F2-04 排气余热回收与热电利用:EGHR、朗肯底循环与 TEG 的净账
课程代码 F2-04 · 板块 F 动力总成与整车其他热源 / F2 进排气与增压热管理 时长 约 4.0 小时(5 讲 + 1 次「能量流盘点 → EGHR 冬季收益 → TEG 净账 → 上/不上/暂缓一页决策」实操) 适合对象 系统与能量管理工程师(主修)· 前瞻热管理工程师(主修)· 动力总成标定与排放工程师(选修)。产品线=燃油车 / 混动 / 增程 前置 A1-04 工程热力学与蒸气压缩制冷循环(log p-h 图判读) 工程热力学与蒸气压缩制冷循环(朗肯与卡诺的概念)· F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 排气热管理与后处理起燃(本课全程沿用它的排气侧符号与截面口径)· B2-01 燃油车热管理架构:发动机冷却 + 空调 燃油车热管理架构(本课沿用它的能量三分法符号)· F1-04 暖机策略与快速暖机热管理 暖机策略与快速暖机热管理(本课沿用它的暖机热账记法)。另需自备:内燃机能量流与泵气损失的基础概念 本讲义定位 讲师授课蓝本 / 学员自学讲义。本课回答的是一个决策问题——排气这股余热,值不值得花硬件去回收,以及回收哪一段。⛔ 本课不做换热器芯体设计、不做膨胀机选型、不做热电材料研发,只交出净账的记法与三条路各自的可行边界
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| 你手上的事 | 直接看 | 还要配 |
|---|---|---|
| 评审要你回答「排气里到底有多少热可以拿」 | 第 1 讲 1.5:可回收窗的下界取四条线里最高的一条 | 第 1 讲 1.3:焓流的基准温度这一刀 |
| 有人报了一个「回收 X kW」的数,你要判它可信不可信 | 第 1 讲 1.3:问三件事——哪个截面、什么基准温度、什么工况点 | 第 5 讲 5.1:净账表的必填格 |
| 要评估 EGHR 上不上,冬季能省多少 | 第 2 讲 2.5:冬季供暖收益链 | 第 2 讲 2.3:回收量式与效能 ε_EGHR |
| 标定说「EGHR 一投就影响起燃」,你要判真假 | 第 2 讲 2.6:真正抢焓的是取热点落在催化器之前的那一类 | F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 第 4 讲:投递侧的两个因子 |
| EGHR 的热出来了,该先给缸体还是先给座舱 | 第 2 讲 2.7:分配时序的三段 | F1-04 暖机策略与快速暖机热管理 第 6 讲:座舱取热与暖机争水的口径 |
| 有人提案上 ORC 底循环 | 第 3 讲 3.4:为什么只在商用车长途稳态才划算 | 第 3 讲 3.3:冷凝负担压回前端的倍数 |
| 供应商拿 ZT 峰值来推销 TEG | 第 4 讲 4.4:从 ZT 到整机效率的三级衰减 | 图10:效率瀑布 |
| 要算 TEG 的净发电值不值这几公斤 | 第 5 讲 5.2:背压折油耗的量法 | 第 5 讲 5.3:重量与成本怎么进账 |
| 你算出稳态点上净收益是正的,想直接汇报 | 第 5 讲 5.4:工况谱加权之前那个数不能用 | 典型案例详解:一个被稳态点骗了的项目 |
| 要出一页「上 / 不上 / 暂缓」的决策 | 第 5 讲 5.6:决策树与对比矩阵 | 动手做:三问三答的交付模板 |
| 要把余热回收接进整车统筹 | 第 1 讲 1.7:本课与统筹层的接口 | ⛔ 统筹方法本体 → N4-01 整车余热回收与热量统筹利用、B3-06 余热回收与多热源采暖架构(电机/电控/环境热) |
| 要把 TEG 与热泵联合起来看 | ⛔ 不在本课 → N4-02 热电(TEG)与热泵联合能量回收 | 第 5 讲 5.5:本课交出去的是什么 |
