尊敬的各位大佬!汽车发动机能不能高温废气废热,去加热进气和汽油,再混合进入气缸做功,有什么限制条件?

h1>实际上内燃机发展至今日、也在不断在开发废热(尾气)的潜力,最常见的就是涡轮增压、就是利用了废气中所携带的大量热能对增压系统做工,所以尾气中得废热早已经被利用;只不过是利用率多少的问题,所以在内燃机领域、关于废热的利用是在不断进行的!

而爆震是由于火花塞点火后气缸里全部混合气同时燃烧,气缸压力瞬间升高,冲击力特别大,容易损坏发动机。

如下图所示,与热分子相比,冷空气分子运动更慢,碰撞时的能量更少,从而使冷空气变得更稠密。随着温度下降,更多的空气分子进入发动机,而随着温度升高,更少的空气分子进入发动机。从空气冷热度对发动机影响的角度来讲,热空气更有利于发动机运行。

此外,如果进气温度过高,就会导致发动机燃烧室的温度提升,这很容易导致发动机爆震。因此通常情况下,需要对进气的温度进行控制,涡轮增压发动机通常会设计有一个中冷器,其目的就是为了控制进气温度,在合适的范围内。

题主所说的用废热加热进气和汽油从硬件上来说能实现。但是加热进气和汽油却万万不可以。因为这些操作不利于发动机高效率运行。

发动机空燃比

而进气温度过高会导致压缩冲程末端混合气温度过高,更容易引起爆震。所以降低进气温度反而有助于降低爆震。

3、提高汽油温度不利于降低缸内温度

所以从这个公式中我们可以看出,如果进气温度升高、等于温度T升高、那么必然导致质量n降低,如此一来等同于每循环进气质量被降低了!进气量降低、那么燃烧效率就降低了,如此操作不仅仅无法提高热效率,反而把燃烧效率也降低了(热、机械、燃烧三效率的乘积就是发动机效率)!所以这么多年来内燃机领域都是在想方设法的降低进气温度、从而获得更大的进气质量,所以想通过预热进气、来降低废热损失完全是乱弹琴!

唯有的路子就是把废热用来发电,利用电再推动汽车,这样二次利用能源综合效率肯定会高

当进气的温度高于20摄氏度时,空气会产生热膨胀效应,单位体积内的实际空气密度会减小,此时就需要减少喷油脉宽,减少喷油量,预防混合气过浓,通常情况下,这种修正一般在零下20摄氏度到60摄氏度之间进行。

N:气体的质量

汽油进入气缸后气化吸热,可以降低气缸内温度,提高充气效率,降低爆震风险。你把汽油温度提高了,那么降低缸内温度的效果就削弱了。

这个想法不错,为什么这么说呢?如果这样的话,可以提高燃油效率,大大提高发动机运转能效,从原理上来讲,废弃再次循环,加热空气进入发动机,更有利于点燃,柴油机如果能实现这个技术,那绝对是有利的。但是汽油加热是很危险的,很难保证汽油的恒温工作。

由此可见内燃机70%的热都被损失掉了,可这些热不损失掉、就会毁掉机器;比如冷却系统损耗30%的热、那是不是把冷却系统拆了,就能节省30%的热?这些热量不排出、会对机器产生什么样的后果考虑过么?所以在目前的技术框架下、内燃机已经处于一个平衡状态,任何改变、都会带来一系列的改变;至于问题中给进气、燃油加热就更令人费解了!

为什么要降低进气温度?

V:气体的体积

P:气体的压强

想法很好,但是不能实现!不过倒是可以利用高温去发电产生电能!增加发动机的热效率!

