一種用于內燃機排氣能量回收的新型布雷頓循環系統

周峰，付建勤,2，劉敬平，唐琦軍，朱國輝

(1.湖南大學汽車車身先進設計制造國家重點實驗室，湖南長沙，410082；2.重慶大學低品位能源利用技術及系統教育部重點實驗室，重慶，400044)

排氣能量回收是提高內燃機總能效率的重要途徑之一，也是近年來內燃機領域的重要研究方向[1-2]，國內外許多研究者對此進行了大量研究[3-7]。LAKEW 等[3]提出了一種利用低溫熱源提高超臨界二氧化碳朗肯循環性能的新方法；XIE 等[5]研究了朗肯循環在重載柴油機駕駛循環下余熱回收的動態特性；DOLZ等[8]利用朗肯循環回收了8%～9%的排氣能量；WANG 等[9]通過臺架實驗發現在某些工況下回收內燃機排氣能量可以實現34%的節能效果；CONKLIN等[10]采用缸內噴水，實現6沖程循環回收內燃機排氣能量；FU 等[11]提出了采用蒸汽動力循環的方法回收內燃機排氣能量；諸葛偉林等[12]提出了基于布雷頓循環的發動機余熱回收方法。這些方法普遍需要在內燃機上附加一套較復雜的余熱回收系統，增加了系統成本和控制難度。廢氣渦輪增壓器可以有效地回收排氣能量[13]，但在增壓器與內燃機匹配時，更多的是關注內燃機的工作性能，帶有旁通閥的增壓器對排氣能量的利用效率很低。劉敬平等[14]發現，在外特性下渦輪僅回收6%～13%的排氣能量。為了改善傳統廢氣渦輪增壓器的性能，HOFBAUER 等[15-16]提出了一種新型渦輪增壓器即電動輔助增壓器，然而，在增壓器匹配時，還是以內燃機工作性能為主、以電動輔助增壓器為輔。JIANG等[17-19]對布雷頓循環的基本理論進行了深入研究，并在發電等領域對布雷頓循環進行了廣泛應用，但目前將布雷頓循環應用于內燃機余熱回收領域的報道較少?！?br>