黑煙滾滾，令人窒息……汽車(chē)排氣管真可謂臭名昭著。但這一切都將改變！倒不是說(shuō)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)不可缺少的廢氣排放管道一下子就變得“干凈無(wú)害”了，而是因?yàn)樗N(yùn)藏著巨大的財(cái)富！確切地說(shuō)，是一筆能量財(cái)富。如果能回收這些能量并重新投入到發(fā)動(dòng)機(jī)中，就能降低汽車(chē)的能耗。

一般人可能不知道，傳統(tǒng)汽車(chē)至多只能把燃料所蘊(yùn)含的30%的能量轉(zhuǎn)換為牽引力(日常轉(zhuǎn)換率甚至低至10%～20%)，其余三分之二都變?yōu)闊崮芟�。其中一小部�?5%)通過(guò)輻射，一部分(30%)進(jìn)入冷卻回路，而更多(35%)則是通過(guò)尾氣排出。換言之，以氮、水蒸氣和二氧化碳為主要成分的汽車(chē)尾氣，蘊(yùn)藏著燃料中三分之一以上的能量！這就有文章可做了，只要對(duì)其加以充分利用，便能有效節(jié)約能源。這樣不僅節(jié)省了開(kāi)支，也將造福于地球。因?yàn)楹哪芘c二氧化碳排放息息相關(guān)，減少1%的能源消耗等于減少1%的二氧化碳排放！

但要貫徹這一想法卻有一個(gè)難題。要知道汽車(chē)尾氣中的潛在能源并不是液態(tài)的，動(dòng)能(尾氣的排放速度可以高達(dá)200公里/小時(shí))和熱能(經(jīng)催化轉(zhuǎn)換器燒盡部分污染物后，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣溫度高達(dá)800℃，而柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣溫度則達(dá)650℃)是其存在形式。在此等情況下，如何讓這種潛在能源成為汽車(chē)工業(yè)可利用的能源呢？年輕的法國(guó)工程公司Heat2Power終于攻克了這個(gè)長(zhǎng)久以來(lái)的難關(guān)。由該公司發(fā)明的利用方案正在接受測(cè)試，如能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，能耗與二氧化碳排放量將從此減少20%！而這正是歐盟節(jié)能減排規(guī)劃計(jì)劃在2015年左右達(dá)到的目標(biāo)……

Heat2Power公司的節(jié)能諾言并非信口許下，工程師們的法寶正是汽車(chē)尾氣的能源價(jià)值。關(guān)鍵全在于找到行之有效的利用辦法……尾氣的性質(zhì)指示了兩條各自獨(dú)立的研究道路，一關(guān)動(dòng)能，一關(guān)熱能。

回顧歷史，早在上世紀(jì)40年代，人們便開(kāi)始了尾氣動(dòng)能利用研究。為了解決高空缺氧的難題，航空發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)家想到利用燃?xì)獾膭?dòng)能來(lái)使渦輪壓縮機(jī)的渦輪旋轉(zhuǎn)。20世紀(jì)70年代，汽車(chē)工業(yè)開(kāi)始關(guān)注這一想法，并于近年在重型載重領(lǐng)域取得突破：渦輪的動(dòng)能被直接用于推動(dòng)曲軸(將活塞的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速的部件)，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供助力。這種改造簡(jiǎn)單、輕便，成本合理(約幾百歐元)，但也有一個(gè)缺點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)排氣時(shí)可能產(chǎn)生反向壓力，從而影響其運(yùn)行。除此之外，其節(jié)能效益也有限，最多只有5%～10%(高速公路)，在城市就更少了。因此，這套對(duì)于基本恒速的重型卡車(chē)具有一定價(jià)值的系統(tǒng)從未被用于裝備普通汽車(chē)。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)家主要致力于開(kāi)發(fā)尾氣中的熱能。他們?cè)O(shè)想在排氣管道中安裝一個(gè)交換器，將尾氣的熱量通過(guò)某種液體傳至發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。德國(guó)寶馬(BMW)汽車(chē)公司便在試驗(yàn)這一模式，其裝置較為復(fù)雜，除了連接排氣管的水蒸氣熱回路外，還有一個(gè)連接冷卻回路(90℃～110℃)的乙醇蒸汽回路。水蒸氣和乙醇蒸汽產(chǎn)生的壓力推動(dòng)軸向活塞馬達(dá)，繼而帶動(dòng)曲柄。寶馬公司稱(chēng)這種設(shè)置能在實(shí)際行駛中減少10%～15%的能耗。日本本田(Honda)汽車(chē)公司的蒸汽轉(zhuǎn)換器就簡(jiǎn)單多了，僅利用尾氣熱能來(lái)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)，為混合動(dòng)力汽車(chē)的電池充電，據(jù)稱(chēng)減少能耗13%。由此看來(lái)，尾氣熱能利用的前景遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于動(dòng)能。然而這些系統(tǒng)既復(fù)雜又沉重，而且過(guò)于昂貴(約1000歐元)，短期內(nèi)不會(huì)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用的視野。

