通過廢熱回收改善機(jī)油溫度

運(yùn)輸業(yè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的油熱管理在減少二氧化碳和污染物排放的途徑中尚未得到應(yīng)有的重視。在認(rèn)證駕駛循環(huán)期間，只有在行程的最后部分，油溫才達(dá)到其熱穩(wěn)定值并確保了粘度方面的最佳性能，但此時(shí)有大量有害物已經(jīng)排放。因此，加快預(yù)熱無疑是一種讓人受益的舉措。本文提出使用含有熱量的廢氣對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行預(yù)熱，可在駕駛循環(huán)的早期階段，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火之后迅速達(dá)到其熱穩(wěn)定值。本文在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)（F1C 3L IVECO）中做了一次嘗試，修改了油路，以便在廢氣認(rèn)證循環(huán)周期的冷態(tài)階段加熱機(jī)油(見圖1)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，燃料消耗和污染物排放明顯減少。此外，本文還對(duì)改進(jìn)的油回路、發(fā)動(dòng)機(jī)、冷卻劑回路和排氣管線之間的相互作用進(jìn)行了深入研究，以系統(tǒng)視角獲得機(jī)油加熱技術(shù)。

圖1 配備廢熱回收裝置的的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油路平面總布置

在這項(xiàng)工作中發(fā)現(xiàn)，在NEDC早期階段的廢氣中可獲得的平均熱功率約為5 kW。在NEDC階段的前900秒中，機(jī)油溫度上升了2-5℃。此外，在NEDC的城市部分，加快油熱可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失明顯降低，從而使得燃油消耗和二氧化碳排放量減少了3.6%。冷卻液的預(yù)熱時(shí)間減少了約60秒，未燃燒的碳?xì)浠衔锖皖w粒物分別減少了約3%和2%，而CO減少了7%，NOx減少了3%。廢熱回收的不利影響表現(xiàn)為由于熱交換器交叉而在排氣歧管中產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)背壓。未來可以通過采用更大的熱交換器（集成在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中）或更高通量的技術(shù)（翅片板式熱交換器）將發(fā)動(dòng)機(jī)背壓減至90 mbar，并節(jié)省2.6%的凈燃料消耗。