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基本信息

項(xiàng)目名稱：
蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)與開發(fā)
小類：
能源化工
簡介：
蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)與開發(fā)作品是在原蒸發(fā)混合式汽車加熱器的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升理論、強(qiáng)化功能、改善性能、拓寬應(yīng)用范圍。該作品提出了蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器設(shè)計(jì)的蒸發(fā)預(yù)燃三階段理論；開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型錐蓋形蒸發(fā)混合式燃燒器；對(duì)原加熱器控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的加熱器能在平原和高原正常使用，拓寬了加熱器的使用范圍；對(duì)加熱器進(jìn)行可視化研究，通過觀察燃燒器的燃燒狀況，對(duì)加熱器的燃燒策略進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)后的加熱器產(chǎn)品性能全面超過了GB10908—89《燃油加熱器技術(shù)條件》規(guī)定的要求，達(dá)到了同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平。
詳細(xì)介紹：
新型蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器，是利用汽油或柴油在燃燒器中燃燒產(chǎn)生熱量，通過介質(zhì)（空氣或水）吸收，然后釋放到加熱空間的獨(dú)立加熱裝置。 該項(xiàng)目是在原蒸發(fā)混合式加熱器的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升理論、強(qiáng)化功能、改善性能、拓寬應(yīng)用范圍。 原加熱器功能： （1）解決發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)問題，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在-40℃低溫環(huán)境下快速起動(dòng)； （2）車輛采暖，低溫環(huán)境下車廂內(nèi)供暖； （3）除霜，加熱器給除霜器供熱。 優(yōu)化設(shè)計(jì)后，在保持原有功能的基礎(chǔ)上，加熱器新增如下功能： （1）節(jié)能，比僅靠發(fā)動(dòng)機(jī)自身運(yùn)行來達(dá)到熱機(jī)狀態(tài)，節(jié)省燃料消耗50％以上； （2）減排，利用加熱器與汽油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行降低冷啟動(dòng)階段排放的方法，降低汽油機(jī)HC，CO和NOX的排放； （3）延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)前預(yù)熱，減輕了沖擊磨損對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害； （4）高原平原可以兩用，根據(jù)不同大氣壓力，調(diào)節(jié)加熱器燃燒時(shí)的供風(fēng)電壓和供油頻率，拓寬了使用范圍； 該作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： （1）提出了蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器設(shè)計(jì)的蒸發(fā)預(yù)燃三階段理論； （2）開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型錐蓋形蒸發(fā)混合式燃燒器； （3）對(duì)原加熱器控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的加熱器在平原和高原都能正常使用，拓寬了加熱器的使用范圍； （4）對(duì)加熱器進(jìn)行可視化研究，通過觀察燃燒器的燃燒狀況，對(duì)加熱器的燃燒策略進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。 項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況： 作者作為第一作者分別于 2007年8月，獲山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽省一等獎(jiǎng)；2009年3月，獲山東省首屆“濰柴動(dòng)力杯”汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)；2009年6月，獲第十一屆“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)。 優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)的蒸發(fā)混合式轎車加熱器產(chǎn)品性能全面超過了GB10908—89《燃油加熱器技術(shù)條件》規(guī)定的要求，達(dá)到了同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平。

