先进的内燃机余热回收系统



先进的内燃机余热回收系统

提出一种能够燃烧CNG（压缩天然气）、LNG（液化天然气）和LPG（液化石油气）的高效率发动机概念。该发动机燃烧系统可允许混合燃料，通过改变燃料比例改变负荷，通过调节预混合燃烧和扩散燃烧实现较高的燃料转换率。

把一个余热回收（WHR）系统安装到发动机上，用以回收中冷器和发动机冷却液及废气能量。此WHR系统由一个动力涡轮机和一个单循环涡轮蒸气机驱动的蒸气涡轮机组成。此系统可为发动机迅速暖机，发动机燃油利用率提高50%以上，同时可通过降低负荷来降低燃油损耗。

安装在发动机排气出口处的动力涡轮运行条件有限，运行能量损耗小。依赖于废气和冷却液热量的涡轮蒸气机可在各工况下工作，通过降低转速和负荷来获得恒定的效率。

重型载货车发动机燃油利用率提高50%以上具有重大意义，仅通过发动机活塞运行过程是无法实现的，发动机运行过程损失了大部分的燃油能量。只有通过废气能量回收的方法才可实现。相关数据计算分析表明，冷却式废气再循环系统能够进一步控制发动机排放，在采用发动机运行改善措施和后处理基础上实现废气冷却液能量回收。

所提出的WHR系统可回收和利用冷却液、废气和中冷器热量。能量回收时动力涡轮机与废气热交换器相互制约。

使用引燃柴油和压缩天然气的发动机具有相同的压缩比，这是因为压缩天然气在引燃柴油燃烧后被注入，热量传播受控制而不能改善发动机爆震。在混合燃烧模式下，一定量的压缩天然气优先被注入，从而可改善发动机爆震，喷射量受限于发动机最大压力。在全负荷情况下，引燃柴油量约占总燃料的5%。

Alberto Boretti.SAE 2013-01-2433.

编译：谢秀磊