| 要把回收量记进整车能量台账 | ⛔ 台账本体 → B4-01 整车能量流与热量流协同分析 第 1、4 讲 | 第 1 讲 1.2:本课认领的是「排气」那一格 |
⛔ 本课不覆盖 · 栏一(每样带去向):整车能量台账的控制体切法、时间基/能量基口径、Sankey 与残差闭合判据 → B4-01 整车能量流与热量流协同分析 第 1、4 讲;能量三分法本体与冷却液散热量的账面推法 → B2-01 燃油车热管理架构:发动机冷却 + 空调 §1.1;㶲的严格定义、参考态与部件级㶲损分解 → A5-07 热力学第二定律与㶲分析:熵产、三类不可逆的定量与部件级㶲损分解、N4-01 整车余热回收与热量统筹利用 第 1 讲;余热统筹的排序方法与热源清单 → N4-01 整车余热回收与热量统筹利用、B3-06 余热回收与多热源采暖架构(电机/电控/环境热);催化器起燃机理、床温模型与起燃时间的敏感度 → F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机);暖机策略全集与冷却液侧的零流量/小循环手段 → F1-04 暖机策略与快速暖机热管理、F1-01 发动机冷却系统设计(大小循环、节温器);涡壳水冷与一体式排气歧管的本体设计 → F2-06 涡轮增压器本体热管理:涡壳/轴承体冷却、停机热浸与机油焦化、电动增压器;中冷与进气路径 → F2-01 增压中冷系统匹配与进气路径布置;换热器 ε-NTU 与 LMTD 方法本体 → A3-01 换热器传热基础:ε-NTU 法与 LMTD 法;沸腾与两相流型 → A2-03 两相流基础:沸腾、冷凝与流型;换热面污垢与传热衰减 → A3-04 污垢、结霜与传热衰减机理;冷却液回路拓扑与阀路排布 → B3-01 冷却液回路拓扑:串/并联、多回路耦合与模式切换;多热源热泵与联合回收 → C3-03 多热源热泵:电机/电控余热 + 环境热吸收、N4-02 热电(TEG)与热泵联合能量回收;蓄热体与热量时移 → N4-03 车载蓄热与热量时移:蓄热体全集、容量/功率解耦定容与「加不加硬件」判据;冬季续航掉电的拆解口径 → B4-02 冬季续航掉电与热管理能耗拆解;多目标架构权衡方法 → B1-06 架构方案权衡:性能/成本/重量/可靠性多目标决策、B4-03 热管理对续航、NVH、成本的系统性影响;收益的货币化与投资回收 → M3-05 工程收益的货币化与热管理投资回收决策:换算率来源、现金流折现与两种盈亏平衡口径;成本结构 → M3-01 热管理成本结构与成本工程;新技术上车的成熟度台阶与终止判据 → M1-05 技术成熟度评估与新技术上车决策:台阶、证据与终止判据;台架散热能力标定与模式切换瞬态 → L2-04 冷却系统台架热性能试验:负载标定、散热能力与模式切换瞬态;整车热平衡与热害试验 → L3-02 整车热平衡与热害试验;传感器与测量溯源 → L7-01 测量技术:热电偶/红外/PIV/流量测量;不确定度合成 → L7-03 试验数据分析与不确定度评估;换热器结构强度与耐压 → J5-01 换热器/冷板结构强度与耐压 FEA;控制策略实现与标定 → K3-04 热泵与多通阀协调控制;报告与交付物的写法 → Q2-03 技术文档、试验报告与专利撰写。
⛔ 本课不覆盖 · 栏二(真正不给的数):① 任何平台的排气流量、排温、回收功率、发电量与油耗改善的实测值——本课只给区间、常见值锚点与拿到它的路;② 任何标准条款的限值与条文内容——本课提到的燃料消耗量限值件族与测试循环件族只写「它在本课语境下管什么、在哪一步卡你」,⛔ 未逐条核过原文,版次以现行有效目录为准、引用前须核原文;③ 热电材料的具体牌号、ZT 曲线与供应商数据——本课只给材料族与量级,⛔ 不给任何一支材料的性能数;④ ORC 工质的物性表与安全分级判定——本课只给选择约束的结构,物性取值须查手册原表;⑤ 背压→油耗的平台系数——本课给行业典型区间与量法,⛔ 该系数必须由本平台台架实测。
