废热回收

废热回收（WHR）、发动机启停（start-stop）、制动动能回收（kinetic energy recovery）乃至混合动力，都是能提升发动机效率的能量回收技术。

具体选择哪种技术，取决于车辆种类、用途和使用强度。

长距离、大载重车辆（如长途重载冷柜卡车）更适合采用废热回收技术。

载荷较小、经常走走停停的车辆更适合采用混合动力技术。

对于某些车型（如大型公交车），采用不同的能量回收技术所带来的差别不大。

对于发动机负荷较大的车辆，废热回收的节油效果更好。

废热回收的效果在满载时最高，并随着负荷的减小而降低。

其中，废热回收系统的自重对整车节油效果也有影响。

废热回收分为加入涡轮和加入朗肯循环两种实现方式。

它们都需要在排气气流的下游加入额外的气流扩张器，以便从排气中提取能量。

首先是机械涡轮系统，它的涡轮和曲轴相连，提供额外动力。

它一般带有液力联轴器，以消除转速波动和发动机扭振的影响，保护涡轮叶片。

齿轮传动装置用于匹配曲轴转速和涡轮转速。

对于长途运输车辆，机械涡轮系统带来的发动机效率提升幅度为1.5-2.5%。

这个估值也和其他的研究结果相吻合。

另一种实现方式是电涡轮。

涡轮驱动发电机。

电能可以通过电机驱动汽车、给混合动力系统充电、或给车载电器供电。

对于长途运输车辆，电涡轮带来的发动机效率提升幅度为3-4%。

装备完善、节能效果最好的电涡轮系统对于车辆硬件的改动较大。

它包括车辆附件的电气化、加装一台用于辅助内燃机的电动机、加装用于储存没有立即用完的剩余电能的电池。

最后是朗肯循环系统，它从排气和EGR尾流提取废热，并以此做功。

有的系统还可以从进气冷却器处获得废热。

朗肯循环要求有一台供给泵，把工作液输送给三个热交换器：1锅炉过热器（Super heater-boiler）——将EGR尾流处的废热传给工作液
2排气锅炉（Exhaust boiler）——将排气的废热传给工作液。

它位于尾气后处理的下游3前置于进气冷却器的热交换器（Pre-CAC heat exchanger）——将进气冷却器的废热传给工作液
然后，涡轮膨胀机将工作液具有的热能转化为机械能。

工作液再经过冷凝器，排出未经利用的热能后，开始新一轮工作循环。

涡轮膨胀机所作的功通过齿轮变速传递到发动机输出轴。

该系统还可以将机械能用于发电，利用电能带动电动机驱动车辆，或利用电能带动车载电器，或给混合动力系统充电。

康明斯WHR废热回收系统已经在多台八级重载卡车上投入使用。

整个系统经过悉心布置，保证了发动机盖下的足够的空气流量。

控制系统可以可靠地管理流动中的工作液的状态。

在多种工况（公路、省际运输、城际运输）和环境温度下的大量测试都表明：进气冷却器附近的废热量很小，由它引起的废热回收十分有限。

所以在效果上，燃油消耗虽然有所下降，但是不足以抵消进气冷却器的改造成本。

主要的节能效果来自排气废热和EGR的废热。

总地看来，不同驾驶工况下，废热回收系统的节油效果不同。

具体数据如下，因为环境温度不同，所以所得数据都是范围量。

公路循环（70%公路行驶）——油耗降低5.1-6.0%
省际运输（公路行驶和城际行驶的混合工况）——油耗降低4.3-4.7%
城际行驶（针对重载公交车和特种汽车、专用汽车）——油耗降低2.5-3.7%
特种汽车、专用汽车的走走停停的工况更加频繁，所以适合混合动力的能量回收系统，通过收集制动能量、减少怠速运转，增加发动机效率。

根据美国温室气体条例的规定，混合动力系统看作一个整体进行各种考量。

常规车辆进行混合动力改造的方式有很多种，从最基本的启停系统到最复杂的并联混合动力。

和所有能量回收系统相同的是，混合动力系统的节油效果受到工作强度、车辆尺寸、种类、控制策略的很大影响。

随着混合动力系统越来越普遍，其节油能力也越来越高。

最基本的商用车启停系统可以在停车时关闭发动机。

在MT变速箱的离合器分离或AMT变速箱的制动踏板释放时，发动机重新启动。

挑战在于，对于某些长途运输卡车和特
种车辆，发动机停止运转时，车载电器的持续供电是个问题。

混合动力系统对于发动机效率提升的优势在于：
1由于电驱动系统的加入，发动机的转速范围减小，可以使发动机运转在最经济的转速区间
2瞬态工况和怠速工况的减少使得尾气后处理更加简单
3附属机构经过电气化，实现按需供能，减少了寄生阻力
4由于电机分担了驱动车辆的任务，发动机可以实现小型化。

在重量和成本方面，小型的发动机可以给混合动力部件腾出空间
5由于电驱动扭矩更大，公路巡航的换档频率得以降低，驾驶难度更低，车辆耐久性更高
能源回收系统普遍存在的挑战存在于：
1成本增加，重量增加，结构复杂，电气控制系统复杂
2因为复杂程度高，所以可靠性降低
3受驾驶工况、能源回收技术种类、控制系统策略的影响，存在节油效果低于预期的可能性。