汽车废气能量回收技术

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1、汽车废气能量回收技术—、刖目自20世纪70年代世界性的能源危机发生以來，能源问题受到世界各国普遍重视，各经济大国都致力于抢占能源市场的同时，对节能技术的重视程度也大大加强。随着人们生活水平的提商，汽车保有姒越来越大，汽车能源消耗在总能源消耗屮所占的比例越来越汽车节能问题也越来越受到各国关注。节能已经成为当今世界汽车工业发展的主题之一。相关研宄表明，发动机工作时，一般转化为有效功的热当量约占燃料燃烧产生热量的35%〜40%,冷却水带走的热量占20%〜30%，尾气带走的热量为30%〜40%。而发动机的排气温度高，如果能够充分利用这部分余热，将会明显提高燃料的利用率。因此汽车废气能量回收技术已成为

2、汽车工业发展的必然趋势。二、技术特点由于汽车发动机的工况复杂多变，因此汽车废气能量回收技术具有特殊的要求和特点。主要特点如下：(1)汽车废气能量品位较低，回收比较困难；(2)要求结构简单，体积小，重量轻，效率高；(3)要求抗震动、抗冲击，适应汽车运行环境，安全性好；(4)不能影响发动机的工作性能。由于汽车废气能量回收技术具有上述特点，使得研宂的成功虽多，但投入商业化生产的不多，只在废气涡轮增压和取暖方而取得了实用性进展。三、技术现状目前，汽车废气能量回收技术主要包括废气涡轮增压、发电、取暖、制冷、改良燃料性能以及涡轮蒸汽机等方式。T面分别从这六个方面介绍国内外相关技术的研宂现状。1、废气涡轮

3、增压技术废气涡轮增压是车用发动机广泛采用的一种技术，该技术利用发动机排出的废气推动涡轮机高速旋转，带动同轴的压气机对进气进行压缩以提高进气压力，进而提高空气密度、增加进气量。采用此技术不仅可改善内燃机的燃油经济性、降低有害排放物(碳烟、CO、HC化合物等)的排放，还能在不增加气缸容积的基础上大幅度提高发动机的功率。但发动机采用废气涡轮增压技术后，也存在一定的弊端。它会提岛发动机在工作过程屮产生的最商爆发压力和平均温度，从而影响发动机的机械性能和润滑性能，同时因吸入气缸内的空气呈增加以及燃烧室温度的升高，使得N0x的排放量增加。而且在汽油机上使用废气涡轮增压吋，存在易发生爆燃，热负荷大，与增压

4、器匹配W难等I'M)题，这限制了它的使川范围。2、废气余热发电利用废气能量发电的常用方法有半导体温差发电和斯特林循环发电。(1)半导体温差发电半导体温差发电通过将两种不同的热电转换材料N型半导体和P型半导体，其一端相接于同一导电体上被置于废气流经的高温环境，另一端则相接于不同的导电体上被置于大气的低温环境。因热电转换材料的两端存在温差，通过其内部空穴、电子的扩散在低温回路中形成电势差，即在A、B端分别形成正、负电压，直接将热能转化为电能。如下阁所示：PNPNA1好热绝场体行道低《气体半导体温差发电无需化学反应，发电过程无噪音、无污染、体积小、重量轻、适用范围较广且应川可靠等优点，现多用于军工

5、行业。但现阶段热电转换效率普遍较低，处于6%〜11%之间，且热电转换材料成本较高，离推广应用还有很大距离。(1)斯特林循环发电斯特林循环发电是利用工质从高温热源(汽车废气)吸收热量，膨胀做功，向低温热源放热并收缩，再次从高温热源吸收热量，不断循环上述过程。在每次循环过程中，工质吸收的热能转化力机械能，而工质做功过程屮通过活塞的往复运动带动直流发电机进一步将机械能转化为电能。3、废气余热取暖废气余热取暖技术是利用发动机排气管的余热为驾驶室和车厢提供暖气，为挡风玻璃除霜除雾，以及对发动机进行预热，解决冷起动问题。例如在我国北方，解决公共汽车乘坐舒适性的主要H题之一是冬季取暖问题，而利川废气余热可

6、以有效改善车内环境。这种余热利用技术优点是既不需要在汽车上增加热源，又不增加发动机本身的热量消耗，成本较低、经济性好、使用方便。同时解决了发动机机汕和蓄电池的保温问题。但是废气余热取暖技水无法在发动机停止工作时使用，且在高寒地区使用时对换热元件要求较高。此外该技术发热量的大小受发动机工况的制约，而且仅能在冬季发挥作用，废气能量利用不充分。另外利川废气収暖时，换热装置增大了发动机排气背压，将影响到发动机的工作性能。4、废气余热制冷通过回收和利用发动机废气余热来驱动制冷系统，是实现汽车空调理想的节能方案。但因废气制冷系统体积大、结构笈杂、造价高等因素制约了它的应用和发展。目前提出的这方面技术主要

7、有吸附式、吸收式和喷射式三种。(1)吸附式制冷吸附式制冷是利用某些固体物质在一定温度、压力下能吸附水蒸气或某种气体，在另一种温度、压力下又能把它释放出来的特性来实现制冷。这种吸附与解吸过程导致压力变化，从而起到了压缩机的作用。该技术所采用的工质有活性炭一氨气，沸石一水，沸石一氨气等。这些工质具有对环境无污染、可以直接利用一次能源等优点，所以此技术越来越受到人们的重视。吸附式制冷运动部件少，可靠性高。而且由于使