日本YGK公司开发出了“EER(废气能量收回)混合动力体系”,可运用发动机排放的废气驱动涡轮旋转,运用由此发生的电力驱动马达旋转,然后辅佐发动机作业。该公司改装了捷豹“XJR-15”,更换了发动机,现在已完成了试运转。该公司最高参谋林义正在2009年担任东海大学教授时揭露了这一设想,5年后总算完成了试运转。
就一般汽油发动机而言,燃料热量的32%会转化为轴输出,35%会以废气的热能和压力能量的方法排出,其他20%则作为冷却水的热量排出,因而热功率只要32%。此次的体系运用涡轮将废气的能量转化为旋转力(功率为33%),然后在减速时运用其发生的动能来发电(功率为98%),再运用逆变器和马达将其转化为轴输出(功率为89%)。转化至马达的轴输出的燃料热量为0.35×0.33×0.98×0.89=0.1,也便是10%。曲柄轴的轴输出为32%,加上马达的轴输出10%,归纳热功率可到达42%。
这种设备的最大问题是热问题。涡轮转子最高可接受800℃的废气。而发电机转子中运用了温度超越100℃就无法运用的永久磁铁。尽管以马达供给辅佐的涡轮增压器之类的产品尚在开发之中,但该体系仍然取得了完成。看似简略,但实践上体系中有压缩机转子。从旋转轴的热平衡来看,压缩机转子就好像是带有电扇的散热片。来自涡轮转子的热量会传递给压缩机转子,因而坚持了热平衡。只运用涡轮和发电机是无法完成这一点的,因而隔热和散热非常重要。
在隔热和散热两个方面,隔热问题是经过在涡轮和发电机之间设备减速机来处理的。不过,设备减速机并不只是是为了隔热。涡轮的最高转速为10.6万rpm,发电机的最高转速为1.8万rpm。为了消除二者之间的转速差,有必要设置一个减速设备。有减速机时,齿面就会变成线触摸,因而传热阻力很大,能够充沛隔热。
除此以外,此次的体系还添加了特别设备来散热。尽管YGK并未泄漏概况,但估量不太可能让部材触摸1.8万rpm转速的轴来传热,并且揭露的部件上设有配管,因而估量运用的是液冷方法(图3)。
由所以直接运用废气的能量,因而实践上并不需要二次电池或超级电容器等蓄电设备。即便如此,为了便于瞬间增强辅佐力以取得杰出的呼应性,以及便于驱动起动机,该体系设备了JM Energy出产的锂离子%&&&&&%器。此次的试制车为了杰出EER混合动力体系的长处,并没有运用再生制动器,不过该体系是能够运用再生制动器的。YGK还计划经过添加发电机负荷来操控涡轮的转速,代替经过排气泄压阀操控涡轮转速的方法。
此次运用的发动机是在YGK出产的“YR45”的基础上组合EER的“YR45-EER”,为V型8缸机型,排量为4495mL。由于沿用了立式(Upright)规划,因而在本来包容12缸发动机的空间内设备了8缸发动机和EER的各个设备。
2014年9月25日和10月14日,YGK运用“福岛Sky Park”的跑道测验了该体系。节气门不必开得很大,就能将速度坚持在改装前的水平,燃效改进起伏为10~20%。前文说到归纳功率由32%进步到了42%,功率改进起伏超越30%,尽管实践数值并未到达理论值,但就测验数值而言,这一成果还算不错。
YGK往后计划面向勒芒24小时耐力赛开发车辆。依照竞赛规则,这种车辆能够作为混合动力车的一种参赛。YGK现在正在寻觅赞助商。据介绍,今后该公司还会考虑把该体系应用于该公司的通用发动机产品线,也很可能会作为量产车用发动机。