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用尾气提供动力?车厂可能快被逼疯了!但这技术特别棒!

用尾气提供动力?车厂可能快被逼疯了!但这技术特别棒!

野生科学家

2022-12-01

用尾气提供动力?车厂可能快被逼疯了!但这技术特别棒!

【卡车之家 原创】当满世界都在聊电动化的时候,我们编辑部的小群里在讨论一个问题:“燃油到底还有没有可挖掘的潜力?”而在我们文章的评论区,卡友们也在聊这个问题。实话说,现在发动机热效率刚刚到40%左右,小编个人觉得其潜力还很多。只不过要深挖效率,还是太难了。但在翻阅一些技术文章的时候,我们发现了一个新的思路,今天咱们就来聊聊。

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在聊技术之前,咱们先做一个基础的科普。发动机的原理是啥?在比亚迪的汽车动力供应商官方公众号“弗迪动力”中发布的一篇关于“比亚迪骁云1.5L混合动力专用发动机”的推送中,汽车与运动请到了天津大学机械工程学院的姚春德教授为我们给出了答案。

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姚教授表示:“燃油的化学能转化为热能,再通过曲柄连杆机构把这个热能变成机械能来做功。”咱们再将其拆解一下,说白了就是柴油或者汽油在缸内燃烧,引发缸内气压的增加,从而推动活塞下行,曲轴转动,输出动力。

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而在这里面,发动机就经历了这几次的能量转换。而热效率,就是这些油料燃烧产生的热量中有多少被用在了推动发动机转起来上。百度百科上关于发动机热效率是这样写的:“发动机热效率,又称“发动机有效效率”。是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量的比值。用以评定发动机作为热机的经济性。不同发动机和动力装置的热效率各异,但数值都小于1。提高发动机热效率是节约能源的重要手段,是改进热力发动机的主要方向之一。”

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其实说实话提升热效率这件事是挺困难的一件事,为什么这么说呢?热量这东西会随着很多东西传导出去,即使没有金属导热,空气也能传导,再加上发动机内部自身也有摩擦力等等也要消耗动力。同时,发动机的开发就现阶段来说已经到了一个很强的阶段了,所以现在柴油机每提升1%的热效率就已经是一项非常大的技术突破了。

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所以,现在的很多工程师就将目光放到了发动机余热的回收上。而这里面,就包含康明斯、沃尔沃、戴姆勒等多家企业。而他们的思路也很直白,就是利用发动机排气的余热来进行发电、驱动车辆等等操作,实现节能,或者说是找回丢失的热能。

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其实早在2020年2月27日,沃尔沃就在瑞典发布了最新的FH,而在FH上搭载的D13TC发动机上,就配备了一项能够额外为车辆提供50马力的涡轮技术。这项技术名叫复合涡轮技术,简单地说就是在涡轮增压器上加了一套装置,让这套装置能够跟发动机曲轴相连,使其给曲轴提供一个额外的动力。

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其实这个原理也很简单,跟涡轮增压器相似。在我们之前讲涡轮增压器的时候,我们在《涡轮里的技术 几个小叶片能提升增压值?》里面讲过,根据百度百科“涡轮增压器”词条显示:“涡轮增压器实际上是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加进气量。它是利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增大,废气排出速度与涡轮转速也同步增加,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。”

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只不过这颗涡轮除了为发动机的进气端泵送新鲜空气之外,还利用自身的转动驱动曲轴,给发动机加力罢了。

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除了沃尔沃的这种思路之外,德国马勒提出了另外的一个思路,就是利用排气管的余温来进行发电。而这个牵扯到了另外一种循环,叫做朗肯循环。咱们先对朗肯循环来进行一下基础的科普,以便咱们理解这项技术的原理。

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根据百度百科“朗肯循环”词条显示:“朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种理想循环过程,主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程。用于蒸汽装置动力循环。”咱们可以把它理解为一个以水或者其他液体为基础的蒸汽机。

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简单地说,这个循环就是水被锅炉加热变成水蒸气,然后驱动活塞运动。在此之后水蒸气会进入到冷凝器里进行冷却回流,回流到锅炉里的水再次被加热成蒸汽的这么一个循环过程。

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而马勒的这套装置,就是就是利用发动机排气的温度,当做锅炉(蒸发器)的热源,加热锅炉内的低沸点液体,从而利用水蒸气来进入活塞推动发电机运转进行发电的这么一个装置。当然,除了这些东西之外,这套系统还有10个,共计500瓦的超级电容。而其工作电压,则为48v,据官方资料显示,这套系统体积并不大,只有55cm×22cm,重量为150公斤。

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而且这套系统不仅能够装载在新车上,还能以改装的方式装在老车上。其在发动机尾气处达到150℃的时候开始工作,能够最大输出13千瓦的电力。根据马勒的实测,这套废热回收系统每百公里最多能够节省5%的燃油消耗。

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如果这些电力能够自由使用的话,小编觉得把电池加大,拿它在夏天带动驻车空调也还是不错的。

●  编后语:

除了这些想法之外,卡友们,你们觉得还有什么办法能够进一步节油,榨干发动机能够输出的动力呢?可以在下方留言,咱们一起聊一聊,小编每天都会看评论。(文/袁圣 部分内容引用自:百度百科、弗迪动力)

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