缸内喷水做功分析

内燃机排气喷水增加压力做功可行性分析 全球目前约有九亿辆汽车, 其中绝大部分是普通的燃油内燃机汽车。内燃机作为汽车最关键的部件，其性能直接影响汽车油耗的高低。到目前为止，汽车行业在提高内燃机效率方面已经取得了巨大的进步，对内燃机效率的改进主要集中在优化油气混合和缸内燃烧等方面，虽然内燃机效率通过上述方法已有很大提升，但仅通过这些途径还是不能充分满足未来燃油经济性的目标。对于车用柴油机，仅有40%多的燃油能量转换为机械能，剩余能量最终通过发动机排气、冷却水等释放到大气环境中。若能将发动机剩余能量有效回收利用，则对提升发动机效率、降低发动机油耗量具有重大意义。 1 发动机热平衡分析 表 1-1 为柴油机各部分能量分布比例，由表可知燃油能量仅有38.5%转化为机械能，而近 60%的燃油能量没有被利用。柴油机余热主要通排气、冷却水、中冷器等释放到大气环境中。其中，发动机尾气带走了32.7%的能量，冷却水带走18%的能量，而中冷器损失了8.4%的能量。 表 1-1 某柴油机热平衡分析 输出功 尾气 冷却水 中冷器 未燃烧油 kW 2150 1821 1003 471 132 % 38.5 32.7 18 8.4 2.4 汽车发动机动力输出占燃油燃烧总热量的25% - 42%, 其余以废热形式从冷却水和尾气等中排出。车外的能量占燃烧总能量的58% - 75%, 这不仅是一种能量浪费, 同时也会造成一定程度的大气热污染。发动机尾气的余热具有温度高、压强大、流速快的特点,因此尾气所含能量在浪费的热量中占主要部分。根据工程热力学热力性质和过程, 若发动机尾气初比焓值1h为607. 02 kJ /kg, 背压状况比焓值2h 为300. 19 kJ /kg时, 则尾气中含有的能量为： 12hh =306.83kJ/kg 可见, 尾气中含有相当数量的能量, 若从尾气中回收这部分能量并加以利用, 则是提高能量利用率的重要途径之一。这样既节省能源又会使车辆运行费用降低。 通过对发动机各部分的能量分析可知，发动机尾气能占输入能量的比例最高，其所占比例达40%以上，因此，需要对其能量进行火用分析，确定其能量回收价值。 发动机尾气火用值计算公式为 ,000x HexhaustexhaustexhaustEmhhTss （2-1） 式中，,x HE为发动机涡轮后尾气火用（kW） exhausts为发动机涡轮后尾气熵（kJ/kg.K） 0T 为环境温度（K） 0h 为达到与环境相平衡状态时的尾气焓（kJ/kg） 0s 为达到与环境相平衡状态时的尾气熵（kJ/kg.K） 通过以上对发动...