⚠ 栏二之外的平台相关量(EGHR 回收功率、暖机缩短幅度、PTC 电耗节省、冬季等效续航回升、总成质量、背压增量、TEG 整机效率与净发电、ORC 净输出占比与冷凝负担)本课照给典型区间与常见值锚点,逐条标「⚠ 典型值、⛔ 不是验收依据,须实测确认」与拿到它的路。汇总表在 1.8。
引言:三分之一的燃料从排气管走了,然后呢
一台乘用车汽油机在常用工况上,燃料化学能里真正推车走的大约只有三成上下。剩下的七成分两条大河流走:一条进冷却液和机油,被水箱扔给空气;另一条随排气直接排到大气里,走的时候还带着几百摄氏度的温度。
这个事实每个人都知道,但它引出的第一个念头几乎总是错的:「排气带走三成能量,那我回收其中十分之一,就是省 3% 的油。」 这句话里藏着至少四个没交代的口径,而这四个口径每一个都能把结论翻个个儿:
第一,你在哪个截面取热? 涡轮之前、催化器之前、催化器之后、消声器之后,同一台机在同一个工况点上,这四处的排气温度可以差出两三百摄氏度。温度差这么多,同样一台换热器能拿到的热完全不是一回事。
第二,你把排气降到多少? 「回收多少热」不是排气自己决定的,是你允许它降多少度决定的。而这个下限不由你随便定——酸露点、水露点、后处理的工作需求、换热面积的成本,四条线从下面顶着。
第三,回收来的热,你真的用得上吗? 夏天你不需要热;暖机完成之后发动机自己有的是热;混动的发动机很多时候干脆不转。热是有的,需要它的那个时刻不一定有。
第四,也是最容易整段漏掉的——你为回收付了什么? 任何插在排气路上的东西都会带来压降,压降变成泵气损失,泵气损失直接吃燃效。这笔支出不出现在任何一张「回收了多少 kW」的表上,必须由你主动去扣。扣完之后是正是负,才是这门课要回答的问题。
这门课讲三条路:EGHR(把排气热灌进冷却液,加速暖机、冬季供暖)、朗肯底循环 ORC(把排气热变成轴功或电)、热电 TEG(用温差直接发电)。三条路的物理完全不同,但它们要过的关是同一组,而且顺序一样:有多少 → 什么品位 → 拿得走多少 → 拿走之后用不用得上 → 净账是正是负。
全课四根钉子
钉子一(口径钉):任何一个「回收 X kW」的数,不同时写明截面、基准温度、工况点,就是一个不能复核的数。 换个人算就是另一个答案,而两个人都没算错。本课全程按 F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 的截面记法写排温,并在每一处焓流式旁边钉死基准温度。
钉子二(净账钉):只报回收侧、不报背压侧的余热回收评估,本课判为不合格。 这不是严格,这是因为背压那一项的符号是负的、量级又和收益同级——漏掉它得到的不是「偏乐观的结论」,是可能符号都反了的结论。
钉子三(时刻钉):热的价值取决于它出现的时刻,⛔ 不取决于它的量。 冷起动头一分钟的 1 kW 排气热,价值远高于高速巡航时的 5 kW——因为前者能缩短高摩擦、高排放的冷机段,后者多半只能排掉。这条决定了 EGHR 为什么值得上,也决定了 TEG 为什么难。
钉子四(谱钉):稳态点上的收益,乘上工况谱之前不许汇报。 余热回收装置的收益几乎全部集中在少数几个工况点上,而实车工况谱里那些点的时间占比往往很低。一个在额定点上算出「省 3%」的方案,加权到循环上常常只剩零点几个百分点——而它的重量与背压代价是全时段都在付的。
第 1 讲 内燃机能量流与余热盘点:排气这一格有多少、什么品位、拿得走多少
1.1 本讲交出去的是什么
这一讲结束时,你手上应该有三样东西:
一张排气侧的量级盘点——在你关心的那几个工况点上,排气带走的功率大致是多少个 kW 量级,温度大致落在哪一档;一条可回收窗——在你选定的取热截面上,排气最多能降到多少度,从而回收量的上界是多少;一句诚实的判断——这股热在你的车型与工况谱上,属于「有余热且可用」,还是「有余热但用不上」。
⛔ 这一讲不交出:整车能量台账(那要切控制体、统一时间基、做残差闭合,归 B4-01 整车能量流与热量流协同分析 第 1、4 讲,本课不重讲);也不交出任何平台的实测能量分配比例。