发动机的进气温度太高或太低都有问题

发动机的进气温度和环境温度应该是相适宜的,对于电喷发动机来说,会通过进气压力传感器,空气流量传感器检测进气量,同时会根据氧传感器检测发动机尾气中的氧含量,发动机的ecu根据传感器的参数控制喷油脉宽,控制混合气的空燃比在14.7:1,在这个比率下,汽油燃烧的最充分,燃效比最高排放污染物最少。

其二就是提高进气温度、会严重降低每循环的进气量,恶化燃烧、造成更多的燃料浪费;如公式P*v=N*r*T

还有宝马的发动机喷水技术,也是靠往气缸里喷入适量水,利用水蒸发吸热来降低气缸温度。

所以说提高进气温度和汽油温度是不利于发动机正常运行的。

再比如一辆车在高速上长距离爬坡,这时候发动机既要保持车速,又要克服爬坡阻力,输出功率特别大,缸内燃烧也更猛烈,排气温度也越高,当排气温度达到一定值的时候就有可能烧坏三元催化器,所以这时候ECU会提高喷油量,利用多余的汽油挥发吸收气缸里的热量,降低排气温度,保护三元催化器。

估计是不懂热机的人提的问题。你这个在活塞运动的热机上意义不大。目前热机效率最高的燃气轮机发电就是用的你的这个办法,废气利用去加热水,水再变气去汽轮机,这样的效率在五十以上了。但系统很庞大不适合在汽车上用。从工艺技术经济上比较汽车回热利用没啥用,本身还要冷却液冷却发动机呢!你还回热干嘛。

虽然目前落后的人类发动机技术不能利用废热,就像他们所说的,发动机进气太热了太稀薄,然后会影响做工。但都像你们这么想,发动机热效率永远停留在41%以下,想提高到50%甚至是80%一定得在废热上下功夫,这个题主小伙子虽然没有具体方案,但是设想是正确的,目前可行的方案有发动机废热温差发电(目前效率太低),发动机废热加热生活用水,发动机废热预处理油或气将来一定能实现,加油小伙子

最重要的核心就是空气冷热对发动机有什么影响,因为空气冷热密度是不一样的。

空气密度如何影响发动机

当发动机在空燃比附近运行时,它是最高效的,可以完全燃烧气缸中的所有空气和所有燃料。这称为化学计量比。对于100LL燃料,化学计量比约为15:1,即每1份燃料中有15份空气。热空气运行发动机更接近与最佳的空燃比。

所以说进气温度和燃油温度低一些反而更好。汽车上也很常见这些为了降低进气温度的设计。

能利用更多的热量是好的、但重点在于是否合理?内燃机若处于低温运行、那么热损失会非常大而造成更高的油耗;若内燃机处于过高的温度运行,那么每次循环产生的热量、不能被及时排出而形成热积累,直接导致爆震、严重点机器都废了;所以这就是温度的合理性,在减少热损耗的时候、也要考虑发动机的承受能力,还需要结合汽油的品质!爆震时的解决方式首当其冲的就是降温、减压,所以这热量是把双刃剑

涡轮增压发动机的中冷器,这就是用来降低进气温度的。因为增压后空气被压缩,温度升高,而经过中冷器降温后可以显著降低进气温度,有助于提高发动机效率。

机器表面散热:10%左右

至于预热燃油就更不可行了,首先燃油喷入燃烧室内、本身的温度也不低(并非冷启状态之下),难道还要对燃油进行预热?令其在点燃之前就产生自燃?对于直喷发动机丰富的控制策略而言,利用偏低温的燃油雾化、吸收更多热量,是给缸内降温、减压的一种手段,用于抑制爆震、以及出现爆震后的及时调整;您提前给油气预热,还怎么利用它去抑制爆震?现在的机器压缩比普遍偏高,点火前的缸压、温度本身就大,再给油气预热、那么爆震问题就没办法控制了,所以给油气预热的理念也是完全不合逻辑的!

冷却系统热损耗:30%左右

排气热损耗:30%左右

按照以上的设计原理,如果如题主那样的想法,将空气或燃油加热,的确是脑洞大开,但是对于内燃机来说是不现实的。

那么高温的发动机尾气就不能有效的利用吗?

