以电子技术为核心的各类高新技术的发展,使得以内燃机为动力的汽车在节能和环保方面取得了一定的成绩,但革命性的突破仍然值得人们期待。内燃机将燃料化学能转变为汽车有用机械能的过程中大量的能量被浪费掉,特别是排气和冷却液带走了大量的热量。因此,合理回收汽车余热具有很大的社会效益和经济效益。传统的汽车采暖空调一般是利用发动机的冷却液余热来取暖或者利用独立式燃油加热器取暖,但利用发动机的冷却液余热取暖时,由于所能利用的热量较少,不足以满足寒冷地区的大、中型客车的取暖要求;独立式燃油加热器虽然热功率较大,但采暖费用较高,而且消耗燃油、燃烧后的废气造成大气环境污染。本文研究的客车水暖式排气余热采暖系统不仅利用了部分冷却液的余热,而且还通过排气换热器对排气中的废热进行回收,因此,不仅采暖量大,而且不消耗燃油,具有节能和环保的优点。本文建立了客车冬季取暖的热负荷计算模型,并用VB软件编写了计算程序。排气换热器是水暖式排气采暖系统的最重要部件。本文首先对目前市场上使用较多的盘管式排气换热器进行了特点分析,并指出了此种换热器存在的不足。为解决水暖式排气余热采暖系统在使用过程中存在的问题,设计了一种新型列管水套式排气换热器,此种换热器采用了列管和水套的复合换热结构,并且采用了目前换热器工业较为热门的液压胀焊技术作为列管与管板的连接方式。利用计算流体动力学软件FLUENT对盘管式排气换热器和列管水套式排气换热器进行了数值仿真。对两种换热器的换热特性和流阻特性进行分析,仿真结果显示,列管水套式排气换热器的整体性能较好。此外,通过数值仿真,对列管水套式换热器的列管节距比等结构参数进行优化调整。在数值仿真的基础上,试制了一台列管水套式排气换热器的样机SL30。对样机SL30进行了暖风性能试验研究,并将SL30与盘管式排气换热器SXB30的试验结果进行了对比,对比结果显示SL30的整体性能要优于SXB30。此外,本文还将SL30的试验结果与数值仿真结果做了对比,仿真结果与试验结果虽有偏差,但具有很好的一致性,完全可以用来指导排气换热器的结构设计和优化。最后,针对列管水套式排气换热器SL30,设计了一个特殊的排气三通阀,并对水暖式排气采暖系统的智能控制方法作了探讨。