1.2 三分法:本课认领的是「排气」那一格
燃料能量的去向,本课程体系里已经有一个通用的粗账骨架,本课直接沿用它的符号,⛔ 不另造一套:
P_fuel = ṁ_fuel · LHV ≈ P_shaft + Q_exhaust + Q_coolant + Q_misc
其中 P_fuel 是燃油输入功率、P_shaft 是曲轴有效功率、Q_exhaust 是随排气离开的那一份、Q_coolant 是进冷却液与机油的那一份、Q_misc 是余项(摩擦、泵气、附件驱动、机体辐射与杂散散热)。这个骨架的完整讲法、以及「Q_misc ⛔ 不是垃圾桶」这条纪律,归 B2-01 燃油车热管理架构:发动机冷却 + 空调 §1.1。
⚠ 一处必须说明的记法差异(跨课口径提醒):上式里 Q_exhaust、Q_coolant、Q_misc 三项在写法上不带点,但它们全都是功率量纲(W),与 P_fuel、P_shaft 同量纲——上式是一个功率平衡式,不是能量平衡式。而 F1-04 暖机策略与快速暖机热管理 的暖机热账里,凡是功率量纲的热流一律写成带点的 Q̇。本课统一按带点写:Q̇_exh ≡ Q_exhaust、Q̇_cool ≡ Q_coolant、Q̇_misc ≡ Q_misc,三者与那门课的记法完全对应、⛔ 不是新的量。之所以要在这里明说,是因为读者若在两门课之间来回搬数,一旦把 Q_exhaust 读成「一个循环里排气带走的能量(J)」,后面所有的 kW 对比都会失去共同分母。凡本课出现的 Q̇,单位一律 W。
各格占多少? 本课给行业典型区间,⛔ 不给固定配比——比例随工况和机型剧烈变化,这一点 B2-01 燃油车热管理架构:发动机冷却 + 空调 已经说透。常见量级是:曲轴有效功约四分之一到三分之一,排气约三成到四成,冷却液与机油约两成到三成,余项约半成到一成。⚠ 这四个区间是典型带,各带的上下端在不同工况下会同时移动、且不独立——低负荷小开度段余项占比明显上升,冷起动段更是如此。⛔ 不得取四个区间的中值相加当成一台车的能量分配。
为什么本课偏偏盯着排气那一格? 三个理由,缺一不可:量大(与曲轴功同量级);品位高(温度几百摄氏度,是车上少有的高温位热源);目前几乎全部排掉(冷却液那一格至少还在冬天供暖,排气那一格连这点都没做到)。这三条同时成立,才让它成为回收的第一靶子。
1.3 排气焓流怎么算:基准温度这一刀
盘点里那个 Q̇_exh,实际算法是一个焓流差:
Q̇_exh = ṁ_exh · c_p,exh · (T_exh − T_ref)
其中 ṁ_exh 是排气质量流量(≈ ṁ_air + ṁ_fuel)、c_p,exh 是排气定压比热容、T_exh 是指定截面上的排气温度、T_ref 是基准温度。前三个符号沿用 F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机),⛔ 本课不另起写法。
这个式子看起来平淡无奇,坑全在两个地方。
坑一:T_exh 不带截面就是废话。 F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 已经立过一条硬纪律——全课禁止裸写 T_exh 不带截面,本课照办并沿用它的截面记法:T_exh,port(排气门/歧管出口,热浸之前)、T3(涡轮前)、T_exh,cat-in(催化器入口)。本课再补两个,因为余热回收的取热点常常在这两处:T_exh,hx-in(余热换热器入口)与 T_exh,hx-out(余热换热器出口)。
坑二:T_ref 取什么,直接决定这个数的大小。 常见有两种取法,都合法,但不可混用:
取法 A(环境基准):T_ref = T_amb。这是能量流盘点里的标准取法——它回答「排气相对于环境带走了多少能量」,与 B2-01 燃油车热管理架构:发动机冷却 + 空调 的三分法口径一致,也是引言里「三成到四成」那个区间对应的口径。
