對IC發(fā)動機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廢氣被浪費掉，因此，汽車制造商正在尋求一種通過提高發(fā)動機效率來降低二氧化碳排放量的方法。廢熱回收（WHR）可通過回收一部分廢氣能量來提高發(fā)動機效率。在這項研究中，通過一種開放環(huán)路布雷頓循環(huán)與體積壓縮膨脹機用于廢氣余熱回收（見文中Fig.1）?？紤]到緊湊性和多功能性，布雷頓循環(huán)系統(tǒng)只能配備兩個主要元件（熱交換器和容積式機器），但這方面的研究較少。本文旨在通過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用的循環(huán)可行性來縮小這一知識差距。所模擬的車輛是配備Ecoboost 2.0發(fā)動機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，其中交替活塞機既可用作壓縮機又可用作膨脹器。在壓縮-膨脹機器模型中進行理論研究，以確定影響循環(huán)的主要參數(shù)并優(yōu)化這些參數(shù)以獲得最大恢復功率?？紤]到壓縮膨脹機和熱交換器的未來改進，恢復的功率可能是積極的。然而，很難期望恢復的動力足以證明在車輛中使用這種WHR系統(tǒng)是合理的。

研究結果表明，該循環(huán)的實際實現(xiàn)并不是非常有效的，因為該系統(tǒng)可能僅在具有高排氣能量的發(fā)動機工作點中才可運行，如高速公路行駛。即使這樣，恢復功率也太小，不足以彌補系統(tǒng)的復雜性和額外成本。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)的一些功率損失來源仍然被確定為最重要的損失來源，未來可以對壓縮膨脹機和熱交換器進行改進。此外，功率損失主要與熱交換器的效率、HP負壓回路和壓縮膨脹機械的機械損失有關，未來可進一步對這些方面進行研究。