采用有机朗肯循环废热回收的轻度混合动力火花点火涡轮增压轿车柴油机

汽车制造商在努力制造更节油的车辆时,会考虑采取一切可能的措施来提高内燃机动力系统的效率。其中,48V轻度混合动力技术即是节油措施之一。采用米勒技术的火花点火直喷发动机和从发动机废热中回收能量也是节油措施的一种。研究沃尔沃轿车基于乙醇的有机朗肯循环废热回收系统,围绕4缸2.0L的火花点燃发动机成功构建,运用48V轻度混合动力技术的同时考虑了车辆的安装需求。本研究还为有机朗肯循环系统开发了专用的控制系统,包括其与发动机之间的通信。有机朗肯循环系统使用发动机废气作为热源,为此设计制造专用的蒸发器以适合车辆的腔道。乙醇蒸气的膨胀发生在轴向活塞式膨胀机中,该轴向活塞式膨胀机通过皮带传动,既与混合动力系统电气耦合,又与发动机曲轴机械耦合。研究发现,该膨胀机的这种双重动力输出对于具有瞬态驾驶的乘用车尤为重要,可以通过电动混合系统的快速响应来克服蒸气系统的缓慢响应,从而提供了更多废热能回收的机会。发动机测试台架试验的结果表明,在发动机高负荷下,采用化学计量比运行时,制动比油耗降低了5%~7%,与模拟结果一致。这表明组合动力总成系统在城市、城郊和高速工况方面均具有优势。