取法 B(可回收基准):T_ref = 你的换热器能把排气降到的那个温度 T_exh,hx-out。这才是实际回收量:
Q̇_rec = ṁ_exh · c_p,exh · (T_exh,hx-in − T_exh,hx-out)
★ 这两个数差得非常远,而它们的名字听起来一样。 举一个可复算的例子(下面这组是教学假设值,⛔ 不对应任何平台):ṁ_exh = 40 g/s、c_p,exh = 1.1 kJ/(kg·K)、T_exh,hx-in = 500 ℃、T_amb = 20 ℃。按取法 A,排气带走 40×10⁻³×1100×(500−20) ≈ 21 kW。而一台现实的排气—冷却液换热器,出口最多降到冷却液温度附近,取 T_exh,hx-out = 110 ℃,按取法 B 回收 40×10⁻³×1100×(500−110) ≈ 17 kW——这还只是理论上界,实际换热效能达不到 1,见 2.3。
⚠ c_p,exh = 1.1 kJ/(kg·K) 这一项不是教学假设值:它是排气的物性量级值(来源等级=物性库/手册),随温度与过量空气系数在约 1.05~1.15 kJ/(kg·K) 之间移动;F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 已按同一口径登记,本课沿用。凡是要求两位有效数字以上的算例,必须按实际温度档查表取值,⛔ 不得全程用 1.1 硬算。
⇒ 由此得到本讲第一条可执行动作:拿到任何一个「排气余热 X kW」的数,当场问三句——哪个截面?基准温度取的什么?哪个工况点? 三句里有一句答不上来,这个数就不能进任何一张对比表。
1.4 品位:温度沿排气路一路掉,取热点决定你能拿到什么
排气从气门出来到排出尾管,温度是一路往下走的,而且下降不是均匀的。四段各有各的机理:
① 气门到涡轮(T_exh,port → T3):管壁热浸与向外散热。冷起动时管壁最冷、吸热最猛,这一段的落差在冷机段最大——F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 正是为此把「减少沿程热浸」列成一类独立手段。
② 涡轮内(T3 → 涡后):这一段是膨胀做功,不是散热。排气在涡轮里降压做功,温度随之下降,落差可观。★ 这一段的存在意味着:增压机上,涡前与涡后是两个品位完全不同的热源。 涡前品位高,但那股焓正在被涡轮用来驱动压气机——在那里取热等于和增压器抢饭吃(这条归 F2-06 涡轮增压器本体热管理:涡壳/轴承体冷却、停机热浸与机油焦化、电动增压器,本课只指出它的存在)。
③ 涡后到催化器出口:管路散热,同时催化器内的氧化反应会放热——冷起动加浓段这一项相当可观,可能出现催后比催前还热的情形。这一层归 F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机)。
④ 催化器之后到尾管:纯粹的管路散热与消声器内的膨胀降温。这一段是余热回收装置的主要落点。
⇒ 工程含义:取热点的选择是余热回收方案的第一个决策,⛔ 不是布置阶段的细节。 它同时定住了三件事——你能拿到的品位、你要付的背压代价的位置、以及你会不会干扰后处理。这三件在后面三讲里各自展开。
1.5 可回收窗:上限是排气焓,下限被四条线顶着
「能回收多少」这个问题的正确形式是:在选定截面上,我允许排气降到多低? 上界是排气本身的温度,下界由四条线从下往上顶,取其中最高的那一条:
线一:酸露点。 燃料中的硫经燃烧生成硫氧化物,与水蒸气结合后在冷面上会凝出酸性冷凝液,腐蚀换热面与下游管路。酸露点温度随燃料含硫量与排气水分强烈变化——含硫越高,酸露点越高。行业典型带在约 90~150 ℃量级,低硫燃料明显偏下端。⚠ 这是典型区间,⛔ 不是验收依据;本平台的取值须按实际燃料规格与排气成分核算,或直接取整车/发动机技术条件里已有的限值。
线二:水露点。 排气里的水蒸气本身也会凝结。水露点由排气中水蒸气分压决定,典型量级在约 40~60 ℃。它比酸露点低,所以通常不是控制线——但在低硫或非硫燃料上,它可能变成实际的下界。
