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日本开发出回收发动机尾气热能的装置 |
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| http://cn.newmaker.com
5/27/2008 9:25:00 AM
日经BP社
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 三五开发成功了安装在发动机排气管或催化剂装置的下游，用尾气的热量加热发动机冷却用水加快升温的技术，并在“人与车科技展2008”上（2008年5月21～23日）展出。
整个装置为同心的三层管（图1）。中央管为排气管，从热能回收装置角度来看，相当于旁通（Bypass）管。其与外侧管间为隔热层。在中层管与外侧管间的空间中注满冷却水。冷却水中平行通过多根导热管，于是形成了壳管式热交换器。
中央排气管上，像消音器那样开了许多小孔用于尾气排出。导热管是由不锈钢薄管进行螺旋状可塑性加工而成。外侧部分用镍钎焊接进行局部安装，然后焊接到排气管上。
水温较低时，关闭中央排气管的出口。这样，尾气会从中央管的小孔排至导热管，并加热周围的水。水温上升，当不再需要加热冷却水的时候，阀门打开，尾气就通过中央的“旁通管”直接排出。开关阀门的电动致动器的传导路径中设计有弹簧元件。基本上是利用水温的反馈以电动开关阀门，但当节流阀打开、排气量增大时，即使在水温仍然很低的情况下，阀门也会因承受不住尾气的压力而打开，以此来减少压力的损失。
与此装置相关的开发也正在稳步进行，目前已经进入量产阶段。展会上展出的是2代以前的款式。虽然用尾气加热冷却水的装置其他公司已经投产，但三五的最新产品比其他产品，估计压力损失仅为1/3、热能交换能力为2倍、大小为1/2、重量为1/2、成本也仅为1/2。
通过加快制暖速度，车内温度可上升4～10℃。虽然按欧洲NEDC计算，燃效只提高了1％左右，但冬季的实际燃效，油电混合车可提高8～10％，汽油发动机车可提高3～4％。特别是油电混合车，当车内温度下降时，空转停止功能无法使用，实际燃效会大大下降。
该公司将分三个阶段来开发尾气热能的利用装置：（1）利用尾气热能；（2）储存利用尾气加热后的热能；（3）将尾气加热后的热能转变成其他能源加以利用。此次展出的热能回收装置相当于第一阶段。
作为上面（3）提到的能源转换方法，已经开始考虑电热转换元件、朗肯循环以及热声制冷技术。作为示例，该公司还展示了用热电元件把热能转换成电力的装置（图2）。不过，在能源的转换中自然会有损耗，该公司计划首先从（1）开始进行普及。
图1：热能回收装置。横截面涂成红色部分为最内的第一、二层管
图2：基于热电转换的能源回收装置的试制品
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