英国一项旨在从废热中回收能量的项目可以将内燃机的燃油消耗提高5%。

该计划获得了200万英镑的政府资助,被称为VIPER2(车辆综合动力总成能量回收系统),并由Jaguar Land Rover牵头。其他参与者包括福特,欧洲热力学和诺丁汉大学。

该项目的目标是通过世界协调轻型车辆测试程序(WLTP)循环从汽油发动机中回收300瓦的峰值电能。然后,回收的能量可用于驱动辅助设备或混合动力马达。该项目的关键要素是在催化转化器下游安装在排气系统中的热电发电机(TEG)。汽油发动机仅将燃烧的燃料中的35%转化为机械能。燃料中所含的其余大部分能量被热量和摩擦损失所消耗,而膨胀的热废气中所包含的一些能量则用于驱动涡轮增压器或热催化转化器和微粒过滤器。其余的通过排气管排出或被汽车的冷却系统吸收并辐射到大气中。

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离开催化转化器的废气非常热。TEG包含许多热电模块,每个模块都有一个“热侧”和一个“冷侧”。高温的废气从TEG通道的一侧向下流,只能先通过模块才能离开设备。

TEG的每个模块还包含两种热电半导体材料,一种带正电,另一种带负电。该设备利用了“塞贝克效应”。当在一对半导体的一端施加热量时,模块热侧和冷侧之间的温差会产生直流电。

两侧之间的温差越大,电流越大,因此将模块冷却以保持温差。由于汽油车中的废气温度过高,因此TEG的两端都有一个“触发器阀”,可以定期从一侧切换废气流,以防止模块过热。阀门也可以完全绕开TEG。

第一台TEG安装在车辆中进行测试。每个引擎只需要一个,而不管它是直列还是V型气缸配置。“该设计是模块化的,因此可以根据汽车尺寸进行任意长度的制造。JLR的项目负责人鲍勃·吉尔克里斯特(Bob Gilchrist)说,它也可能适合V6或V8。VIPER2的高级工程师Paul Chandler补充说:“这仍然只是一个研究思路,第一步是证明它可行。”该概念可能会在2025年投入生产。