基于朗肯循環(huán)的汽油機(jī)尾氣余熱回收模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能的有效途徑。本文針對(duì)基于朗肯循環(huán)的汽油機(jī)尾氣余熱回收系統(tǒng)開(kāi)展了理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　利用GT-Power建立了汽油機(jī)模型，對(duì)尾氣能量分布和余熱利用潛力進(jìn)行了分析，研究表明尾氣帶走的熱量與汽油機(jī)輸出功率相當(dāng)，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(jī)模型模擬了尾氣背壓對(duì)汽油機(jī)功率的影響，以指導(dǎo)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的指標(biāo)。
　　建立了單閥膨脹機(jī)Matlab/Simulink模型，對(duì)朗肯循環(huán)熱功轉(zhuǎn)化的核心部件單閥膨脹機(jī)進(jìn)行了熱力循環(huán)過(guò)程分析。分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)（膨脹機(jī)的缸徑、行程和相對(duì)余隙容積系數(shù)）、運(yùn)行參數(shù)（進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和轉(zhuǎn)速）、以及配氣相位（進(jìn)氣閥升程和排氣口寬度和高度）對(duì)膨脹機(jī)的輸出功率、膨脹機(jī)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，確

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