其實內燃機發(fā)展到今天,余熱(廢氣)的潛力也在不斷被開發(fā)。最常見的是渦輪增壓,即利用廢氣攜帶的大量熱能對渦輪增壓系統(tǒng)做功,因此廢氣中的余熱早已被利用;只是利用率的問題,所以在內燃機領域,余熱利用是源源不斷的!用熱量大多是好的,重點是是否合理?如果內燃機低溫運行,熱量損失很大,導致油耗高;如果內燃機在過高的溫度下運行,每個循環(huán)產生的熱量不能及時排出,導致熱量積聚,將直接導致爆震,甚至造成機器的浪費。所以這就是溫度的合理性。在減少熱量損失的同時,還要考慮發(fā)動機的承受能力和汽油的質量!敲的第一個解決方法是降溫減壓,所以這個熱度是把雙刃劍!熱能轉化為機械能:平均排氣熱損失約33%;冷卻系統(tǒng)熱損失約為30%;機器表面散熱約為30%:10%左右??梢钥闯觯瑑热紮C的熱量已經損失了70%,但如果這部分熱量不損失,就會破壞機器;比如冷卻系統(tǒng)損失了30%的熱量,把冷卻系統(tǒng)拆了能省下30%的熱量嗎?你考慮過如果不排除這種熱量機器會怎么樣嗎?所以在目前的技術框架下,內燃機一直處于平衡狀態(tài),任何變化都會帶來一系列的變化;至于進氣和燃油加熱的問題,就更讓人費解了!為什么要降低進氣溫度?我們可以換個角度思考。渦輪增壓的車為什么要有中冷?中冷的目的是降低進氣溫度!如果利用余熱預熱進氣,中冷的意義何在?降低進氣溫度的意義遠大于提高進氣溫度的意義!第一,空氣不是水,空氣的比熱容太低,每循環(huán)消耗的熱量太低。換句話說,只需要一點熱量,就可以大大提高空氣溫度。內燃機不可能通過預熱進氣來浪費70%的熱量,所以還是浪費了69.999%以上的熱量,所以預熱空氣來消耗余熱的想法是不可行的。其次,提高進氣溫度會嚴重降低每循環(huán)進氣量,惡化燃燒,造成更多的燃油浪費;比如公式P*v=N*r*TP:氣體壓力V:氣體體積N:氣體質量R:氣體理想常數T:氣體溫度。所以從這個公式可以看出,如果進氣溫度升高,等于溫度T升高,必然導致質量N降低,相當于每個循環(huán)進氣質量降低!進氣量減少,燃燒效率降低。這種操作既能提高熱效率,又能降低燃燒效率(熱效率、機械效率和燃燒效率的乘積就是發(fā)動機效率)!所以這么多年來,內燃機領域一直在努力降低進氣溫度,以獲得更大的進氣品質。所以試圖通過預熱進氣來減少余熱損失是無稽之談!至于預熱燃油,就更不可行了。第一,燃油噴入燃燒室,其溫度不低(不處于冷起動狀態(tài))。那么,燃油有必要預熱嗎?點火前讓它自燃?對于缸內直噴發(fā)動機的富控制策略,將溫度較低的燃油霧化,吸收更多的熱量,是降低缸內溫度和壓力的手段,用于抑制爆震,并在爆震發(fā)生后及時調整。如果提前預熱油氣,怎么用它來抑制爆震?目前機器壓縮比普遍較高,點火前氣缸壓力和溫度較高。如果油氣預熱,爆震問題就控制不住了,所以油氣預熱的想法完全不合邏輯!
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