先進的內燃機余熱回收系統

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先進的內燃機余熱回收系統

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）的高效率發動機概念。該發動機燃燒系統可允許混合燃料，通過改變燃料比例改變負荷，通過調節預混合燃燒和擴散燃燒實現較高的燃料轉換率。

把一個余熱回收（WHR）系統安裝到發動機上，用以回收中冷器和發動機冷卻液及廢氣能量。此WHR系統由一個動力渦輪機和一個單循環渦輪蒸氣機驅動的蒸氣渦輪機組成。此系統可為發動機迅速暖機，發動機燃油利用率提高50%以上，同時可通過降低負荷來降低燃油損耗。

安裝在發動機排氣出口處的動力渦輪運行條件有限，運行能量損耗小。依賴于廢氣和冷卻液熱量的渦輪蒸氣機可在各工況下工作，通過降低轉速和負荷來獲得恒定的效率。

重型載貨車發動機燃油利用率提高50%以上具有重大意義，僅通過發動機活塞運行過程是無法實現的，發動機運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現。相關數據計算分析表明，冷卻式廢氣再循環系統能夠進一步控制發動機排放，在采用發動機運行改善措施和后處理基礎上實現廢氣冷卻液能量回收。

所提出的WHR系統可回收和利用冷卻液、廢氣和中冷器熱量。能量回收時動力渦輪機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動機具有相同的壓縮比，這是因為壓縮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動機爆震。在混合燃燒模式下，一定量的壓縮天然氣優先被注入，從而可改善發動機爆震，噴射量受限于發動機最大壓力。在全負荷情況下，引燃柴油量約占總燃料的5%。

Alberto Boretti.SAE 2013-01-2433.

編譯：謝秀磊