T:气体的温度

加热进气和汽油会有什么后果

1、降低有效进气量,引起动力下降

涡轮增压要通过中冷器把高温空气冷却,气缸温度高要通过增加喷油雾化时吸收多余高温,进去的都是越冷越好。

回归自然,好好研究一下CVT变速箱如何更耐用比较现实!

之所以这些设想没有广泛的被推广,主要原因还是缺乏市场的驱动,此外,这些技术相对还处于研发提升阶段,并未达到完全的成熟,推广的性价比太低,实用性太差,不过可以预见的是,随着越来越严苛的排放法令,车企对燃油车的油耗越来越在意,一定会想出很多降低油耗的办法,而提升燃油的利用率就是可行方向之一。

我们可以换一个角度思考问题,为什么涡轮增压车有中冷?中冷用途在于降低进气温度!如果利用废热给进气预热,那么中冷的存在意义又是什么?降低进气温度的意义、远比升高进气温度的意义更大!其一,空气不是水、空气的比热容太低,每循环的空气升温、所能消耗掉的热量太低,换句话说有点热量、就能把空气温度大幅度拉升,内燃机浪费70%的热量根本不可能依靠预热进气所消耗,所以69.999%以上的热还是被浪费,所以预热空气、消耗废热的理念不可行。。。

适当加热对发动机运行有好处这是事实,但是不会有革命性的改革,技术难度太大。

因为空气受热膨胀,密度会下降,同样体积的空气中氧气含量也降低了。这时候虽然发动机进气的体积没变,但是有效氧气含量降低,因此喷油量就减少了,动力就下降了。

2、提高爆震风险

R:气体理想常数

实际上也不尽然,工程师已经设计了很多的利用尾气回收能量的设想,目前可行的设想要利用尾气的热量进行制冷,这听起来是匪夷所思的设计,但是这也是非常可行的,只要有温度差,就可以实现制冷。

加热进气空气加热是完全正确,但是有一个不可不去解决的问题,那就是散热问题。所有持续做工的机械,电子等等,散热问题始终决定着一个产品寿命。对于发动机来说进气量必须瞬间加热才能达到效果,技术问题包括(温度加热,温度控制,如何做到恒温)有着极大的挑战。通过循环空气可能再次进入发动机空气的温度就会很高,中间的过程必须有散热装置。目前在全世界还没有汽车空气循环散热技术,当然加热技术也是不存在的。

空气温度越高越稀薄,涡轮增压的目的是压入更多的空气参与燃烧,如果压入等质量的热空气就需要更高的涡轮压力,造成能耗上升,得不偿失。发动机在低负荷的时候会启动废气再循环EGR系统,把一部分高温废气再导入气缸。废气确实会把干净空气加热。

发动机会根据进气的温度调整喷油量,通常以20摄氏度为进气温度调整的标准温度,当进气温度低于20摄氏度时,由于空气的密度增大,为了确保空气量和燃油相匹配,ECU需要进行低温燃油修正,将增加喷油脉宽增加喷油量使空气和燃油量相匹配。

还可以利用尾气驱动斯特林发动机进行发电,利用尾气直接发电等等。很多设想已经申请了专利。

发动机正常工作时火花塞点火,引燃火花塞电弧中心的混合气,然后火焰向外传播,引燃所有混合气。在火焰传播的过程中气缸内压力逐渐提升,做功平顺。

热能转机械能:平均33%左右

简单点,这么说吧,进入气缸的空气越冷越好。燃油发动机的工作,是通过汽柴油燃烧,产生的高温气体膨胀来推动活塞进行工作的。燃油燃烧的温度是固定的,进入气缸的空气越冷,燃油燃烧后产生的气体膨胀就越大,工作效率就越高,明白了吗?

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  1. 真理永远掌握在少数人的手里!但少数人要服从多数人~~

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