作品圖片

  • 蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)與開發(fā)
  • 蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)與開發(fā)
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的： 在原蒸發(fā)混合式燃油加熱器基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升理論、改善性能、拓寬應(yīng)用范圍。 基本思路： 在對(duì)國外同類產(chǎn)品燃燒理論和燃燒器分析比較的基礎(chǔ)上，建立指導(dǎo)優(yōu)化燃燒器燃燒理論；在理論指導(dǎo)下對(duì)燃燒器結(jié)構(gòu)、控制器進(jìn)行優(yōu)化；最后采用實(shí)機(jī)測試方法，對(duì)優(yōu)化前后加熱器進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)優(yōu)化效果。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）提出了蒸發(fā)混合式轎車用燃油加熱器設(shè)計(jì)的蒸發(fā)預(yù)燃三階段理論；（2）開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型錐蓋形蒸發(fā)混合式燃燒器；（3）優(yōu)化后的加熱器在平原和高原都能正常使用，拓寬了加熱器的使用范圍；（4）對(duì)加熱器進(jìn)行了可視化研究，通過觀察燃燒器的燃燒狀況，對(duì)加熱器的燃燒策略進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。 技術(shù)關(guān)鍵：（1）燃燒理論的建立；（2）加熱器燃燒器的優(yōu)化設(shè)計(jì)；（3）加熱器可視化研究的試驗(yàn)設(shè)計(jì)；（4）控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 優(yōu)化設(shè)計(jì)的新型蒸發(fā)混合式轎車用加熱器產(chǎn)品性能全面超過了GB10908—89《燃油加熱器技術(shù)條件》規(guī)定的要求，達(dá)到了同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平。經(jīng)試驗(yàn)，加熱器易起動(dòng)，工作柔和穩(wěn)定，熱效率為86%，排氣溫度240℃，CO排放為200×10-6，NOX排放為80×10-6，HC排放為3×10-6。 利用加熱器與汽油機(jī)聯(lián)合運(yùn)行降低冷啟動(dòng)階段排放的方法，試驗(yàn)表明該方法使汽車按國III標(biāo)準(zhǔn)檢測循環(huán)運(yùn)行的有害排放顯著降低，其中HC排放降低42.7%，CO排放降低12.2%，NOX排放降低72.3%。

科學(xué)性、先進(jìn)性

優(yōu)化前后的加熱器性能比較： 原加熱器功能：（1）解決發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)問題；（2）車輛采暖；（3）除霜。 優(yōu)化設(shè)計(jì)后加熱器的功能：（1）節(jié)能；（2）減排；（3）延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命；（4）高原平原兩用；（5）解決發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)問題；（6）車輛采暖；（7）除霜。 從上述比較可以看出優(yōu)化設(shè)計(jì)后的蒸發(fā)混合式轎車燃油加熱器的性能有很大提高，能在更寬的范圍和更惡劣的環(huán)境下使用。 該作品提出了指導(dǎo)優(yōu)化蒸發(fā)混合式轎車燃油加熱器設(shè)計(jì)的蒸發(fā)預(yù)燃三階段理論，據(jù)此優(yōu)化設(shè)計(jì)了新型蒸發(fā)式燃燒器，與國外產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完全不同；與國內(nèi)同類技術(shù)比較，適應(yīng)于高原平原的加熱器產(chǎn)品以及提出的利用轎車燃油加熱器降低汽油機(jī)冷啟動(dòng)過程排放的方法，國內(nèi)外未見報(bào)導(dǎo)；運(yùn)用可視化研究方法指導(dǎo)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，國內(nèi)外也未見同類報(bào)導(dǎo)。 優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)的蒸發(fā)混合式轎車加熱器產(chǎn)品性能全面超過了GB10908—89《燃油加熱器技術(shù)條件》規(guī)定的要求，達(dá)到了同類產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2007年8月，獲山東省大學(xué)生機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽省一等獎(jiǎng)； 2009年3月，獲山東省首屆“濰柴動(dòng)力杯”汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)。 2009年6月，獲第十一屆“挑戰(zhàn)杯”山東省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)。

作品所處階段

應(yīng)用階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品；現(xiàn)場演示；圖片；錄像；樣品

