汽车废气能量回收装置的研究
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摘 要 低碳环保，节能减排是当今世界普遍倡导的一个重要话题，而汽车行业的节能减排更是迫在眉睫。燃料在燃烧室内充分燃烧后，大约只有三分之一左右的能量被作为汽车的驱动力有效利用，其余三分之二的能量将以热量散失，冷却介质及排气等不同形式浪费掉。其中，汽车尾气的排放就会带走约一半的能量。本文将介绍几种常见的汽车废气能量回收装置和技术，并加以探讨。
关键词 汽车废气能量 回收 节能减排
中图分类号：X734.2 文献标识码：A
对于汽车尾气而言，它既是空气污染的重要污染源，需要在排放时加以限制和处理，实现清洁排放。而同时它又包含着很多能量，可以在排放的过程中通过某种转化装置将这些能量加以转化利用，提高汽车燃料的利用率。这样一来，既减少了污染废气的排放量，又对废气内所含的能量进行了有效利用，一举两得。国内外很多专家学者都针对这一问题进行了深入的研究，并提出了自己的成果。目前关于汽车废气能量回收装置的设想仍在不断提出。
1几种汽车废气能量回收装置
1.1废气涡轮增压技术
废气涡轮增压技术是目前应用最广泛的一种废气能量回收技术之一。这种技术主要原理是：利用排出的废气作为带动涡轮机涡轮转动的能量，利用废气排出时的冲击力推动涡轮高速转动，从而带动与涡轮机同轴的压气机工作。增加压气机的工作频率，提高进气量。因为进气量的提高，燃烧室内的空气增加，燃料的燃烧更加充分，在提高燃料利用率的同时还有效减少了由于燃烧不充分而产生的HC，CO等系列污染性废气，同时不需改造就可以有效提高发动机的功率。
1.2温差发电技术
汽车排放的废气除了具有推动力，可以作为动力源使用外，有人发现了可以利用汽车尾气排出时的高温这一特点加以利用。于是，一种通过利用汽车尾气排出时的高温作为能量源的温差发电技术就提出了。温差发电技术的基本原理是：利用N型半导体和P型半导体两种不同的热电转换半导体作为基本材料，其一端接在导体上，置于高温的废气排放处，而另一端接于另一导体上，置于低温的大气中，这样，半导体的两端由于高温的尾气和低温的空气之间的温差而导致其内部的电子，空穴的转移和扩散而形成电位差，直接由热能转化成电能，加以利用。然而由于实际操作过程中，温度差不易控制，所以这种技术目前仍处于探索阶段，尚未投入使用中。
1.3取暖技术
取暖技术是另一项通过汽车废气的热量来实现再利用的技术。取暖技术的主要原理是：通过发动机排气管的余热来为驾驶室进行采暖作业。并可以为前挡风玻璃除霜。这项技术有效的利用了发动机排气管的余温，热能不许转换，直接以其原始的热能形式加以利用，而且原理简单方便，不需要在车上再安装其他的装置即可实行，这种技术原理简洁明了，实施较为方便，也更贴近生活需求。但是由于供热效果很依赖发动机的工况，在较为拥堵的市区内，发动机工作率下降，很难产生足够的热量供暖，另外这种技术只有在冬天适用，具有一定的季节特性，并不很适合推广使用。
1.4废气循环燃烧技术
废气循环燃烧技术是一种能够同时对汽车尾气再循环利用，并降低汽车尾气污染的优良创新技术。废气循环燃烧的基本原理是：将汽车排放的尾气的一部分返回到进气口处，混合部分新鲜空气一同送入燃烧室，与燃料进行混合燃烧。因为尾气中含有大量的CO2气体，而CO2自身不具备可燃性和助燃性，但是却可以有效降低燃烧室内的温度，所以有利的避免了燃烧室内温度过高而导致的NOX系列污染性废气的产生和排出，从根本上扼制了污染源。但是由于CO2气体的存在降低了O2在燃烧室内的比例，所以燃料比较容易出现燃烧不充分的状况，会导致颗粒状污染物等随尾气排出，所以废气循环燃烧技术也有自己的弊端。而且，废气循环燃烧技术只能利用部分废气，如果可以将这种技术与废气涡轮增压技术结合使用，两方各利用部分废气作为能量使用，可能效果会变得更好。
1.5废气空调制冷技术
废气空调制冷技术于上面提到的取暖技术虽然效果完全相反，但是原理是基本相同的，废气空调制冷技术目前使用的科学原理是：通过汽车排放出的尾气的余热作为能源来驱动汽车的空调系统，系统中通过利用某种物质在一定温度，一定压力下吸附某种气体，并且在另一种温度，另一种压力下将吸附的气体作为制冷介质释放出来，从而完成制冷的目的。表面上来看，这种技术可以有效的减少能源消耗，避免了传统车用空调对能源的浪费，同时如果用于制冷的气体是绿色环保的，还可以避免空气污染。
2汽车废气能量回收装置的发展前景
上文介绍了五种目前比较常见的汽车废气能量回收装置的概念，但是除了涡轮增压系统以外，其余的几种由于种种原因都仍然处于研发和改良的阶段。 涡轮增压系统目前也面临着一定的问题，就是压气机需要配合发动机的工况工作，低工况时需要使用电能驱动压气机，而高工况时又需要排掉一部分废气来保证压气机的正常工作。其他几种技术也都面临着类似的境地，即：对废气的回收利用不完全和装备设置过于复杂，成本过高，难以在现实生活中推广使用。目前解决这种办法的问题除了在原有基础上加以改造之外，也可以将上述几种技术中的两种或多种结合起来，真正完成汽车废气的高效利用。在不久的将来，汽车废气能量回收装置将在汽车行业中大放异彩。
参考文献
[1] 朱智富.汽车废热利用的有效途径[J].黑龙江工程学院学报，2005，19（2）.
[2] 张俊红，李志刚，王铁宁.车用涡轮增压技术的发展回顾， 现状及展望[J].小型内燃机与摩托车，2007，36（1）.
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