汽油发动机注水的潜力、挑战和解决方案资料说明

　　2020年之后，美国将强制实施进一步大幅的二氧化碳减排，欧洲也可能强制实施，具体取决于即将颁布的乘用车二氧化碳立法。混合动力和插电式混合动力汽车可能在这些二氧化碳减排中占很大一部分，这是由于目前有利的立法处理，该处理不会将发电产生的二氧化碳排放与汽车二氧化碳排放联系起来。然而，这些动力系统得益于高效的内燃机。废气热回收为缓解爆震式冷却的外部废气再循环和冷凝水喷射技术提供了新的协同可能性。本文提出的冷凝水喷射概念表明，在具有米勒循环和冷却的外部废气再循环的化学计量燃烧概念中，在最小比燃料消耗区域，效率可能提高3.3%–3.8%。在满负荷运行时，效率可进一步提高16%。如果除了均匀稀薄燃烧外，还使用了水喷射，则在最小比燃料消耗区域内的效率提高了4.5%。

　　当今社会面临的一个主要挑战是能源需求的可持续满足。目前，整个运输部门主要使用化石燃料。尽管电动汽车最近有所改善，但在未来几年内，内燃机的完全独立性是无法预见的。此外，在不久的将来，从大规模生产中获得足够数量的生物燃料的可能性不大。因此，需要大力改进以原油衍生燃料为燃料的传统内燃机，以实现2020年后美国强制性的二氧化碳减排。在欧洲，根据即将颁布的乘用车二氧化碳法规，这种减排可能也成为强制性的。

　　在全球统一的轻型车辆试验程序（WLTP）的背景下，废气热回收是一项未来可能变得更具吸引力的潜在技术。此外，废气热回收已经为废气再循环（EGR）应用提供了冷却废气。如果车辆冷却系统能够提供足够的冷却能力，则低压EGR可以应用于整个发动机图。在这种情况下，几何压缩比的增加也是可能的。除了提高热效率外，由于压缩比的增加和/或爆震倾向的降低，流体的热力学性质也得到改善，同时壁热损失也得到降低。

　　在这方面，为了进一步提高汽油燃烧效率，人们寻求了通过废气热回收实现的潜在协同效应。因此，开发了凝析油注入概念。9除热冷却、10热电发电机、11、12和朗肯工艺13等技术外，进一步的排热将使废气冷却到露点以下。在图1中，描述了计算露点的最坏情况假设的结果。根据压力水平和相对空气/燃油比，当发动机在干燥的环境空气中工作时，需要达到约40 C–56 C的温度才能降至露点以下。这些凝结的废气被送回发动机。在这一概念的可能扩展中，来自空调系统的冷凝水可以添加到缓冲罐中，从缓冲罐中提取冷凝水并送入发动机。同时，通过降低传热温度，可以提高朗肯过程的排气热回收效率。