Gyles Lewis
0 
4583
732
Dette kan overraske deg, men det er mange måter å bruke eksosen fra dette kjøretøyet for å øke drivstoffeffektiviteten og redusere skadelige effekter på miljøet. Joe Raedle / Getty Images News Med verdensomspennende reserver av fossilt brensel gradvis redusert og luftforurensningen øker, er bilingeniører hele tiden på jakt etter måter å gjøre biler mer drivstoffeffektive og redusere karbonutslippene. Et av de mest overraskende stedene de har funnet bortkastet energi er i bilens eksos. Egentlig har bildesignere tappet den skjulte kraften til bileksos siden begynnelsen av 1970-tallet. Fordi denne teknologien resirkulerer eksosen før den kan forlate kjøretøyet, hjelper den også til å redusere utslippene som produseres av en bil og hjelper til med å bekjempe luftforurensning.
Teknologier som er laget for å maksimere effektiviteten til eksos av et kjøretøy, kalles kollektivt gjenvinning av eksos og resirkulering. Det er flere måter å bruke et kjøretøys eksos for å øke drivstoffeffektiviteten og få det til å kjøre med færre utslipp. For eksempel kan varmen fra bilens eksos brukes til å varme opp motorens kjølevæske for å holde motoren varm, selv når motoren har vært slått av i en betydelig periode. Interiøret i bilen kan også varmes opp med eksosvarme, selv i veldig kaldt vær. Mengden lystgassutslipp (N2O) kan reduseres, og eksos av et kjøretøy kan faktisk brukes til å generere strøm. Begrepet gjenvinning av eksos brukes til prosessen der eksosens varmeenergi blir resirkulert gjennom både bilen og motoren, så det er en del av alle disse teknologiene.
Selv om disse teknologiene kan brukes i hvilken som helst bil, lastebil eller SUV med en forbrenningsmotor, er de spesielt viktige for hybridbiler, som trenger å gi maksimal drivstoffeffektivitet og minimale utslipp. Noen av de mest avanserte implementeringene av denne teknologien finner du i 2010 Toyota Prius. I løpet av de neste sidene skal vi se på hvordan bilingeniører har gjort denne teknologien mulig.
innhold- Nitrogenoksidutslipp
- Resirkulering av eksosvarme
- Elektrisitet fra eksos
Ville du tro at hans lille lille ting kan produsere så mye avfall? © iStockphoto / futureimage Forbrenningsmotorene i biler, lastebiler og andre kjøretøy produserer flere typer forurensning. En av de vanligste er karbondioksidutslipp, som spiller en betydelig rolle i den globale oppvarmingen. Å redusere karbonutslipp har blitt et av de viktigste målene for bilingeniører. Imidlertid produserer bilmotorer andre utslipp også. En av hovedkomponentene i smog er N2O -- nitrogenoksid -- og disse utslippene produseres også av forbrenningsmotorer.
Som karbondioksid er lystgass a klimagass. Dette betyr at den fanger varmen i solstråling - sollys - i atmosfæren vår og bruker den til å varme jordens overflate. Uten varmen som er fanget av klimagasser, ville jordoverflaten være for kald til å støtte liv. Riktig balanse er imidlertid viktig. Selv om for lite ville gjøre jorden til en frossen snøball, ville for mye gjøre den til en virvlende jungel eller ørken. Mennesker og vår teknologi har utviklet seg til å kreve et visst klima. Alt som endrer klimaet kan påvirke levemåten, dramatisk endre landbruksmønstre og smelte de polare iskappene.
Det er tydelig at reduksjon av lystgassutslipp fra biler er like viktig som å redusere karbonutslipp, men hvordan kan utslippene reduseres? Nitrogenoksid produseres ved veldig høye temperaturer, så alt som senker driftstemperaturen til en forbrenningsmotor vil redusere N2O-utslipp. Det er her resirkulering av eksosvarmen kommer inn. Vi vil snakke mer om dette på neste side.
Nøkkelen til resirkulering av varme er en enhet som kalles en resirkulering av avgass (EGR) ventil. EGR-ventilen åpnes når den møter mottrykk fra bilens eksos og kanaliserer den tilbake i forbrenningskammeret. Du lurer kanskje på hvor bra dette gjør, siden luften i kammeret er blandet med bensin for å gjøre den brennbar. En ting det gjør er å gjøre drivstoffet varmere. Varmt drivstoff varmes opp mer effektivt og produserer derfor flere miles per gallon. Når EGR-ventilen føler at motoren er varm nok, omdirigerer den eksosen andre steder for å forhindre at motoren blir overopphetet.
