烃、烯烃、芳香烃、醛、酮、酸等数百种成分。其中的烯烃经代谢转化会变成对基因有毒的环氧衍生物。烯烃与氮氧化物一起在太阳光的紫外线作用下能够引起光化学烟雾。芳香烃对血液和神经系统有害。醛类是刺激性物质，对眼、呼吸道、血液有害。
（2）CO是无色无味的有毒气体，它与血液中氧的载体血红蛋白的亲和力是氧的240倍。空气中CO的体积分数超过0.1％时，就会导致人体中毒；超过0.3％时可在30分钟内致命。
（3）NOx的绝大部分是NO，少量是NO2。NO是无色气体，本身毒性不大，但在大气中能被缓慢氧化成NO2。NO2呈褐色，具有强烈的刺激性气味，对肺和心肌有很强的毒害作用。NOx还参与了从大气平流层消除臭氧的链锁反应，能引起臭氧层空洞。
（4）炭烟粒子中直径小于0.1μm的为可吸入颗粒，容易沉积在人的肺部，对健康危害很大；直径介于0.1～１μm之间的则可降低能见度；直径大于１μm的为可沉降颗粒，危害较校
6.2污染物生成机理
6.2.1 HC生成机理
一般情况下，ＨＣ化合物的形成是由于局部火焰熄灭。造成熄火的主要原因有三种：一是火焰拉伸，二是在壁面或缝隙处的熄火。另外，可燃混合物的局部过浓或过稀也会引起熄火。
（1）火焰拉伸引起熄火与气体的混合过程有关。强湍流引起的火焰锋面的过度拉伸将引起火焰的局部熄灭，若混合物不能被重新点燃，滞留在反应区的燃料就不会燃烧，这对贫油和富油混合物非常重要。
（2）火焰在壁面和缝隙处熄火，是由于热量传递冷却了反应区及表面反应引起反应介质的减少。当火焰放出的热量小于壁面散出的热量并最终导致可燃混合气的温度降到其自燃温度以下，火焰就会熄灭。当缝隙小到一定程度，火焰就无法在其中传播，碳氢燃料进入时就会停留在里面。如果这部分混合气不能被氧化，就会造成高的HC排放。
（3）如果可燃混合物的浓度在燃料的可燃极限附近，也会造成火焰不稳定，容易熄火而产生较高的HC排放。
6.2.2 CO生成机理
一般认为，燃料分子经高温燃烧生成CO要经历如下步骤：
RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO
式中：R代表碳氢根。
CO在火焰中的初始浓度可以接近平衡浓度，其值取决于局部温度、压力和空燃比。火焰所生成的CO在以后的氧化过程中由于受化学动力学因素的控制，其浓度会偏离平衡值，因此即使稀燃混合物仍有CO排出。
CO在火焰中及火焰后的主要氧化反应为：
CO OHCO2 H
CO的产生与燃烧不完全直接相关，例如：在燃烧室中可燃混合物进入靠近壁面的冷却层，或者过早进入掺混降温空气中，使化学反应淬熄，均会产生CO。降低CO排放主要应该提高燃烧效率。
6.2.3 NOx生成机理
通过深入研究NOx生成的化学动力学机理以及化学动力学与流体力学的相互作用，到目前为止已经建立了四种NOx生成模型，分别是热力型、瞬发型、燃料型和通过N2O生成NO。
（1）热力型
研究表明NO生成反应明显滞后于燃烧放热反应，NO的生成主要在焰后区。前苏联科学家泽尔道维奇提出了热NO生成的链锁反应模型。影响NO生成的主要因素是焰后区温度、氧原子浓度和反应时间。
（2）瞬发型
瞬发型NOx一般发生在燃烧火焰中。它的生成机理是：燃料中的CH或者C与空气中的N反应生成氢氰酸（HCN）、N或CN，再进一步反应生成NOx。瞬发反应机理在火焰温度较低的浓混合物下成立。
（3）燃料型
这种NO的生成主要是指固化在燃料中的N在燃烧中转化成NO，主要出现在煤的燃烧中。实验表明，燃料中氮的氧化特征时间与燃烧放热反应的特征时间处于同一数量级。因此难以用使反应系统激冷或稀释的方法降低NO的生成量。燃料中的氮在火焰面处快速转化为CN，然后又瞬变为氨类物质NH。氧原子浓度成为反应发生的主导因素，因此对温度较低的稀混合物NO生成量仍较大。
（4）通过N2O生成NO
在氧原子与氮气的反应中，随着第三种分子M的出现，造成了N2O的生成。由N2O生成NO的反应机理如下：
N2 O M→N2O M
N2 O→NO NO
由于上述反应的NO生成量较少，所以经常被忽略。然而对于贫油条件CH的生成较少进而减少瞬发型NO产生，低温条件也会抑制热力型NO产生，此时通过N2O生成NO就变得比较重要。因此对于贫油预混情况通过N2O是生成NO的主要来源。
6.2.4炭烟生成机理
碳烟是燃油在高温、高压、缺氧的环境下发生裂解、脱氢而形成的，它经历成核、表面增长、凝聚、集聚和氧化等一系列过程，分为气相析出型和残炭型两种生成方式。气相析出型是已蒸发的燃料蒸汽在高温缺氧情况下发生气相分解产生的，在气、液、固体燃料的燃烧过程中都会产生。残炭型是液体燃料燃烧时，油滴在低于蒸发温度下由于燃烧室内高温或者油滴周围火焰的传热而分解形成的炭烟。炭烟的生成有一个冒烟极限，超过该极限就会产生炭烟。炭烟再进一步吸附未燃烧或不完全燃烧的碳氢化合物，就会形成排气微粒。
变速器
变速器装配图
几种热交换器的改进方案
三种安装方案
输入轴零件图1：1
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