對IC發動機中布雷頓廢熱回收循環系統的分析研究

據研究得知，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動機效率。在這項研究中，通過一種開放環路布雷頓循環與體積壓縮膨脹機用于廢氣余熱回收（見文中Fig.1）。考慮到緊湊性和多功能性，布雷頓循環系統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發動機的福特蒙迪歐家用轎車。布雷頓循環WHR系統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，以確定影響循環的主要參數并優化這些參數以獲得最大恢復功率。考慮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系統是合理的。

研究結果表明，該循環的實際實現并不是非常有效的，因為該系統可能僅在具有高排氣能量的發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，不足以彌補系統的復雜性和額外成本。因此，循環可行性是不明確的。盡管如此，布雷頓循環系統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。