Энергия выхлопных газов для вращения колёс

Сейчас в транспортных средствах устанавливаются дизельные двигатели, рабочий коэффициент которых составляет около 40%. По сравнению с использованием других энергетических источников, это высокий коэффициент полезного действия. Целых 60% находящейся в топливе энергии впустую растрачивается через антифриз и выхлопные газы. Это – тепловые убытки. Остальная часть энергии растрачивается из-за убытков, вызванных трением.

Постоянно дорожающее топливо и более строгие стандарты выделения вредного для окружающей среды СО2, а так же больших расходов требующие автомобили, включая тяжеловесные грузовики, заставляют конструкторов искать способы, как вернуть выхлопные газы и снова использовать тепловую энергию.

Конструкторы умеют без больших затрат увеличить мощность двигателя, уменьшив расход топлива и эмиссию СО2. Такую систему уже приспособила и использует компания “Behr”, которая производит холодильное оборудование.

Конструкторы “Voith Turbo” создали новую систему возврата тепловых убытков WHR (Waste Heat Recovery).

В интегрированном в WHR теплообменнике полученное из выхлопных газов тепло выпаривается и снова перегревается. Испаритель устанавливается в кулер возврата выхлопных газов. Перегретый пар под давлением 40-60 баррелей попадает в плунжерную камеру расширения, которая называется экспандером пара (Steam Expander). Пар создаёт дополнительную механическую энергию, которая направляется в находящуюся в WHR системе рабочую камеру объёмом 750 куб. м. с двумя поршнями, работающими в двух цилиндрах.

Эта часть системы напоминает двигатель мотоцикла. Возникшая в процессе энергия используется для работы коленчатого вала. Таким образом, дополнительно достигается момент вращения 400 Nm. По словам одного из руководителей компании “Voith Turbo” Эберхарда Бределя, это – подарок тепла выхлопных газов, которую конструкторы использовали для вращения колёс дизельного автомобиля.

Вернуть всю энергию тепла выхлопных газов, безусловно, нельзя. По словам конструкторов, по законам физики такую возможность ограничивает термический рабочий цикл дизельных двигателей. Термодинамический коэффициент полезности WHR системы теоретически достигает 18%. По словам Э. Бределя, это практично и, безусловно, очень выгодно. Отбросив все убытки в системе WHR, можно говорить о том, что расход топлива уменьшается на 5%. На отданном тепле выхлопных газов можно выиграть еще от 1% до 2% энергии.