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第 37卷第 1期 2010 年 2 月 拖 拉 机 与 农 用 运 输 车 Tractor Farm Transporter Vo1．37 No．1 Feb．。2010 汽车发动机尾气利用的现状与展望 薛子旺，李冠峰，安晓东，刘 翠，邵海泉，张 磊 (河南农业大学 机电工程学院，郑州 450002) 摘要：对汽车尾气构成及其利用空间进行了分析。着重介绍了汽车尾气在涡轮增压、制冷技术等方面的应用。在此基础上探 讨 了技术、工艺和材料等方面对汽车尾气利用的影响以及国内、外汽车尾气利用技术的发展趋势，并指出了尾气利用的特点和发展 的方 向。 关键词：汽车；尾气利用；发动机热效率 中图分类号：TK11+5 文献标识码：A 文章编号：1006-0006(2010)0l一0003-03 Exisiting Situation and Prospect of Engine Exhaust Utilization XUE Zi—wang，LI Guan-feng，AN Xiao—dong，LIU Cui，SHAO Hai—quan，ZHANG Lei (Colege of Mechanical and Electrical Engineering，Henan Agricultural University，Zhengzhou 450002，China) Abstract：The constitution of the automobile exhaust and its using space were analyzed in this thesis．The applications of automobile exhaust gas in turbochcharging and refrigeration technologies were emphasized detailedly．On the basis above，the technology，technics and the present conditions at home and abroad，were explored．At last，the development direction about this technology in vehicle indust~ is pointed out． Key words：Automobile；Exhaust utilization；Thermal eficiency of engine 众所周知，汽车燃料燃烧的热量除了转化为有用的机械能外，其 余大部分的热量都在机构的降温、摩擦、传递和尾气中遗失 ，其中尾 气带走了绝大部分。如何提高发动机的热效率一直是人们关注的焦 点，而对尾气能量的开发利用则是节能的重要途径之一。 1 发动机尾气利用空间 1．1 排放气体的构成 发动机的排放物主要由未燃烧成分、燃烧产物以及过剩空气组 成的。除了 N2，02，H2和水蒸气等无害外，其余均为有害成分，该有 害成分主要是 NO ，CO，HC，SO2和燃烧颗粒等。 02，H2等可以在尾气再循环利用过程中得到利用；CO和 s02会 使人中毒、窒息；NO 和 HC经光照会生成光化学烟雾使动植物受 害；微粒悬浮在空气中易被人吸人体内而构成对身体的伤害。此外 CO，是产生温室效应的祸首。 除上述外 ，尾气中还有可以利用的能量。 1．2 尾气中的能量 汽车发动机动力输出占燃油燃烧总热量的25％ ～42％，其余以 废热形式从冷却水和尾气等中排出。车外的能量占燃烧总能量 的 58％ ～75％，这不仅是一种能量浪费，同时也会造成一定程度的大气 热污染_1 J。发动机尾气的余热具有温度高、压强大、流速快的特点， 因此尾气所含能量在浪费的热量中占主要部分。 根据工程热力学热力性质和过程，若发动机尾气初比焓值 h 为 607．02 kJ／kg，背压状况比焓值 h2为300．19 kJ／kg时，则尾气中含有 的能量为 hl—h2=306．83 kJ／kg 可见，尾气中含有相当数量的能量，若从尾气中回收这部分能量 并加以利用，则是提高能量利用率的重要途径之一。这样既可节省 能源又会使车辆运行费用降低 2j。 收稿日期：2008—12～26 2 成熟发动机尾气利用技术 2．1 涡轮增压技术 增压技术概念的提出至今已有百年历史，在这百年时间里，随着 人们对节能、环保法规认识地不断提高，以及新工艺、新技术 、新材料 等方面的进步_3 J，使其在航天、航海及陆地机械上得到了广泛的应 用，特别是在车辆上的应用更加普遍_4 J。 根据增压方式不同，增压可分为机械增压、气波增压、废气涡轮 增压等 ，目前应用最普遍的是废气涡轮增压。 废气涡轮增压是由发动机排