基于朗肯循環(huán)的汽油機尾氣余熱回收模擬與實驗研究.pdf

1、發(fā)動機尾氣能量占燃料燃燒放熱總量的35％左右，采用朗肯循環(huán)系統(tǒng)回收尾氣能量，是實現(xiàn)發(fā)動機節(jié)能的有效途徑。本文針對基于朗肯循環(huán)的汽油機尾氣余熱回收系統(tǒng)開展了理論和實驗研究。
　　利用GT-Power建立了汽油機模型，對尾氣能量分布和余熱利用潛力進行了分析，研究表明尾氣帶走的熱量與汽油機輸出功率相當，尾氣最大可利用率在46％以上，具有較大的回收潛力。利用汽油機模型模擬了尾氣背壓對汽油機功率的影響，以指導(dǎo)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計。從系統(tǒng)回收效

2、率以及設(shè)備小型化的角度考慮，選擇水為朗肯循環(huán)工質(zhì)，并確定了評價系統(tǒng)性能的指標。
　　建立了單閥膨脹機Matlab/Simulink模型，對朗肯循環(huán)熱功轉(zhuǎn)化的核心部件單閥膨脹機進行了熱力循環(huán)過程分析。分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)（膨脹機的缸徑、行程和相對余隙容積系數(shù)）、運行參數(shù)（進氣壓力、進氣溫度和轉(zhuǎn)速）、以及配氣相位（進氣閥升程和排氣口寬度和高度）對膨脹機的輸出功率、膨脹機效率、質(zhì)量流量的影響規(guī)律。
　　搭建了朗肯循環(huán)余熱回收實驗系統(tǒng)，確

3、定了實驗的控制策略。完成了實驗系統(tǒng)性能測試實驗，實驗表明:在汽油機不同工況下，膨脹機轉(zhuǎn)速為1352r/min-1978r/min，輸出功率為2.06kW-3.47kW。當汽油機在轉(zhuǎn)速為5500r/min，功率為76.6kW的穩(wěn)定工況下，膨脹機的最高壓力可以達到6.69MPa，膨脹機的指示功率可以達到5.06kW。朗肯循環(huán)的總效率在10％以上，使汽油機功率提高率最大達到5.8％。
　　利用單閥膨脹機的升功率概念，從單位氣缸容積做功能