在北方寒冷地区车辆冷启动(尤其是重型车)问题非常突出,例如启动不了、污染物排放过多等。车用预热器作为改善发动机冷启动的主要技术手段,逐渐被广泛应用。本文通过理论分析、实验研究和数值模拟,针对重型车预热器的结构特性、燃烧特性、流动特性以及取暖特性进行研究。首先对原重型车燃油预热器工作原理进行了分析,分析得出其工作过程涉及到燃料和空气的混合燃烧以及高温燃气与外部冷却液之间的流动传热,因此结合化学动力学理论以及传热传质理论等相关理论分析,明确在CFD模拟分析所需要计算的边界条件,同时为下文的新、原预热器仿真分析对比以及结构对比提供理论基础。其次,本文通过设计搭建燃油预热器台架实验,获得了CFD仿真分析所需要的边界条件,同时获得燃油预热器理论分析中所需要的计算数据,例如环境温度、预热器尾气成分、尾气温度和进出口水温等。并通过英国BS845标准,计算了新、原预热器的燃烧效率和换热效率,并进行了结构对比分析,提出了结构对预热器效率提高的重要性。同时,对新燃油预热器进行了仿真,并通过对预热器的流动特性、燃烧特性进行分析,提出了新燃油预热器的结构改进与设计的方向,并将实验结果与模拟结果进行对比,计算了模拟误差。然后,本文通过在燃烧室内增加扰流板来改进燃油预热器结构,达到提高燃油预热器效率的目的,并提出了两个决定扰流板特性的参数,即扰流板缩口直径以及扰流板距换热筒底部距离。通过CFD仿真分析可知,当扰流板缩口直径为70mm、扰流板距换热筒底部距离为80mm时,其出口水温将提高2.62℃,燃油预热器效率达到最大改善。本文通过研究文献发现,当柴油温度提高到56℃-75℃,其耗油量将会减少5%-6%。故本文设计了一套供油管路预热装置,即利用燃油预热器冷却液来预热供油管路,并通过理论计算以及模拟分析得出证实此方案的合理性。最后,本文讨论了燃油预热器对乘员舒适性的影响,并设计了一套利用燃油预热器对乘员舱、驾驶舱以及发动机的取暖策略,并进行了实车安装以及控制系统的开发。同时,本文对所设计的加温措施,进行了CFD仿真分析,并对原车加温系统进行了实验分析,通过仿真与实验发现,本文所设计的乘员加温措施,能够大幅度提高乘员的舒适性。