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宝马开发内置蒸气机构的汽油发动机 |
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| http://cn.newmaker.com
12/9/2005 12:07:00 PM
佳工机电网
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德国宝马公司日前开发出了内置蒸气机构的汽油发动机“Turbo Steamer”。在1.8L排量4缸发动机的基础上，试制了增加了蒸气机构的发动机，结果表明：燃效、输出功率及扭矩分别提高了15%、10kW和20N·m。目标是10年内达到实用水平。
基本原理采用依靠汽油发动机排放的热量来工作的闭路朗肯循环（Rankine cycle，蒸气压缩式循环）。发动机排放的热量全部由4个热交换器回收。（3）使用气缸水套（Water Jacket）热量，（5）（6）使用排气热量。（6）又分为上游侧和下游侧。温度方面，气缸水套最低，然后沿（6）的下游侧、上游侧，以及（5）依次升高，（5）最高。因此能够回收随排气带走的80%的能量。另外，（5）作为排气经路，比直下型催化剂还要靠下游，催化剂无需延长加热时间。
工作流体的流动包括低温循环和高温循环两部分，两部分完全独立。根据在各个循环中发挥的作用，以下将热交换器分别称为电容、蒸气发生器及过热器等。
以普通汽车为例，低温循环的过程如下：首先，在保持液相不变的情况下直接由泵将流体从位于散热器的低温侧电容（1）汲上来，分为两路供给（3）和（4）。接着，经过（3）的工作流体通过利用气缸水套热量的蒸气发生器（3）变为蒸气；经过（4）的工作流体利用高温循环的电容器的热量变为蒸气。然后，来自（3）和（4）的蒸气合成一股后利用过热器（6的下游侧）生成过热蒸气。接着，将过热蒸气输送至低温侧的膨胀器后产生旋转力。最后再返回低温侧的电容完成1周，然后再从头开始循环。
高温循环的过程如下：首先通过位于后部的泵（2）将利用高温侧的电容（4）液化的工作流体汲上来，在蒸气发生器（6）的上游侧凭借排气热量使之气化。接着，通过使用最高温热源的过热器（5）形成高温、高干燥的过热蒸气、送入高温侧的膨胀器。然后，在膨胀器中膨胀后生产旋转力。最后，压力下降的工作流体返回高温侧的电容（4）。
虽然并未公布采用的是何种工作流体，不过从热交换器（4）既有低温循环的蒸发器，同时又有高温循环的电容这点来看，估计两循环的工作流体是沸点不同的两种物质。由于来自（3）和自来（4）的流体合成了一股，所以高温侧的工作流体很有可能是水。
2台膨胀器的输出轴利用带齿轮的皮带将旋转力合为一股后向曲柄轴传输。
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