我国幅员辽阔，按国外的使用经验或试验结论，一般当环境气温低于5或0时就应使用预热器，即包括华北地区在内的我国广大北方地区在冬季都应使用预热器。而实际情况是，预热器只在近年在部分严寒地区（主要在东北地区）并仅作为辅助启动的设备被部分使用，在其它地区基本不被人所知。随着我国汽车保有量的快速增长，开展预热器及其应用研究对于解决我国的节能和环保问题具有重要的现实意义。
1低温冷启动的危害1 1机件磨损严重虽然早有研究认为50 75的机件磨损发生在冷启动和暖机阶段，但是由于试验的复杂性，还没有系统的试验来证明预热启动或者使用预热器对减轻机件磨损的作用。但有关试验已显示，机体温度提高后机件磨损会明显减轻，如一种柴油机，在- 18时冷启动一次的磨损与正常行驶20 0 250km的磨损相当，而在0和5时则分别与正常行驶80 100km和30 40km的磨损相当。
1 2尾气污染严重以汽油机为例，随着电喷技术和三效催化转化器的进步和普及，其主要尾气污染物排放量在正常行驶时已很低。但在冷启动和暖机阶段，发动机会因燃烧恶劣使污染物排放量显著增大，而此时催化转化器又不能立即起燃，所以尾气污染物排放严重。一般认为，60 80的总HC和CO排放物是在此阶段排放的，因此减少冷启动和暖机阶段的排放一直处在不断探索中。试验表明，使用预热器不仅可使尾气中总HC和CO排放量降低60 80，而且法规没有规定的其它大部分污染物排放也会显著降低。预热器所起的重要环保作用正是国外积极推广使用预热器的主要原因。
1 3燃料消耗增加在低温冷启动和暖机阶段燃料消耗要增加，原因是多方面的，如机油黏稠使发动机阻力增大、燃烧不稳定及为使燃烧稳定而增大喷油量（降低空燃比）等，较长的暖机时间也是重要原因。预热启动可明显改善发动机工况、缩短暖机时间，因此可降低燃料消耗。已公布的结果有一些不同，加拿大OEE办公室公布的结果是使用预热器可提高10综合燃油经济性，如果短途行驶则可提高20的综合燃油经济性，而其它的研究却显示影响有限，这可能是由于使用、气候或试验条件不同产生的。文中将要介绍的按我国使用条件所做的预热启动试验表明，对排量1 6L的汽油机，每次从- 15怠速暖机到40要比使用预热器多消耗约0 4L汽油。
2电预热器的研究现状及其特点发动机材料主要是钢、铸铁或铝等金属，其比热仅是水的1 /6，而小型车发动机质量较轻、机体内冷却液容量也较小（特别是所谓全铝发动机），使用预热器可以取得满意的预热效果。
预热器主要分燃油预热器和电预热器两大类，燃油预热器具有加热功率大并不依赖电源的优点，可在任何地点使用，缺点是结构复杂、体积较大、价格高，使用范围有限。
电预热器以民用电源为能源，具有体积小、安装使用简便、价格低（仅为燃油预热器的几十分之一）的优点，缺点是必须在有电源的地点使用。但一般小型车的使用环境可满足这一要求，所以在小型车上使用较多。
检索国内外有关厂商的产品，电预热器主要有以下几种结构形式。
2 1直热式预热器通常国外所说的机体预热器或作为汽车标准配置的预热器均是指这种预热器。它结构简单、价格低廉，其主要结构是一个外侧焊有螺纹联接件的电热管，可以象螺栓一样联接到发动机水套上的放水孔上。由于其主要靠热传导传热，传热速度慢，所以功率很小（一般在300 500W）。其缺点是预热速度慢、不均匀、温度低，提前长时间加热还会造成热损失和耗电量增加。
2 2腔式预热器其本身有加热腔，电热元件安装在加热腔内，再通过管路与发动机水套连接。由于靠冷却液的热对流循环传热，传热速度慢，所以功率仍很小，与直热式的相比，除通用性改善外并没有其它明显优势，使用有限。
2 3泵循环预热器在腔式预热器上设置循环泵就构成所谓泵循环预热器。它可充分利用现代发动机冷却系统的特点实现快速预热。
2 3 1现代发动机冷却系统的特点现代发动机的冷却系统由机体上的冷却水道、水泵、节温器、散热器和联接管路等构成，节温器控制冷却液的循环方式，发动机温度低时节温器关闭，冷却液走小循环以减少散热，温度高时（一般80 105之间）节温器逐渐打开，冷却液走大循环以通过散热器散热。另一独立的循环是暖风循环，为暖风系统提供热源。小循环和暖风循环均是常开的。
2 3 2泵循环预热器的预热原理泵循环预热器与燃油预热器有些类似，其本身是一个带有循环泵及控制系统的电热锅炉，当把预热器联接到小循环管或暖风循环管上后，其循环泵会驱动冷却液在预热器和发动机之间循环流动，实现对发动机机体的预热。由于预热过程中节温器是关闭的，所以冷却液并不流经散热器而损失热量。
