Thomas Dalton
0 
3818
982
Dette kan overraske dig, men der er mange måder at bruge udstødningen fra dette køretøj til at øge brændstofeffektiviteten og reducere dens skadelige virkninger på miljøet. Joe Raedle / Getty Images Nyheder Med verdensomspændende reserver af fossile brændstoffer gradvist aftaget og luftforurening øges, er bilindustrien altid på udkig efter måder at gøre biler mere brændstofeffektive og reducere deres kulstofemissioner. Et af de mest overraskende steder, de har fundet spildt energi, er i bilens udstødning. Faktisk har bildesignere tappet den skjulte magt af biludstødning siden de tidlige 1970'ere. Da denne teknologi genanvender udstødningen, før den kan forlade køretøjet, hjælper den også med at reducere emissionerne fra en bil og hjælper med at bekæmpe luftforurening.
Teknologier, der er lavet for at maksimere effektiviteten af et køretøjs udstødning, kendes samlet udvinding af udstødning og recirkulation. Der er flere måder at bruge et køretøjs udstødning til at øge sin brændstofeffektivitet og få det til at køre med færre emissioner. F.eks. Kan varmen fra bilens udstødning bruges til at varme motorens kølevæske for at holde motoren kørt varm, selv når motoren er blevet slukket i en betydelig periode. Det indre af bilen kan også opvarmes ved hjælp af udstødningsvarme, selv i meget koldt vejr. Mængden af nitrogenoxid (N2O) -emissioner kan reduceres, og et køretøjs udstødning kan faktisk bruges til at generere elektricitet. Begrebet udvinding af udstødning bruges til den proces, hvorpå udstødningens varmeenergi genvindes gennem både bilen og motoren, så det er en del af alle disse teknologier.
Selvom disse teknologier kan bruges i enhver bil, lastbil eller SUV med en forbrændingsmotor, er de især vigtige for hybridbiler, der har brug for at producere maksimal brændstofeffektivitet og minimale emissioner. Nogle af de mest avancerede implementeringer af denne teknologi kan findes i 2010 Toyota Prius. I de næste par sider ser vi på, hvordan bilingeniører har gjort denne teknologi mulig.
Indhold- Nitrogenoxidemissioner
- Udstødningsvarecirkulation
- Elektricitet fra udstødning
Ville du tro, at hans lille lille ting kunne producere så meget affald? © iStockphoto / futureimage Forbrændingsmotorer i biler, lastbiler og andre køretøjer producerer flere slags forurening. En af de mest almindelige er kuldioxidemissioner, der spiller en betydelig rolle i den globale opvarmning. Reduktion af kulstofemissioner er blevet et af de vigtigste mål for bilingeniører. Imidlertid producerer bilmotorer også andre emissioner. En af de vigtigste komponenter i smog er N2O -- nitrogenoxid -- og disse emissioner produceres også af forbrændingsmotorer.
Ligesom kuldioxid er nitrogenoxid a drivhusgas. Det betyder, at den fælder varmen i solstråling - sollys - i vores atmosfære og bruger den til at varme jordens overflade. Uden den varme, der er fanget af drivhusgasser, ville jordoverfladen være for kold til at understøtte liv. Den rette balance er imidlertid vigtig. Mens for lidt ville gøre jorden til en frosset snebold, ville for meget gøre den til en svulmende jungel eller ørken. Mennesker og vores teknologi har udviklet sig til at kræve et vist klima. Alt, hvad der ændrer dette klima, kan påvirke vores livs måde, dramatisk ændre landbrugsmønstre og smelte de polære iskapper.
Det er tydeligt, at reduktion af nitrogenoxidemissioner fra biler er lige så vigtig som at reducere CO2-emissionerne, men hvordan kan emissionerne reduceres? Nitrogenoxid produceres ved meget høje temperaturer, så alt, hvad der sænker driftstemperaturen for en forbrændingsmotor, vil reducere N2O-emissionerne. Det er her recirkulation af udstødningsvarme kommer ind. Vi vil tale mere om det på næste side.
Nøglen til udstødning af varmecirkulation er en enhed kaldet en recirkulation af udstødningsgas (EGR) ventil. EGR-ventilen åbnes, når den støder på modtrykket fra bilens udstødning og kanaliserer den tilbage i forbrændingskammeret. Du kan måske undre dig over, hvad godt dette gør, da luften i kammeret er blandet med benzin for at gøre det brændbart. En ting, det gør, er at gøre brændstoffet varmere. Varmt brændstof opvarmes mere effektivt og producerer derfor flere miles pr. Gallon. Når EGR-ventilen først registrerer, at motoren er varm nok, omdirigerer den udstødningen et andet sted for at forhindre, at motoren overophedes.
