[发明专利]回收利用发动机废气能量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体是一种可以回收利用发动机废气能量的装置及方法。

背景技术

理想状态下，如果燃油燃烧的产生的能量全部转化为对外做的功即效率100%，则发动机作功行程结束时气体的压强、温度应该与吸气冲程末的压强、温度相同,即发动机排出的废气温度、压力应与进入的空气温度、压力相同，空气只起到了工作介质的作用，燃油燃烧的产生的能量全部对外做功了，没有转变为其他形式，这是理想发动机模型，在实际中是无法实现的。

四冲程发动机在活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程。

对于汽油机气缸压力、温度变化情况如下：

进气终了时刻：气缸压力p：0.08-0.09MPa<大气压；气缸温度T：320-380K压缩终了时刻：气缸压缩压力p：0.8-1.5MPa；气缸温度T：600-750K作功行程中：燃气最大压力p：3.0-6.5MPa；最高温度T：2200-2800K作功行程结束时：气缸压力p：0.35-0.5MPa；气缸温度T：1200-1500K排气终了时：气缸压力p：0.105-0.12MPa；气缸温度T：900-1100K

由于只有膨胀行程对外做功，那么在气缸压力、温度最大值（燃气燃烧时）一定的情况下，作功行程结束时气缸压力、气缸温度越低说明转化为动能的能量越多，发动机效率越高。反之也是这样。

现有的涡轮增压技术在提高了气缸压力、温度最大值的同时也提高了作功行程结束时气缸压力、气缸温度，所以并不能改善发动机的效率，仅能改善功率。

从目前汽车所用发动机的热平衡来看，用于动力输出的功率一般只占燃油燃烧总热量的30％一45％(柴油机)或20％一30％(汽油机)。以废热形式排出车外的能量占燃烧总能量的55％一70％(柴油机)或80一70％(汽油机)，主要包括循环冷却水带走的热量和尾气带走的热量。

从表l中可以看出汽车废热利用有较大的空间，其有效利用自然受到人们越来越多的关注。

表1：内燃机的热平衡

热平衡各分项％汽油机高速柴油机中速柴油机转变为有效功的热量20～3030～4035～45冷却介质带走的热量25～3020～2510～20废气带走的热量40～4535～4030～40其它热量损失5～105～1010～15

根据热力学第一定律即能量守恒定律,要想提高发动机的效率就要尽量减少冷却介质带走的能量和废气带走的能量。

发明内容