1、我國(guó)是內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)和消費(fèi)的大國(guó)，內(nèi)燃機(jī)消耗的石油約占我國(guó)石油總量的60％，內(nèi)燃機(jī)節(jié)能事關(guān)國(guó)家能源安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)廢氣帶走的能量約占燃料燃燒放出熱量的三分之一，因此針對(duì)內(nèi)燃機(jī)廢氣余熱能的有效回收有十分重要的意義，近年來(lái)，采用熱力循環(huán)方法對(duì)廢氣帶走熱能的有效回收利用頗受關(guān)注。其中采用斯特林循環(huán)回收內(nèi)燃機(jī)尾氣余熱的研究尚在初步探索階段，沒(méi)有合適的性能預(yù)測(cè)模型，試驗(yàn)獲得的軸功率不高;應(yīng)用朗肯循環(huán)方法進(jìn)行尾氣余熱回收在工質(zhì)選擇，

2、工作原理及工作性能的理論分析方面有大量的理論研究基礎(chǔ)，但系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大。本文以2.0DCVVT汽油機(jī)為研究對(duì)象，一方面針對(duì)尾氣余熱的特點(diǎn)，建立針對(duì)尾氣為熱源的斯特林機(jī)模型，并結(jié)合試驗(yàn)對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行研究，分析確定影響回收功率的原因，為進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)、提高性能奠定基礎(chǔ)。另一方面主要針對(duì)以水為工質(zhì)的朗肯循環(huán)回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)汽量小影響系統(tǒng)輸出功的難題，對(duì)膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究、改造，并根據(jù)膨脹機(jī)的運(yùn)行條件，合理的進(jìn)行系統(tǒng)匹配，建立體

3、積小、效率高的朗肯循環(huán)系統(tǒng)。并且根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分別對(duì)兩種熱力循環(huán)的回收效果進(jìn)行了分析、評(píng)價(jià)和比較。
　　在應(yīng)用斯特林循環(huán)進(jìn)行尾氣余熱回收利用方面，針對(duì)汽油機(jī)尾氣為有限熱容的特點(diǎn)，基于經(jīng)典的理想絕熱分析法，考慮斯特林機(jī)各種損失，建立了以汽油機(jī)尾氣為熱源的斯特林機(jī)的二級(jí)簡(jiǎn)化分析法數(shù)學(xué)模型，并對(duì)斯特林循環(huán)余熱回收系統(tǒng)進(jìn)行工作過(guò)程仿真分析，獲得了汽油機(jī)特定工況下斯特林機(jī)的性能特點(diǎn)，確定了影響斯特林機(jī)性能的主要因素，為試驗(yàn)研究奠定了理論基礎(chǔ)。

4、
　　建立了一套斯特林余熱回收試驗(yàn)系統(tǒng)，并在汽油機(jī)3000r/min的三種不同負(fù)荷狀況下進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明:斯特林機(jī)軸功率隨汽油機(jī)負(fù)荷的增加明顯增加，而隨著轉(zhuǎn)速的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，存在最佳工作轉(zhuǎn)速;在汽油機(jī)輸出功率和排氣背壓無(wú)明顯變化情況下，斯特林系統(tǒng)可回收0.156-0.545kW的軸功率，相當(dāng)于汽油機(jī)功率提高了0.86％-2.94％，系統(tǒng)熱效率在0.75％到2.61％之間;加熱器壁面溫度和缸內(nèi)壓力的分布表明

5、加熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、熱損失等原因是試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析結(jié)果產(chǎn)生差距的主要原因之一。
　　在應(yīng)用朗肯循環(huán)進(jìn)行尾氣余熱回收方面，為使膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，提出采用單進(jìn)氣閥—排氣口式換氣結(jié)構(gòu)的活塞式膨脹機(jī)，并且建立了相應(yīng)的仿真模型，得到了進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)膨脹機(jī)輸出功率、絕熱效率的影響規(guī)律，對(duì)進(jìn)、排氣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起到借鑒作用。分析了膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速及進(jìn)口參數(shù)對(duì)余熱回收系統(tǒng)的影響并確定了膨脹機(jī)的運(yùn)行條件。
　　針對(duì)朗肯循環(huán)中工質(zhì)水三相點(diǎn)溫度高、蒸

6、發(fā)壓力高等因素導(dǎo)致回收系統(tǒng)復(fù)雜，比熱容大導(dǎo)致產(chǎn)汽量小，影響系統(tǒng)輸出功的難題，提出把貫流式蒸發(fā)器、柱塞式高壓泵、單閥膨脹機(jī)進(jìn)行組合匹配，建立了朗肯循環(huán)余熱回收試驗(yàn)系統(tǒng)，體積僅為0.95×0.57×0.50m3;通過(guò)對(duì)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)的定性分析，制定詳細(xì)的控制測(cè)量方案，開(kāi)展了多個(gè)汽油機(jī)工況下回收系統(tǒng)的性能試驗(yàn)研究，結(jié)果表明:膨脹機(jī)缸壓、流量、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的分布規(guī)律驗(yàn)證了膨脹機(jī)仿真模型的正確性，可以用于指導(dǎo)朗肯循環(huán)余熱回收系統(tǒng)性能分

7、析與優(yōu)化;在汽油機(jī)功率為39.8-77kW時(shí)，膨脹機(jī)軸功率為1.61-2.78kW，相當(dāng)于汽油機(jī)功率提高了3.6-4.72％，回收系統(tǒng)的總效率為3.91-5.8％，尾氣的最大可用能利用率為7.7-10.93％;單閥活塞式膨脹機(jī)體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速高，適合小流量，小功率的場(chǎng)合，在回收汽油機(jī)尾氣能量方面有很大的潛力，具有良好的工程應(yīng)用前景。在功率提高率、系統(tǒng)體積等方面對(duì)兩種余熱回收系統(tǒng)比較發(fā)現(xiàn)，采用朗肯循環(huán)的方法進(jìn)行尾氣余熱回收更具有優(yōu)勢(shì)