Проект Великобритании, направленный на восстановление энергии от выхлопных газов, может улучшить потребление топлива двигателями внутреннего сгорания на 5%. Инициатива, которая имеет 2 млн. Фунтов стерлингов государственного финансирования, называется VIPER2 (Vehicle Integrated Powertrain Energy Recovery) и возглавляется Jaguar Land Rover. Другие участники включают Ford, European Thermodynamics и Nottingham University. Целью проекта является восстановление пика в 300 ватт электрической энергии от бензинового двигателя, проходящего через цикл Всемирной процедуры согласования транспортного средства (WLTP). Восстановленная энергия затем может использоваться для управления вспомогательными или гибридным двигателем.
Ключевым элементом проекта является термоэлектрический генератор (ТЭГ), установленный в выхлопной системе ниже каталитического нейтрализатора. Бензиновые двигатели конвертируют только около 35% топлива, которое они сжигают в механическую энергию. Большая часть остальной энергии, содержащейся в топливе, потребляется тепловыми и фрикционными потерями, в то время как часть энергии, содержащейся в расширении горячих выхлопных газов, используется для привода турбокомпрессоров или тепловых каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров. Остальное выходит через выхлопную трубу или поглощается системой охлаждения автомобиля и излучается в атмосферу. Новая технология клапанов двигателя дает бензинам эффективность дизелей.
Выхлопной газ, выходящий из каталитического нейтрализатора, очень горячий. . ТЭГ содержит ряд термоэлектрических модулей, каждый из которых имеет «горячую сторону» и «холодную сторону». «Горячий выхлопной газ проходит по одной стороне галереи TEG и может выйти из устройства только через первые модули. Каждый модуль ТЭГ также содержит два термоэлектрических полупроводниковых материала, один положительно, а другой отрицательно заряжен.
Устройство использует «эффект Зеебека»,. Когда тепло наносится на один конец пары полупроводников, разность температур между горячей и холодной сторонами модуля создает прямой электрический ток. Чем больше разность температур между двумя сторонами, тем выше ток, поэтому модули охлаждаются жидкостью для поддержания разницы. Поскольку температура выхлопных газов на бензиновых автомобилях становится настолько высокой, TEG имеет «триггерный клапан» на каждом конце, чтобы периодически переключать поток выхлопных газов с одной стороны, чтобы предотвратить перегрев модулей. Клапан также может полностью обходить ТЭГ.
Первый TEG установлен в транспортном средстве для тестирования. Для каждого двигателя требуется только один, независимо от того, имеет ли он встроенную или vee-цилиндровую конфигурацию. «Конструкция модульная, поэтому ее можно сделать любой длиной в соответствии с размером автомобиля. Он также может вписаться в V6 или V8 », — сказал Блэк Гилкрист из JLR, возглавляющий проект. Пол Чандлер, старший инженер VIPER2, добавил: «Это еще только исследовательская идея, и на первом этапе нужно доказать, что она работает.
«Концепция может быть готова к производству к 2025 году. Другие системы рекуперации тепловой энергии. Термоэлектрический генератор, который тестируется VIPER2, не является единственной системой рекуперации тепловой энергии. Органические системы циклов Ранкина (ORC) испаряют органическую жидкость ниже точки кипения воды, создавая давление для выработки энергии с использованием турбины, например. Двигатель Toyota C-HR (выше) имеет систему рекуперации выхлопных газов (EHRS), которая быстрее повышает температуру системы охлаждения двигателя от холода, чтобы повысить эффективность двигателя.
Двигатели Стирлинга, которые производят энергию за счет использования разности температур между горячими и холодными газами, также рассматриваются как способ восстановления энергии отработанного тепла. Все эти концепции были открыты более 100 лет назад. .
Источник: autocar.co.uk