A novel split cycle internal combustion engine with integral waste heat recovery
A novel split cycle internal combustion engine with integral waste heat recovery
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一种具有整体废热回收功能的新型分体式循环内燃机
DOI：
10.1016/j.apenergy.2015.02.024
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
11.2
通讯作者：
Dong G
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dong G
为了实现发动机效率的逐步提高，提出了一种新颖的分置循环发动机概念。该发动机具有独立的压缩和燃烧气缸，废热在两者之间回收。增压空气的准等温压缩在压缩气缸中实现，而空气/燃料混合物的等压燃烧在燃烧气缸中实现。压缩室和燃烧室之间的废热回收可实现循环内废热的高效回收。基于循环分析和一维发动机模型，估计了分体式热力循环的基本原理和性能。与传统发动机相比，通过在压缩缸中喷射受控量的水，降低压缩过程中的气体温度，可以显着减少压缩功。然后可以在冷却的压缩机气缸排出空气和废气之间的同流换热器中从发动机废气中有效地回收热能。然后，产生的热高压空气被喷射到燃烧器气缸中并与燃料混合，其中近等压燃烧导致较低的燃烧温度并减少从气缸壁传递的热量。详细的循环模拟表明，与传统柴油发动机相比，预计效率可提高 32%。
To achieve a step improvement in engine efficiency, a novel split cycle engine concept is proposed. The engine has separate compression and combustion cylinders and waste heat is recovered between the two. Quasi-isothermal compression of the charge air is realised in the compression cylinder while isobaric combustion of the air/fuel mixture is achieved in the combustion cylinder. Exhaust heat recovery between the compression and combustion chamber enables highly efficient recovery of waste heat within the cycle. Based on cycle analysis and a one-dimensional engine model, the fundamentals and the performance of the split thermodynamic cycle is estimated. Compared to conventional engines, the compression work can be significantly reduced through the injection of a controlled quantity of water in the compression cylinder, lowering the gas temperature during compression. Thermal energy can then be effectively recovered from the engine exhaust in a recuperator between the cooled compressor cylinder discharge air and the exhaust gas. The resulting hot high pressure air is then injected into a combustor cylinder and mixed with fuel, where near isobaric combustion leads to a low combustion temperature and reduced heat transferred from the cylinder wall. Detailed cycle simulation indicates a 32% efficiency improvement can be expected compared to the conventional diesel engines.
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