Možná kvůli názvu jste mysleli na systém jako turbo. Ano, je pravda, že turbo je systém, který využívá energii výfukových plynů a dosahuje extra výkonu. Ale zde nebudu odkazovat na tento systém, ale na jiný odlišný od konvenčních turbodmychadel nebo MGU-H F1 nebo podobného, ale na systém rekuperace energie z výfuku které lze implementovat i do vozů bez turbodmychadla.
A to všechno souvisí s celebritami termočlánky nebo termoelektrické systémy...
Energie ztracená úniky
La účinnost motoru Vnitřní spalování se v posledních desetiletích výrazně zlepšilo, ale stále existuje velké množství energie, která se plýtvá jako odpadní teplo ve výfukových plynech. The rekuperace tepla z výfukových plynů se stala oblastí rostoucího zájmu výrobců, protože nabízí možnost zvýšení účinnosti motoru, snížení spotřeby paliva a snížení emisí.
Jak víte, jedním ze způsobů, jak využít tyto výfukové plyny, bylo turbo, něco, co se používá po desetiletí. Existují však i jiné způsoby, jak využít energii výfukových plynů. A přestože technologický pokrok umožnil snížit spotřebu paliva spalovacích motorů, teoretická maximální účinnost motoru:
- 4taktní Ottoův cyklus je kolem 35 %. To znamená, že 65 % energie uvolněné z paliva se ztrácí ve formě tepla.
- Diesel Cycle dosahuje lepších výsledků s teoretickou maximální účinností kolem 45 %, ale stále jsou daleko od teoretické maximální účinnosti, přičemž 55 % energetického obsahu paliva je vyřazeno jako teplo.
Rekuperace tepla z výfukových plynů se skládá z přeměňují zbytkovou tepelnou energii na elektrickou nebo mechanickou energii, který lze znovu zavést do motoru pro zvýšení jeho výkonu nebo uložit do baterie. Tato technologie nabízí několik výhod:
- Zvýšení celkové účinnosti- Využitím energie, která by se jinak ztratila, může rekuperace tepla výrazně zlepšit celkovou účinnost pohonného systému.
- Snížená spotřeba paliva- Vyšší účinnost se promítá do nižší spotřeby paliva, což zase snižuje emise skleníkových plynů a provozní náklady.
- výroba elektrické energie: Rekuperovanou energii lze použít k napájení elektrických systémů vozidla, jako jsou světla, klimatizace nebo dokonce hybridní pohonné systémy.
- snížení emisí: Snížením spotřeby paliva se sníží i emise látek znečišťujících ovzduší.
Ale jak se můžete zotavit mimo turbo systém? Podívejme se...
Technologie rekuperace energie z výfuku
Nakonec se podívejme na některé systémy rekuperace energie pro výfuky automobilů. Mezi dvě hlavníAno máme:
Rankinův cyklus
Jednou z nejslibnějších technologií pro rekuperaci tepla ve spalovacích motorech je Rankinův cyklus. Tento termodynamický cyklus je založen na odpařování tekutiny při vysokém tlaku pomocí zbytkového tepla výfukových plynů. Vytvořená pára pohání turbínu nebo sadu pístů, které zase mohou vyrábět elektřinu nebo zvyšovat výkon hlavního motoru.
Výzkumníci z Loughborough University a University of Sussex ve Spojeném království dospěli k závěru, že rekuperace tepla pomocí Rankinova cyklu v lehkých vozidlech může nabídnout výhody spotřeby paliva mezi 6.3 % a 31.7 %v závislosti na jízdním cyklu. Navíc lze dosáhnout vysoké účinnosti při praktických provozních tlacích.
Několik společností, jako např BMW a jeho Turbosteamer, Chevrolet, Honda, Exoès a Barber-Nichols vyvíjejí systémy rekuperace tepla založené na Rankinově cyklu zlepšit účinnost vozidel a snížit emise. Tyto systémy mohou rekuperovat tepelnou energii z výfukových plynů a přeměnit ji na elektřinu nebo teplo pro další součásti vozidla.
Termoelektrický
Další technologie, která byla prozkoumána pro rekuperaci tepla ve spalovacích motorech, je termoelektrické generátory. Tato zařízení využívají Seebeckova/Thomsonova efektu k přeměně teplotního rozdílu mezi dvěma materiály na elektřinu. Termoelektrické generátory však i přes svůj potenciál zatím nebyly prakticky implementovány do moderních automobilů z důvodu omezení jejich účinnosti a ceny, ale mohly by být do budoucna zajímavé, včetně využití tepla generovaného bateriemi v elektrických, popř jinými typy motorů.
Jak jsem již zmínil, vycházejí z termoelektrické efekty jako:
- Seebeckův efekt: Když je kovový vodič spojen ve dvou bodech při různých teplotách, vzniká mezi těmito body elektromotorická síla (emf). Volné elektrony v kovu mají tendenci se pohybovat směrem k chladnějším oblastem. Když existuje teplotní rozdíl mezi dvěma body vodiče, elektrony difundují z horké do studené oblasti a vytvářejí nahromadění záporného náboje na studeném konci a kladného náboje na horkém konci. Toto oddělení nábojů vytváří rozdíl elektrického potenciálu. Termočlánky se skládají ze dvou různých kovů spojených na jejich koncích. Generovaný potenciálový rozdíl je úměrný teplotnímu rozdílu mezi přechody. Mezi použitými termočlánky máme:
- Obecný účel:
- Typ K (Chrome-Alumel): Je to jeden z nejpoužívanějších termočlánků díky širokému teplotnímu rozsahu, dobré citlivosti a nízké ceně.
- Typ J (Iron-Constantan): podobný typu K, ale s o něco menší citlivostí.
- Typ T (Copper-Constantan): pro nízké teploty díky vysoké citlivosti a stabilitě.
- Pro vysoké teploty:
- Typ B (Platina-6% rhodium/Platinum-30% rhodium): používá se pro vysoké teploty díky své stabilitě a odolnosti vůči oxidaci.
- Typ R (Platinum-13% rhodium/Platinum): podobný typu B, ale s větší citlivostí.
- Typ S (platina-10% rhodium/platina): Používá se také pro vysoké teploty a široce se používá jako referenční standard.
- ostatní:
- Typ E (nikl-chrom/konstantan): nabízí vysokou citlivost při nízkých teplotách.
- Typ N (Nickel-Chrom-Silicon/Nickel-Silicon): odolný vůči oxidaci a s dobrou dlouhodobou stabilitou.
- Obecný účel:
- Thomsonův efekt- Popisuje uvolňování nebo absorpci tepla, když elektrický proud protéká vodičem s teplotním spádem. Protéká-li elektrický proud vodičem s jedním koncem teplejším než druhým, dochází v různých úsecích vodiče k chladicímu nebo zahřívacímu efektu v závislosti na povaze materiálu. Tento efekt je reverzibilní; To znamená, že pokud je na vodič s teplotním gradientem aplikován rozdíl potenciálů, dojde k tepelnému toku.
Představte si netěsnosti s těmito termočlánky…
Obrázky | plátno