线三:后处理的工作需求。 如果取热点在某个后处理器之前,把排气降下去就等于让那个器件更冷。对三效催化器而言这直接推迟或破坏起燃(2.6 展开);对需要更高温度才工作的后处理路线,这条线可能顶得更高。⇒ 取热点在任何后处理器之前时,这条线优先于前两条,且它的取值必须由后处理侧给出,⛔ 不能由热管理侧自己定。
线四:换热面积的边际成本。 这一条不是物理限制,是经济限制,但它常常是实际生效的那一条。回收量随换热面积增加而增加,但增速递减——排气温度越接近冷却液温度,驱动温差越小,多加一片翅片换来的回收量越少,而重量、背压与成本是线性往上加的。⇒ 真实设计里出口温度往往停在比露点高得多的地方,不是因为怕结露,是因为再往下不划算。
1.6 「有余热」不等于「余热可用」:三关
盘点做完、窗口画好,你手上有了一个「最多能回收多少 kW」的数。这个数还不能用来做决策,因为它只回答了「有多少」,没回答「用不用得上」。本课程体系在整车余热统筹这条线上已经立了三关,本课直接沿用、⛔ 不重推:
关一:温位够不够? 热要从高温流向低温。回收来的热要送到哪个热汇去——冷却液(约 90 ℃ 量级)、座舱送风、还是电池?温位配不上就送不进去。排气这股热在这一关上是优等生:几百摄氏度的品位,车上没有哪个热汇它够不着。
关二:同时性够不够? 有热的时刻和需要热的时刻能不能对上。这一关排气是偏科生:冷起动初期最需要热,而那时排气流量小、温度低,可回收的量恰恰最少;高速稳态时排气热最多,而那时你多半不需要热。混动与增程更极端——发动机 off 的时段排气热直接归零,而座舱采暖需求并不归零。
关三:路径成本值不值? 把这股热从排气路送到热汇,中间要加多少硬件、多少管路、多少阀,重量与成本是多少,可靠性风险有多大。这一关排气是差生:排气路是车上环境最恶劣的地方之一,高温、振动、腐蚀、积碳全在这里。
⇒ 三关的结论,也是本讲最重要的一句话:排气余热的品位极好、同时性一般、路径成本很高。 所以它的可行方案几乎必然落在「用高品位换掉一件本来要花钱的事」上——EGHR 用它换掉 PTC 电耗与暖机时间,ORC 用它换掉一部分燃油,TEG 用它换掉发电机负荷。⛔ 单纯「把热收回来存着」在排气这条路上几乎从来不成立。
⚠ 补一条纪律,它来自余热统筹那条线、本课全程遵守:㶲(做功能力)回答「这股热最多能榨出多少功」,⛔ 不回答「该不该回收」。 排气的㶲在整车所有热源里排第一,这只说明ORC 与 TEG 这类「变功」路线在物理上是有道理的;它不能反过来论证「所以排气一定该回收」——该不该回收要过上面三关。㶲的定义式、参考态与算法归 A5-07 热力学第二定律与㶲分析:熵产、三类不可逆的定量与部件级㶲损分解 与 N4-01 整车余热回收与热量统筹利用 第 1 讲,本课⛔ 不重推。
1.7 与整车余热统筹的接口:本课与上层各管什么
余热回收在整车层是一件统筹的事——排气不是唯一的余热源,电驱、电池、增压后的高温进气、乃至制动都是候选。谁先用、给谁用、要不要蓄起来,那是统筹层的题。本课与它的分工必须说清,否则读者会在两处拿到两套不同的答案:
| 问题 | 归谁 | 本课交出去什么 |
|---|---|---|
| 车上有哪些余热源、各自功率与温位、怎么排序 | N4-01 整车余热回收与热量统筹利用(方法与排序)、B3-06 余热回收与多热源采暖架构(电机/电控/环境热)(架构与热源清单) | 排气这一格的功率量级、温位带、可回收窗 |
| 多热源怎么并进采暖回路、阀怎么排 | B3-06 余热回收与多热源采暖架构(电机/电控/环境热)、B3-01 冷却液回路拓扑:串/并联、多回路耦合与模式切换 | EGHR 的水侧接口形态与工作温区 |
| 余热要不要蓄起来时移 | N4-03 车载蓄热与热量时移:蓄热体全集、容量/功率解耦定容与「加不加硬件」判据 | 排气热的时间分布特征(何时多、何时无) |