誘人的效益與合理的成本

即便是寶馬公司這樣的高價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的先鋒，也認(rèn)為這類(lèi)技術(shù)的商業(yè)化還須等待十來(lái)年。而這正是費(fèi)雷德里克·特維諾(Fr巇巖ic Th巚enod)的突破所在。作為Heat2Power公司的創(chuàng)始人，這位發(fā)動(dòng)機(jī)工程師同樣選擇了熱能利用，但他放棄了復(fù)雜的高性能液體(水和乙醇)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，改用壓縮空氣！他所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)(參見(jiàn)圖示)由一臺(tái)單氣缸引擎(通過(guò)離合器連接主發(fā)動(dòng)機(jī))、兩個(gè)氣體回路(一個(gè)冷回路，另一個(gè)熱回路)，以及兩個(gè)交換器構(gòu)成。這真是一個(gè)很棒的主意！氣體在熱回路中通過(guò)主熱力發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣加熱膨脹，又在冷回路中通過(guò)氣體(或水)冷卻收縮，從而產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)力，減輕主發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)。根據(jù)模擬(1)，安裝該系統(tǒng)的車(chē)輛在歐洲混合線(xiàn)路(包括城市和公路交通)上行駛可減少12%的能耗，而且還有提高的余地。“利用Heat2Power系統(tǒng)提供的功率，我們可以縮小主發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸工作容積，從而在不降低總功率的情況下，在混合線(xiàn)路中減少20%的能耗，在公路和高速公路上減少35%的能耗。”費(fèi)雷德里克·特維諾解釋道。更誘人的是，據(jù)他介紹，該裝置僅重15公斤，成本僅300～400歐元！

Heat2Power系統(tǒng)方案在2008年11月德國(guó)科隆車(chē)展上獲得了獎(jiǎng)勵(lì)，現(xiàn)在就要看它的實(shí)際表現(xiàn)了。“這套系統(tǒng)在模擬階段表現(xiàn)很好，但其應(yīng)用潛力還須根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能評(píng)判。”法國(guó)石油研究院(IFP)“混合動(dòng)力”項(xiàng)目主任皮埃爾·勒杜克(Pierre Leduc)態(tài)度比較謹(jǐn)慎。等候可能是短暫的，因?yàn)樽?009年2月起，已經(jīng)有一臺(tái)樣機(jī)在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將會(huì)向汽車(chē)及機(jī)電生產(chǎn)商公布，并在專(zhuān)業(yè)展會(huì)展示，以吸引潛在的合作研發(fā)伙伴。

該系統(tǒng)成功概率很大

實(shí)驗(yàn)如能證實(shí)模擬結(jié)論，Heat2Power系統(tǒng)獲得商業(yè)推廣的勝算極大。這不單單是延長(zhǎng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的統(tǒng)治的問(wèn)題。正如皮埃爾·勒杜克所強(qiáng)調(diào)的：“對(duì)于二代混合動(dòng)力車(chē)——如‘即插式’混合動(dòng)力車(chē)——來(lái)說(shuō)，尾氣能量再利用也是一條減少能耗的希望之路。”費(fèi)雷德里克·特維諾和皮埃爾·勒杜克還指出了該裝置與普及中的輕型混合動(dòng)力系統(tǒng)的互補(bǔ)性。后者的“怠速停機(jī)和啟動(dòng)”系統(tǒng)(stop&start，停車(chē)時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī))，或許有時(shí)再輔以剎車(chē)能量回收系統(tǒng)，只在城市交通環(huán)境中起到明顯的節(jié)能效果；而尾氣能量再利用系統(tǒng)則在公路和高速公路環(huán)境中大有可為�，F(xiàn)在的問(wèn)題是，Heat2Power系統(tǒng)何時(shí)才能真正上路呢？
 

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