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

產(chǎn)品特點(diǎn)和優(yōu)勢、推廣范圍： 產(chǎn)品的功能主要有：（1）節(jié)能；（2）減排；（3）延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命；（4）高原平原兩用；（5）解決發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)問題；（6）車輛采暖；（7）除霜等七大功能。 與國外同類產(chǎn)品的不同之處在于：（1）價(jià)格優(yōu)勢，價(jià)格是德國加熱器公司產(chǎn)品的60%。（2）在功能上，加熱器平原、高原均能使用。 前景、市場分析、經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 新型蒸發(fā)混合式轎車加熱器特別適合于轎車等乘用車的配備，按我國08年的轎車生產(chǎn)水平，年產(chǎn)轎車600萬輛以上，如保守估計(jì)其中僅10%的車輛配裝加熱器則市場需求將達(dá)60萬臺(tái)以上。該產(chǎn)品已由河北宏業(yè)機(jī)械股份有限公司試驗(yàn)成功并進(jìn)入應(yīng)用階段，預(yù)計(jì)到2009年底將形成年產(chǎn)20萬臺(tái)的能力，按每臺(tái)加熱器2500元計(jì)算，每年可創(chuàng)作產(chǎn)值5億多元，實(shí)現(xiàn)利稅1億元以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。另外，加熱器用于軍事車輛可改善和提高我軍裝備水平，其社會(huì)效益也非常顯著。

同類課題研究水平概述

車用加熱器在國外具有廣闊的市場，在歐美，在裝有加熱器的車輛上工作是保證司乘人員（勞動(dòng)者）工作的基本權(quán)力，故而汽車生產(chǎn)大國如德國、美國、日本等都有專業(yè)的加熱器公司及系列產(chǎn)品。例如德國Eberspacher公司和Webasto公司，日本的三國等。 以著名加熱器生產(chǎn)廠家德國的Webasto公司為例，它是一家具有百年歷史的跨國企業(yè)，是世界汽車零部件百強(qiáng)企業(yè)之一，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。在加熱器小型化方面，其產(chǎn)品也很成功。公司新推出的Thermo Top中，由于采用了新型燃燒室“Venturi Burner”和陶瓷噴嘴,以及新的換熱器材料和結(jié)構(gòu)，不僅使加熱器的啟動(dòng)時(shí)間由原來的90s縮短到不足30s，而且其熱效率達(dá)到了75％以上。面對(duì)中國巨大的市場，Webasto公司2001年將其產(chǎn)品推向了中國。 我國的車用燃油加熱器與歐美相比起步較晚，1965年才開始國內(nèi)第一臺(tái)加熱器的研制。經(jīng)過了40余年的發(fā)展，國內(nèi)已經(jīng)形成系列化的多品種、多用途加熱器產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于客車、工程機(jī)械、軍用車輛等的室內(nèi)取暖、擋風(fēng)玻璃除霜和預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)等方面。 目前國內(nèi)主要是河北宏業(yè)，北京京威和河北南風(fēng)三家企業(yè)在生產(chǎn)和銷售車用加熱器，主要供應(yīng)國內(nèi)的客車，公交車以及軍事車輛等配套使用。雖然我國加熱器企業(yè)積極學(xué)習(xí)和引進(jìn)德國與日本先進(jìn)技術(shù)，在產(chǎn)品的技術(shù)水平方面和生產(chǎn)條件上取得了長足的進(jìn)步，但是在燃油供給、燃燒技術(shù)、電氣控制和排放水平方面國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品仍與國外同類產(chǎn)品之間存在著一定的差距，這主要是由于國內(nèi)企業(yè)和合作單位在車用加熱器的基礎(chǔ)性研究方面投入不足造成的。另外，由于市場方面的原因，我國的加熱器產(chǎn)品主要集中在熱功率較大的噴霧式和離心式燃油加熱器方面。在小型蒸發(fā)式加熱器發(fā)面，國內(nèi)企業(yè)還鮮有作為。目前我國的轎車產(chǎn)品已進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)乘車舒適性要求不斷提高，加熱器也將逐漸走進(jìn)國內(nèi)轎車市場，因此小型蒸發(fā)式加熱器將具有廣闊的應(yīng)用前景。 目前國內(nèi)企業(yè)為了提高自身的技術(shù)水平和研發(fā)能力，不斷地開展與國內(nèi)高校的合作，譬如**大學(xué)、**大學(xué)，共同進(jìn)行車用加熱器的開發(fā)與研究，并取得了一定的成績。
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