| TEG 与热泵怎么联合 | N4-02 热电(TEG)与热泵联合能量回收 | TEG 的可行边界与整机效率量级 |
| 冬季续航掉了多少、拆成哪几项 | B4-02 冬季续航掉电与热管理能耗拆解 | EGHR 能填补的那一项的量级 |
| 整车能量账怎么闭合 | B4-01 整车能量流与热量流协同分析 第 1、4 讲 | 排气那一格的入账口径(1.3 的两种基准) |
⇒ 一句话:本课是排气这一格的属主,负责把这一格算清楚、说清楚,然后交给统筹层去排序。 ⛔ 本课不做排序,也不做架构。
1.8 平台相关量汇总表(⚠ 典型值,⛔ 不是验收依据,须实测确认)
下表是本课全部会给出数值的平台相关量。每一条都是典型区间加常见值锚点,⛔ 都不是验收依据,落到你的平台上必须实测确认。 最后一列写明拿到它的路。
| 量 | 典型区间 | 常见值锚点 | 拿到它的路 |
|---|---|---|---|
| EGHR 额定回收功率 Q̇_rec(乘用车,暖机段) | 2~6 kW | ≈3 kW | 供应商换热器性能曲线 + 本平台台架实测(排气侧流量温度扫点) |
| EGHR 使冷却液达标时刻缩短的幅度 | 20%~40% | ≈30% | 同一次低温冷起动、同初态,投与不投两条水温曲线的时刻差 |
| 冬季 PTC 电功率节省(有 EGHR 时) | 0.5~2 kW | ≈1 kW | 环境舱整车低温采暖工况,PTC 电功率通道对比 |
| 冬季等效续航回升(PHEV/REEV,低温循环) | 3%~8% | ≈5% | 环境舱整车低温循环,两轮对比试验 |
| EGHR 总成质量 | 2~5 kg | ≈3 kg | 供应商规格书;⚠ 含支架、管路与冷却液充注增量 |
| EGHR 引入的背压增量 Δp_exh(旁通关闭,额定流量) | 2~8 kPa | ≈4 kPa | 排气台架流阻扫点,装前装后对比 |
| EGHR 旁通开启时的残余背压增量 | 1~2 kPa | ≈1.5 kPa | 同上,阀全开位 |
| 背压每增 1 kPa 的油耗劣化 | 0.1%~0.3% | ≈0.2% | 必须本平台台架实测:人为加背压扫点,测 PMEP 与油耗 |
| TEG 整机热电效率 η_TEG,sys | 1%~4% | ≈2% | 排气台架实测:净电功率 ÷ 流经模块段的排气焓降 |
| 车用排气 TEG 净发电功率(乘用车高速稳态) | 0.2~1.0 kW | ≈0.5 kW | 同上,须在实际排气流量与温度下测 |
| TEG 总成质量(含热端换热器、冷却水路、电力电子) | 8~20 kg | ≈12 kg | 供应商规格书;⚠ 别只算模块本身 |
| ORC 净输出占发动机功率的比例(重卡长途稳态) | 2%~5% | ≈3% | 供应商台架数据 + 本平台工况谱复核 |
| ORC 系统质量(含膨胀机、冷凝器、泵、工质与管路) | 40~80 kg | — | 供应商规格书 |
| 整备质量每增 10 kg 的循环油耗劣化 | 0.05%~0.1% | ≈0.07% | 本平台整车能耗模型或滑行阻力实测反算 |
⚠ 表中没有「ORC 冷凝负荷倍数」这一行,因为它不是平台相关量——它由循环效率直接推出,是可复算量,见 3.3。
本讲小结:本课认领的是三分法里「排气」那一格,沿用 P_fuel / P_shaft / Q̇_exh / Q̇_cool / Q̇_misc 与 F2-03 排气热管理与后处理起燃(催化器暖机) 的截面记法;焓流式的两个坑是截面和基准温度,Q̇_exh 与 Q̇_rec 是两个不同的数;温度沿排气路一路掉,取热点同时决定品位、背压位置与是否干扰后处理;可回收窗的下界取四条线里最高的一条,而实际生效的常是经济线;排气品位极好、同时性一般、路径成本很高,所以它的可行方案只能是「用高品位换掉一件本来要花钱的事」;本课是排气这一格的属主,排序与架构归统筹层。
后面还有 4 讲正文 · 关键公式 · 案例拆解 · 常见误区 · 动手做