بهره‌گيري از موتور استرلينگ به منظور بهبود عملكرد و مصرف سوخت يك موتور احتراق داخلي از طريق بازيابي حرارت گازهاي خروجي

از مجموع انرژي توليد شده در موتورهاي احتراق داخلي در بهترين حالت حدود 30 تا 40 درصد به كار مكانيكي مفيد تبديل مي شود و مابقي از طريق گازهاي خروجي و سيستم هاي خنك كاري موتور به محيط اطراف منتقل مي شود. بازيابي حرارت خروجي از اگزوز موتورهاي احتراق داخلي مي تواند به عنوان يك راه حل براي رفع اين مشكل درنظر گرفته شود. در پژوهش پيش رو، مدلسازي يك موتور استرلينگ براي بازيابي حرارتي موتور احتراق داخلي با استفاده از روش مرتبه دوم انجام مي شود. در روش مذكور مدلسازي با فرض انجام فرايندها به صورت آدياباتيك و دخيل كردن عملكرد واقعي مبدل هاي حرارتي، مقاومت جريان عبوري، انتقال حرارت ديواره ها، اثر شاتل، هيسترزي و نشت سيال عامل شرايط عملكرد واقعي موتور استرلينگ GPU-3 شبيه ساز مي گردد. براي اين كار از يك الگوريتم حل اختصاصي استفاده مي شود. به منظور استفاده از موتور استرلينگ براي بازيابي حرارتي موتور احتراق داخلي، فرض استفاده از كولر موتور استرينگ در مسير سيال خنك كننده موتور احتراق داخلي و هيتر موتور استرلينگ در مسير دودهاي خروجي ناشي از احتراق موتور احتراق داخلي درنظر گرفته مي شود. تغييرات دما و دبي جرمي دود خروجي از موتور احتراق داخلي در سرعت هاي مختلف، تغييرات عملكرد موتور استرلينگ را موجب مي شود. موتور استرلينگ در حالت بيشينه، قابليت افزودن توان 10 تا 8.5 اسب بخار و گشتاور 20 تا 22 نيوتن متر در دروهاي 1000 تا 6000 دور بر دقيقه موتور به احتراق داخلي را دارا مي باشد. اين افزايش توان در شرايطي كه هيچ سوخت اضافه اي سوزانده نشده است، باعث كاهش شاخص مصرف سوخت ويژه ترمزي از 46.3% تا 8.3% مي شود. همچنين با استفاده از موتور استرلينگ در شرايط مختلف كاري علاوه بر افزايش گشتاور موتور احتراق داخلي، مي توان برخي از افت هاي گشتاوري در دورهاي ابتدايي و انتهايي موتور احتراق داخلي و نوسانات گشتاور در دورهاي مياني موتور احتراق داخلي را به خوبي اصلاح نمود.