由于冷却液的循环速度快，所以这种预热器的功率可以很大，使预热速度显著提高，预热时间显著缩短，热损失和耗电量降低。
3泵循环预热器的结构和工作原理泵循环预热器具有功率大、预热速度快的特点，特别适合国内的使用条件，所以近年来发展较快。
国内研制的一种泵循环预热器的结构原理图。这种预热器主要在以下几方面做了改进：具有单独电热管口及单独定子安装槽的一体化单腔塑料壳、与叶轮直联并在冷却液中工作的永磁转子、定子灌封工艺、较大的便于准确控温的电热管法兰盘、与叶轮和泵轴呈交叉安装的电热管等。这些改进使该预热器的体积和质量只有国外同类产品的1 /3，具有更高的安全性能。另外，由于其进口和出口间的距离小于30mm（类似产品则大于150mm），而且中心线平行并基本在一条直线上，实际占用空间很小，所以只要将发动机小循环管或暖风循环管断开就可直接将预热器串联上，安装非常简便。
其工作原理为：永磁转子带动叶轮旋转进而驱动加热腔内的冷却液高速旋转流动冲刷电热管实现高效率换热；叶轮、进口、出口和加热腔又构成离心泵，驱动冷却液在预热器和发动机之间循环流动，实现对发动机的预热。预热器内设有温控器等以实现温度控制和过热保护。
4泵循环预热器的预热启动试验4 1试验条件、目的和方法试验主要在一台一汽大众捷达轿车上进行，部分试验在一台一汽大众宝来轿车上进行，两台车使用的1 6L汽油发动机与文献试验的发动机基本一致，但宝来车的发动机采用铝油底壳。预热器串联在发动机小循环管上。预热器的主要参数为：电热管额定功率1 500W；扬程0 6m时，流量约为6L /m in.
试验时的环境气温只选择- 15，而不是文献试验的5和- 15.原因主要是使用条件和气候条件不同，我国家庭用车基本露天停放，而作为辅助启动的手段，使用预热器进行预热启动一般只在清晨低温条件下进行。
基本试验在捷达车上进行，目的是验证预热的效果，方法是测量预热过程中发动机上各测点的温度变化。共3处测点：1#测点位于2缸火花塞处，2#测点位于预热器出口处，3#测点位于油底壳放油口处（在放油螺丝上钻孔）。
为进一步验证预热的效果，还在捷达车上进行了预热启动和冷启动的对比试验，方法是在发动机冷启动和静止怠速暖机工况下测量各测点的温度变化、发动机转速和耗油量。试验过程中发动机由其ECU控制，不人为干预，这也是模拟我国驾驶员在低温启动时的启动和暖机过程。
后一项试验在宝来车上进行，目的是检验铝油底壳对预热机油的影响，方法与在捷达车上进行的基本试验相同，但只测1和3测点。
4 2试验数据及分析整理后的数据归纳可以看出，预热启动具有如下优势。
（1）预热40m in后，机体温度即可达40左右，同文献介绍的直热式预热器一般3h的预热时间相比，预热时间缩短80，所以预热速度更快也更省电；从各测点温度看，预热也更均匀。
（2）预热30m in启动后1m in时的发动机温度、怠速转速已接近冷启动后11m in时的状况，说明预热启动可使暖机时间缩短90，而且可节油约0 4L.按燃烧1L汽油可产生2 4kg CO 2的比例估算，可同时减少CO 2排放量约1kg.
（3）油底内无冷却水道，所以机油预热缓慢，但预热后机体温度提高、润滑改善、怠速降低，同时又避免了长时间的低温暖机，所以机件磨损仍会有显著降低。由于油底内无运动件，也无狭窄油道，所以油底内的机油温度低似乎对启动和机油的循环影响不大，这样的解释可从预热启动后油底温度提高较快得到证明。显然，加长预热时间对预热机油有利。
（4）采用铝油底壳对预热机油有利，与普通钢板油底壳相比，可使机油温度显著提升。全铝发动机对机油的预热效果更好，具有机油冷却器（采用冷却液冷却方式）的发动机也会在启动后对机油进行加热。如果将机油冷却器设计在油底中或铝油底壳上，则会明显改进对机油的预热效果。
5结束语预热启动是必要的。预热器作为一种简单、经济、有效的预热装置，对减轻冷启动和怠速暖机阶段的机件磨损、减少燃料浪费和降低尾气排放污染都有显著的积极效果。泵循环预热器功率大，适合我国的使用条件，预热速度快，效果好。但对机油的预热效果有待提高。建议在发动机上使用铝油底壳和液冷式机油冷却器，并进一步研究将机油冷却器设计在油底中或铝油底壳上的技术方案，以改进对机油的预热效果。
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