Opvarmning af kølevæsken og brændstof hjælper ikke kun motoren med at nå sin optimale temperatur hurtigere, når motoren først startes, men det har også en særlig fordel for hybrider. De fleste hybrider er designet, så forbrændingsmotoren slukker, når køretøjet standses. Hvis det forbliver slukket for længe, kan motoren blive kold. EGR hjælper med at forhindre, at motoren køler for hurtigt.
Hvordan reducerer recirkulation af udstødningsgas forurening? De emissioner, der er målrettet mod EGR, kommer fra nitrogenoxider, der produceres ved meget høje temperaturer. Ved at blande bilens udstødning med indblæsningsluften reduceres mængden af ilt i blandingen, og dens brændbarhed reduceres også, hvilket får brændstoffet til at brænde ved en lavere temperatur. I de fleste EGR-systemer afkøles udstødningen også, før den blandes med gassen. Derfor brændstof blandet med udstødning brænder køligere og er mindre tilbøjelige til at producere N2O. De lavere temperaturer hjælper også med brændstoføkonomien. Da brændstof er mindre udsat for detonation, har de programmerere, der skriver softwaretimingrutinerne til moderne motorer, mere kontrol over nøjagtigheden af motorens timing. De lavere temperaturer hjælper også med at undgå energitab ved varmeoverførsel, hvilket betyder, at mere af bilens energi går til at levere strøm til hjulene.
Som vi har set, kan recirkulerende udstødning både øge brændstofeffektiviteten og reducere forurening. Men vidste du, at det muligvis også er i stand til at producere elektricitet? Vi udforsker dette koncept på næste side.
Termoelektriske enheder ville hjælpe med at øge en hybridbils rækkevidde ved at udfylde de batterier, der kører sin elektriske motor. Bryan Mitchell / Getty Images Nyheder Termoelektriske materialer, som navnet antyder, kan producere varme fra elektricitet. Disse materialer blev opdaget i 1821 af den tyske fysiker Thomas Seebeck. De har generelt været for dyre og ineffektive til at kunne bruges til bilingeniører, men dette er begyndt at ændre sig: Det amerikanske energiministerium har udtrykt interesse for at finansiere udviklingen af et praktisk termoelektrisk system, der kunne bruges i biler.
Der er mange kilder til spildt varme i biler, inklusive radiatoren og motoren, men den største kilde er sandsynligvis udstødningen. I betragtning af at de fleste biler allerede recirkulerer udstødningen i en EGR-loop, og at denne teknologi vil være endnu vigtigere i fremtiden, giver dette en ideel mulighed for at fange denne ellers spildte varme og bruge termoelektriske enheder til at konvertere den til elektricitet. Denne elektricitet kunne bruges til at drive bilens elektriske systemer, genoplade batterierne, og måske vigtigst af alt, køre den elektriske motor i elektriske hybridbiler og plug-in-batterier. Dette ville være en næsten perfekt sammenflydning af flere teknologier og ville have bivirkningen af at hjælpe med at reducere nitrogenoxidemissioner ved yderligere at afkøle udstødningen, før den blandes med brændstof.
Enhver bil kan drage fordel af dette termoelektriske boost, men igen, det ville være mest nyttigt, når det anvendes til hybridbiler. Det ville udvide deres rækkevidde ved at supplere batterierne, der kører den elektriske motor og reducere den tid, der kræves for at genoplade disse batterier.
Udviklingen af brændstofeffektive teknologier med lav forurening som recirkulation af udstødning og termoelektrisk energi vil gøre det muligt for fremtidens biler - som vil have lidt eller ingen brug af fossile brændstoffer - mulige. Det er vigtigt, at vi udvikler disse teknologier nu, inden fossile brændstoffer løber tør og forurening beskadiger jordens atmosfære og klima.
Relaterede artikler
- Sådan fungerer Drive-by-Wire-teknologi
- 5 måder Hybridbatteripakker forbedres
- Sådan fungerer øjeblikkelig MPG-aflæsning
- Sådan fungerer bremseassistent
- Sådan fungerer alternative brændstofpåfyldningsstationer
- Sådan fungerer SmartWay-køretøjer
Kilder
- Green Car Congress. "Termoelektrik får mere opmærksomhed og udviklingsfokus." 22. juli 2005. (14. april 2009) http://www.greencarcongress.com/2005/07/thermoelectrics.html
- Heremans, Joseph. "Materiale kan hjælpe biler med at omdanne varme til elektricitet." Eureka Alert. 24. juli 2008. (15. april 2009) http://www.eurekalert.org/pub_releases/2008-07/osu-mmh072108.php
- Thaindian News. "Genanvendelse af udstødningsvarme kan føre til grønne biler." 26. februar 2008. (14. april 2009) http://www.thaindian.com/newsportal/health/recycling-exhaust-heat-may-power-green-cars_10021214.html