事实上,内燃机发展到今天,而且一直在开发废热(尾气)的潜力,最常见的就是涡轮增压,就是利用尾气中携带的大量热能来处理增压系统,所以尾气中的废热早就被利用了,只不过是利用率有多高,所以在内燃机领域,废热的利用一直在进行!
使用更多的热量是好事,但关键是合理吗?如果内燃机在低温下运转,那么热损失会很大而导致较高的油耗;如果内燃机在温度过高时运转,那么每次循环所产生的热量,都不能及时排出而形成热积聚,直接导致爆震,严重点机器报废;所以这就是温度的合理性,在减少热损失的时候,还要考虑发动机的承受能力,还要结合汽油的质量!爆炸时的解决方法首当其冲的就是降温,减压,所以热量是一把双刃剑!
转热机械能:平均约为33%
排烟热损失:约30%
冷却器热损失:约30%
机面散热:大约10%
这就是说,内燃机70%的热量损失,可这些热不损失,就会毁掉机器;例如,冷却系统损失30%的热,那么,如果把冷却系统拆开,是否可以节约30%的热?那些没有排出热气的机器会有怎样的后果呢?因此在目前的技术框架下,内燃机已经处于平衡状态,任何变化,都将带来一系列变化。至于进气,燃油加热的问题就更让人困惑了!
为什么要降低进气温度?
换个角度想一想,涡轮增压车为什么会有中冷?中冷器的用途在于降低进口温度!若用废热来加热进气,则中冷的存在意义何在?低入口温度的意义,远比高入口温度的意义大!一、空气不是水,空气的比热容量过低,每循环空气升温,所消耗的热量过低,换句话说,有一点热,就能把空气温度大幅度地拉高,内燃机浪费70%的热量根本不可能靠进气预热,所以69.999%以上的热量还是被浪费了,所以预热空气,消耗废热的想法并不可行。
二是升高进气温度,将使每个循环的进气量严重下降,使燃烧恶化,造成更多的燃料浪费。
由于空气受热膨胀,密度将下降,同样体积的空气含氧量也将减少。此时尽管发动机进气量没有变化,但有效氧含量降低,因此喷油量减少,动力也减少。
引擎正常工作时,火花塞点火,引燃火花塞电弧中心的混合物,然后火焰向外扩散,使混合物全部燃烧。燃烧过程中气缸内压力逐渐升高,做功平稳。
但由于火花塞点火后汽缸内所有混合气同时燃烧,汽缸内压力瞬间上升,冲击力特别大,极易损坏发动机。
但是,在压缩行程结束时,由于进气温度过高,混合气的温度较高,更易发生爆炸。因此降低进气温度反而有助于减少爆炸。
由公式可知,如果进气温度上升,等于温度 T上升,那么必然导致质量 n下降,这样等于每一循环进气质量都下降!入口气量减少,燃烧效率就会降低,这样操作不仅不能提高热效率,反而还会降低燃烧效率(热、机械、燃烧三效率的乘积即为引擎效率)!
如此多年以来,内燃机领域一直在想方设法降低进气温度,从而获得更大的进气质量,因此想通过对进气进行预热,来减少废热损失简直就是一场乱弹!
汽化吸热可以降低气缸内的温度,提高气缸的充气效率,降低爆震的危险。当汽油温度升高时,降低缸内温度的作用减弱。
涡轮机增压发动机的中冷器,用来降低空气进口温度。由于加压后空气被压缩,温度升高,而通过中冷器冷却后进气温度可明显降低,有助于提高发动机的效率。
对于燃油预热问题,更是不切实际,首先燃油喷射进燃烧室,其本身温度并不低(非冷启动状态下),是否还需要燃油预热?让它在点燃前自动燃烧?针对直喷发动机丰富的控制策略,采用偏低温雾化燃油,增加吸热量,是一种给缸内降温、减压的方法,用来抑制爆震,出现爆震时及时调整。
随着气温的升高,空气变得稀薄,涡轮增压的目的就是要压缩空气参与燃烧,如果压缩到等质量的热空气中,则需要更高的涡轮压力,导致能耗增加,得不偿失。当负荷较低时,发动机启动尾气再循环 EGR系统,将部分高温下的尾气再输入气缸。尾气的确能加热干净的空气。
你预先预热油气,还能用它来抑制爆震吗?目前机上压缩比普遍偏高,点火前缸压大,温度本身就很高,再给油气预热,那么爆震问题就无法控制,所以给油气预热的想法也完全不合逻辑!
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