發動機廢熱回收的熱力循環優化

李凡彬，趙金國

（西京學院 機械工程學院，陜西 西安 710123）

現階段如何提高燃油效率，實現節能是內燃機領域的一個研究熱題。在內燃機效率方面，直噴汽油發動機和高壓共軌柴油發動機的引入，這使得提高燃油效率更具挑戰性。發動機余熱回收研究和利用對汽車工業發展中的節能效果具有重要意義。研究統計在燃料燃燒產生的熱量中，發動機輸出有功功率約為 25%～35%，排氣熱約為22%～46%。

本文在已有研究基礎上選擇水作為工質，因為水的能量質量不高，但流量大熱值高。 根據郎肯循環原理，利用蒸發器過熱度控制對廢熱回收系統進行優化，增加了電磁閥控制，用于控制工質泵的轉速和蒸發器的壓力，提高廢熱循環效率，為發動機廢熱回收利用技術提供參考。

1 郎肯循環工作原理

根據理想郎肯循環結構和郎肯循環（-），如圖1、圖2所示。圖2中下標對應圖1中的工質狀態。

圖1 理想郎肯循環

圖2 T-S圖

發動機余熱回收系統的能量轉換是通過工質流動和相變來實現的。由于工質是流動的載體，其熱工性能、環境性能和整體性能隨著不同工質的環境變化都有很大差異，使得非熱回收效率也有不同的差異。從不同廢熱回收系統熱源特點出發，選則經濟價值好的工質非常必要。所選的工質要能保證三相點最低溫度循環環境，避免堵塞或凝結造成的損失，同時還具有安全、環保、較高的化學穩定性和性價比的特性。從發動機工作環境的限制上考慮，臨界點參數不宜過低，在冷凝范圍條件內，避免低溫造成的冷凝困難。……