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先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)余熱回收系統(tǒng)

提出一種能夠燃燒CNG（壓縮天然氣）、LNG（液化天然氣）和LPG（液化石油氣）的高效率發(fā)動(dòng)機(jī)概念。該發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)可允許混合燃料，通過改變?nèi)剂媳壤淖冐?fù)荷，通過調(diào)節(jié)預(yù)混合燃燒和擴(kuò)散燃燒實(shí)現(xiàn)較高的燃料轉(zhuǎn)換率。

把一個(gè)余熱回收（WHR）系統(tǒng)安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上，用以回收中冷器和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液及廢氣能量。此WHR系統(tǒng)由一個(gè)動(dòng)力渦輪機(jī)和一個(gè)單循環(huán)渦輪蒸氣機(jī)驅(qū)動(dòng)的蒸氣渦輪機(jī)組成。此系統(tǒng)可為發(fā)動(dòng)機(jī)迅速暖機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油利用率提高50%以上，同時(shí)可通過降低負(fù)荷來降低燃油損耗。

安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣出口處的動(dòng)力渦輪運(yùn)行條件有限，運(yùn)行能量損耗小。依賴于廢氣和冷卻液熱量的渦輪蒸氣機(jī)可在各工況下工作，通過降低轉(zhuǎn)速和負(fù)荷來獲得恒定的效率。

重型載貨車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油利用率提高50%以上具有重大意義，僅通過發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)行過程是無法實(shí)現(xiàn)的，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程損失了大部分的燃油能量。只有通過廢氣能量回收的方法才可實(shí)現(xiàn)。相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算分析表明，冷卻式廢氣再循環(huán)系統(tǒng)能夠進(jìn)一步控制發(fā)動(dòng)機(jī)排放，在采用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行改善措施和后處理基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)廢氣冷卻液能量回收。

所提出的WHR系統(tǒng)可回收和利用冷卻液、廢氣和中冷器熱量。能量回收時(shí)動(dòng)力渦輪機(jī)與廢氣熱交換器相互制約。

使用引燃柴油和壓縮天然氣的發(fā)動(dòng)機(jī)具有相同的壓縮比，這是因?yàn)閴嚎s天然氣在引燃柴油燃燒后被注入，熱量傳播受控制而不能改善發(fā)動(dòng)機(jī)爆震。在混合燃燒模式下，一定量的壓縮天然氣優(yōu)先被注入，從而可改善發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，噴射量受限于發(fā)動(dòng)機(jī)最大壓力。在全負(fù)荷情況下，引燃柴油量約占總?cè)剂系?%。

Alberto Boretti.SAE 2013-01-2433.

編譯：謝秀磊