Oppvarming av kjølevæsken og drivstoffet hjelper ikke bare motoren til å nå sin optimale temperatur raskere når motoren startes, men det har også en spesiell fordel for hybrider. De fleste hybrider er designet slik at forbrenningsmotoren slås av når kjøretøyet stoppes. Hvis den blir liggende for lenge, kan motoren bli kald. EGR hjelper deg med å forhindre at motoren avkjøles for raskt.
Hvordan reduserer resirkulering av avgass forurensning? Utslippene som er målrettet av EGR kommer fra lystgass som produseres ved meget høye temperaturer. Ved å blande bilens eksos med innsugningsluften, reduseres oksygenmengden i blandingen og dens brennbarhet reduseres, noe som får drivstoffet til å brenne ved en lavere temperatur. I de fleste EGR-systemer blir eksosen også avkjølt før den blandes med gassen. Derfor brensel blandet med eksos brenner kjøligere og har mindre sannsynlighet for å produsere N2O. De lavere temperaturene hjelper også drivstofføkonomien. Med drivstoff som er mindre utsatt for detonasjon, har programmererne som skriver programvarens timingrutiner for moderne motorer mer kontroll over presisjonen til motorens timing. De lavere temperaturene er også med på å unngå tap av varmeoverføring, noe som betyr at mer av bilens energi går til å gi hjulene strøm.
Som vi har sett, kan resirkulerende eksos både øke drivstoffeffektiviteten og redusere forurensningen. Men visste du at det også kan produsere strøm? Vi vil utforske det konseptet på neste side.
Termoelektriske enheter vil bidra til å øke rekkevidden til en hybridbil ved å fylle ut batteriene som kjører sin elektriske motor. Bryan Mitchell / Getty Images News Termoelektriske materialer, som navnet tilsier, kan produsere varme fra strøm. Disse materialene ble oppdaget i 1821 av den tyske fysikeren Thomas Seebeck. De har generelt sett vært for dyre og ineffektive til å kunne brukes til bilingeniører, men dette har begynt å endre seg: U.S. Department of Energy har uttrykt interesse for å finansiere utviklingen av et praktisk termoelektrisk system som kan brukes i biler.
Det er mange kilder til bortkastet varme i biler, inkludert radiatoren og motoren, men den største kilden er sannsynligvis eksosen. Gitt at de fleste biler allerede resirkulerer eksos i en EGR-sløyfe og at denne teknologien vil bli enda viktigere i fremtiden, gir dette en ideell mulighet til å fange denne ellers bortkastede varmen og bruke termoelektriske enheter for å konvertere den til strøm. Denne elektrisiteten kan brukes til å drive bilens elektriske systemer, lade opp batteriene, og kanskje viktigst av alt, kjøre elmotoren i hybrid- og plug-in-batteri-elektriske kjøretøyer. Dette vil være en nesten perfekt sammenflytning av flere teknologier, og vil ha bivirkningen av å bidra til å redusere lystgassutslippene ved å avkjøle eksosen ytterligere før den er blandet med drivstoff.
Enhver bil kan ha fordel av dette termoelektriske løftet, men nok en gang ville det være nyttig når det brukes på hybridbiler. Det vil utvide rekkevidden ved å supplere batteriene som kjører elmotoren og redusere tiden det tar å lade batteriene.
Utviklingen av drivstoffeffektive teknologier med lav forurensning som resirkulering av eksos og termoelektrisk kraft vil gjøre fremtidens biler - som vil ha liten eller ingen bruk for fossile brensler - mulig. Det er viktig at vi utvikler disse teknologiene nå, før fossilt brensel går tom og forurensning gjør betydelig skade på jordas atmosfære og klima.
Relaterte artikler
- Slik fungerer Drive-by-Wire-teknologi
- 5 måter hybridbatteripakker forbedres
- Slik fungerer øyeblikkelig MPG-avlesning
- Slik fungerer bremseassistent
- Hvordan alternative drivstoffpåfyllingsstasjoner fungerer
- Slik fungerer SmartWay-kjøretøy
kilder
- Green Car Congress. "Termoelektrikk får mer oppmerksomhet og utviklingsfokus." 22. juli 2005. (14. april 2009) http://www.greencarcongress.com/2005/07/thermoelectrics.html
- Heremans, Joseph. "Materiale kan hjelpe biler med å gjøre varme om til strøm." Eureka Alert. 24. juli 2008. (15. april 2009) http://www.eurekalert.org/pub_releases/2008-07/osu-mmh072108.php
- Thaindian News. "Gjenvinning av eksosvarme 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