對(duì)IC發(fā)動(dòng)機(jī)中布雷頓廢熱回收循環(huán)系統(tǒng)的分析研究

據(jù)研究得知，大約三分之一的燃料燃燒能量通過(guò)廢氣被浪費(fèi)掉，因此，汽車制造商正在尋求一種通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率來(lái)降低二氧化碳排放量的方法。廢熱回收（WHR）可通過(guò)回收一部分廢氣能量來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。在這項(xiàng)研究中，通過(guò)一種開放環(huán)路布雷頓循環(huán)與體積壓縮膨脹機(jī)用于廢氣余熱回收（見文中Fig.1）。考慮到緊湊性和多功能性，布雷頓循環(huán)系統(tǒng)只能配備兩個(gè)主要元件（熱交換器和容積式機(jī)器），但這方面的研究較少。本文旨在通過(guò)研究以低溫可變工作條件、可用空間和重量的限制為特征的客車應(yīng)用的循環(huán)可行性來(lái)縮小這一知識(shí)差距。所模擬的車輛是配備Ecoboost 2.0發(fā)動(dòng)機(jī)的福特蒙迪歐家用轎車。布雷頓循環(huán)WHR系統(tǒng)模型的主要組成部分是熱交換器和交替活塞機(jī)，其中交替活塞機(jī)既可用作壓縮機(jī)又可用作膨脹器。在壓縮-膨脹機(jī)器模型中進(jìn)行理論研究，以確定影響循環(huán)的主要參數(shù)并優(yōu)化這些參數(shù)以獲得最大恢復(fù)功率。考慮到壓縮膨脹機(jī)和熱交換器的未來(lái)改進(jìn)，恢復(fù)的功率可能是積極的。然而，很難期望恢復(fù)的動(dòng)力足以證明在車輛中使用這種WHR系統(tǒng)是合理的。

研究結(jié)果表明，該循環(huán)的實(shí)際實(shí)現(xiàn)并不是非常有效的，因?yàn)樵撓到y(tǒng)可能僅在具有高排氣能量的發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)中才可運(yùn)行，如高速公路行駛。即使這樣，恢復(fù)功率也太小，不足以彌補(bǔ)系統(tǒng)的復(fù)雜性和額外成本。因此，循環(huán)可行性是不明確的。盡管如此，布雷頓循環(huán)系統(tǒng)的一些功率損失來(lái)源仍然被確定為最重要的損失來(lái)源，未來(lái)可以對(duì)壓縮膨脹機(jī)和熱交換器進(jìn)行改進(jìn)。此外，功率損失主要與熱交換器的效率、HP負(fù)壓回路和壓縮膨脹機(jī)械的機(jī)械損失有關(guān)，未來(lái)可進(jìn)一步對(duì)這些方面進(jìn)行研究。