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!
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!
热能转机械能:平均33%左右
排气热损耗:30%左右
冷却系统热损耗:30%左右
机器表面散热:10%左右
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!
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。。。
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
P:气体的压强
V:气体的体积
N:气体的质量
R:气体理想常数
T:气体的温度
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!
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!