针对柴油机冷起动困难和高凝点柴油在低温状态下的使用问题,本文根据PTC材料的阻温特性,将其作为加热元件对喷油器中流动的燃油进行自控温加热,有效地提高了燃油温度,从而提高柴油机的冷启动性能和经济性。本文首先用Gambit分别建立了外置和内置PTC材料加热的喷油器三维模型,而后划分网格并进行网格无关性分析,然后在Fluent中设置燃油物性和边界条件等相关参数进行非稳态模拟,研究了燃油流量、环境温度、不同居里温度的PTC加热元件及其布置位置对喷油器出口燃油温度的影响,对比分析了这两种模型的预热效果。最后在内置PTC材料预热喷油器三维模型的基础上,在给定最低环境温度和最大燃油流量下,改变PTC加热元件的端电压,分析研究了不同端电压和不同居里温度的PTC加热元件下的温度场、功率和喷油器出口燃油温度变化规律。得出了以下结论:(1)本文采用的是居里温度为60℃和130℃的PTC对燃油加热,PTC材料不论是内置还是外置在喷油器中,燃油出口温度均明显上升,尽管PTC材料内置比外置的燃油预热效果好,但这两种布置方式均可在一定程度上促进冷起动性能的改善。此外,在其它条件相同的情况下,基于居里温度130℃的PTC加热的喷油器出口平均温度和上升速度均高于居里温度60℃的,若从冷起动短暂时间内可以启动的要求来看,居里温度点高的130℃的PTC加热元件更有优势。(2)仿真结果显示:前20秒喷油器出口平均温度上升迅速,后20秒喷油器出口平均温度上升幅度明显较之前缓慢,即随着时间的递增,喷油器出口温度上升速度逐渐变慢,趋于一个稳定值。当其它条件保持不变,喷油器出口平均温度随环境温度的减小和燃油流量的增加呈下降趋势。燃油流量增加,流速增大,PTC加热元件对流动的燃油加热时间缩短,因此单位质量的流体获得的热量相应减少,从而造成燃油出口温度下降。(3)端电压大的PTC加热元件能够使温度快速上升并保持在居里温度附近,所以燃油出口温度高,呈现出先快速上升后逐渐趋于稳定的趋势,在低温环境下可使用调压器能在短时间内快速提高燃油温度。