Sistem de recuperare a energiei gazelor de evacuare a unui motor termic (BMW)

    Dezavantajul suprem al motorului cu ardere internă cu piston utilizat la automobile este randamentul. Valoarea randamentului se situează în general în jurul valorii de 26...28%, motorul diesel având randamentul un pic mai bun decât motorul pe benzină. Randamentul scăzut se datorează în mare parte pierderilor mari de căldură, energia chimică a combustibilului fiind transformată în energie calorică și disipată în atmosferă.

Temperatura în diferite zone ale sistemului de evacuare

Foto: Temperatura în diferite zone ale sistemului de evacuare
Sursa: BMW

    Divizia de cercetare și dezvoltare a grupului BMW a proiectat și testat un sistem pentru a mări randamentul motoarelor cu ardere internă. Sistemul numit "Turbosteamer" captează energia calorică a gazelor de evacuare pe care o transformă în lucru mecanic utilizând principiul de funcționare al motorului cu abur.

    Sistemul, aplicat pe un motor de 1.8 litri cu patru cilindri, a redus consumul de combustibil cu până la 15%, în aceleași condiții de funcționare. Puterea generată de sistem se situează în jurul valorii de 10 kW (13.6 CP), la un cuplu de 20 Nm. Randamentul global al motorului a fost mărit de asemenea cu aproximativ 15%. Pentru scăderea consumului de combustibil și creșterea puterii s-a utilizat practic o sursă de energie care în mod obișnuit ar fi fost pierdută.

    Pentru a capta energia calorică a gazelor de evacuare se utilizează două circuite cu lichid, unul la temperatura înaltă și celălalt la temperatură mai scăzută. Cu acesta tehnologie BMW a reușit să capteze aproximativ 80% din energia gazelor de evacuare, energie transformată în lucru mecanic disponibil la arborele cotit.

    Circuitul de înaltă temperatură utilizează energia gazelor de evacuare prin intermediul unor schimbătoare de căldură. Lichidul din circuit este transformat în abur care se destinde în motorul cu abur și produce lucru mecanic. De asemenea căldura din circuitul de răcire a motorului este transformată în lucrul mecanic de circuitul de joasă temperatură, utilizând același ciclu termodinamic. Cele două motoare cu abur (turbine) transferă arborelui cotit puterea generată prin intermediul unei transmisii cu curea.

Sistemul Turbosteamer - elementele componente

Foto: Sistemul Turbosteamer - elementele componente
Sursa: BMW

  1. radiator (condensatorul circuitului de temperatura joasa)
  2. pompă
  3. condensator - circuit de înaltă temperatură
  4. condensator - circuit de joasă temperatură
  5. vaporizator - circuit de înaltă temperatură
  6. vaporizator - circuit de joasă temperatură
  7. motor cu abur / turbină - circuit de înaltă temperatură
  8. motor cu abur / turbină - circuit de joasă temperatură

    Tehnologia Turbosteamer funcționează după ciclul termodinamic Rankine, care transformă căldura în lucru mecanic. Căldura utilizată provine de la o sursă exterioară (gazele de evacuare) și este transferată unui fluid de lucru într-un circuit închis. Fluidul de lucru, datorită temperaturii ridicate a gazelor de ardere, se transformă în abur în vaporizator după care se destinde (scade presiunea) într-o turbină (motor pe abur) producând astfel lucru mecanic.

    După ieșirea din turbină, la o temperatură mai scăzută, aburul este condensat cu ajutorul unui condensator și transformat înapoi în lichid. Fluidul de lucru, care de cele mai multe ori este apă, este sub presiune și pus în mișcare cu ajutorul unei pompe.

Modul de funcționare a ciclului termodinamic Rankine

Foto: Modul de funcționare a ciclului termodinamic Rankine
Sursa: Wikimedia Commons

  1. fluidul de lucru
  2. intrarea în vaporizator
  3. destinderea aburului în motor / turbină
  4. intrarea în condensator

Wturbine – puterea generată de motor / turbină
Wpump – puterea consumată pentru antrenarea pompei
Qin – căldura gazelor de evacuare
Qout – căldura absorbită de condensator

    Cu acest sistem BMW confirmă potențialul motoarelor cu ardere internă pentru propulsia automobilelor viitorului la un randament din ce în ce mai bun.

    Prototipul sistemului a fost testat pe un BMW seria 3 și se intenționează utilizarea acestuia și pe automobilele de dimensiuni mai mici. BMW estimează că va echipa automobilele de serie cu sistemul "Turbosteamer" începând cu anul 2015.

Turbosteamer montat pe un BMW seria 3

Foto: Turbosteamer montat pe un BMW seria 3
Sursa: BMW

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Login

Logo motorul anului