老牌白癜风专家会诊 https://m-mip.39.net/disease/mip_5782285.html#老司机聊汽车知识#
两个问题:
想不想要一台节油的汽车?想不想要一台节油性能车?相信没有汽车用户会和省油过不去,然而在燃油动力汽车阵营中,想要达到相对高性能的标准,车辆的油耗总是难以控制的。比如百公里加速成绩6/8秒区间的轿车与SUV,发动机排量标准普遍在≥2.0T的范围内,排量基数决定了油耗必然高,不过这并不是核心因素。
「内燃机是最差的发动机」!这种说法是否认同?不论是否认同,对于汽车而言这种机器都是最差的选项。
在讨论内燃机时总会提及一个关键词:热效率。一般柴油机可以达到50%,汽油机能超过40%已经是凤毛麟角,这里的百分比是什么概念呢?简而言之为燃烧产生热能的有效利用率。
内燃机是一种通过燃烧燃油产生热能,通过热能推动活塞连杆曲轴运转,从而转化出机械能(动力)的发动机。在转化过程中热能会因为进排气、冷却吸收、运动磨损等诸多因素而转化为其他能量,但不论是哪种能量都不是动力-有效功。
总热能-损耗热能=热效率(有效转化部分),由此可见燃油汽车在运行过程中,究竟浪费了多少能量。所以才会说这种发动机真的是最差的选项,而之所以能够风靡超百年,原因无非是能量补充的方式便捷,也就是加油方便一些,但与电动汽车相比究竟哪种更方便呢?
答案显然是充电更方便!不要以今天的视角来分析汽车,在历史中是电动汽车更早普及,而且认可度是高于燃油汽车的。因为电机与内燃机相比几乎没有噪音,从马车过渡到汽车总不能降低用车体验,所以吵闹的内燃机初期并不被看好。
在工业革命的第二阶段(电力革命),任何用电能解决的问题都被视为“Noproblem”,汽车自然也不例外。能够在家里充电而不需要去加油站,似乎这是很方便的。那么再加上良好的NVH体验,为何电动汽车的技术升级出现了断代呢?
对历史感兴趣的读者应当了解「萨拉热窝的枪声」,斐迪南大公夫妇被枪杀直接引发了第一次世界大战,随即而来的是又是二战。战争需要的是机动性良好且能源补充更便捷的车辆,无法在战场建立充电站“一票否决”了电动汽车。
其次还有同期石油开采技术突飞猛进,相比动力电池的技术升级速度更快;同时以美国为核心的石油大亨本就不太文明,同期热衷于研发电动汽车的爱迪生和亨利福特(福特汽车创始人)被摆了一道。
文献中说明的是爱迪生的研发资料被“付之一炬”,技术断代从此开始,随后数十年的战争使人们忘记了这种车的存在,那么为何百年后电动汽车复苏了呢?
「电机是最优秀的发动机」——至少对于汽车而言可以这样评价。这种说法能认同吗?不论是否认同,这就是事实。
电机的结构非常简单,通过动力电池将电流输入到机器内部的绕组(电磁线圈)型号才能电磁场,由两组线圈的N/S磁极互斥,或者由电磁场与永磁体的磁极互斥,这种简单的原理就能推动电机的转子运转。
没有负责的活塞连杆结构则没有运动损耗与磨损问题,转子悬浮固定更是减少了磨损与振动;电磁转化过程不需要借助空气与燃料,对于热能没有要求则无需考虑冷却损耗问题。所以电机的“热效率”非常之高,优秀的永磁同步电机可以达到97%。
也就是说消耗等量的能量,电动机可以转化出超过内燃机平均三倍的动力;在动力需求相同的前提下,电机以燃油汽车的能耗即可实现正常驾驶——不想节能则有高性能,但能耗也不会高于燃油汽车正常驾驶的标准;想要按照燃油汽车的正常代步标准驾驶,能耗可以降低三倍,这就是电动汽车二次被重视的核心因素之一。
重点:燃油汽车真正的风靡不过百年,工业革命至今已经有三百年;但就是在短短的20世纪中,石油已经被汽车们消耗到储能不足亿吨(海外机构数据)。以目前年均超过57亿吨的消耗量,还能折腾多少年呢?
石油是不可再生的传统常规能源,即使页岩油也不例外;那么如果石油被消耗完,结果会怎样呢?船舶舰艇飞机汽车都在用石油,其中国内的货车承载了陆运超70%的份额,这些车一旦“停车”则后果不可想象。
所以寻找替代能源已经迫在眉睫了,而能够再生的资源诸如风、光、水、热、海洋能等,其共同特点是都能用来发电——电机的综合水平又远超内燃机,问题也就得以解决了。这就是非产油国或石油大国都将研发重心放在新能源领域的原因,不论中国还是欧盟都不例外。
(中国汽车保有量即将成为全球第一,石油接近70%依赖进口,转型是有刚需的)
「两个阶段·三种技术」——电动汽车还需要时间,但混动汽车已经足够成熟。
1:既能做到省油,又能实现高性能的汽车即将出现。这种车会使用「REEV·增程式系统」,相信知名度较高的品牌应当都是有所了解的;不过现阶段的增程汽车存在“错误定位”的问题,说白了就是价格虚高。
增程系统是利用内燃机以恒定转速(中低标准)发电,状态等同于燃油汽车低速定速巡航,油耗当然会很低。而低转速低功率运行转化出的电能虽然不多,但已经足够电动汽车增程的代步驾驶,这不就做到了节油了吗?
所以增程技术的未来前景很广阔,只是这种技术应当用于打造≤15万区间的车辆,也就是替代保有量最大的那部分燃油动力汽车。要知道增程汽车不需要高成本的变速箱,使用中等功率的电机即可实现性能的整体提升;车辆也无需装备大容量的动力电池组,那么这种车的制造成本显然会比较低,只要各大车企不拿噱头当做溢价的资本,纯燃油动力汽车很快就会消失。
2:PHEV并联式插电混动汽车可以定位中高端。车辆保留内燃机驱动系统,同时增加三电系统;日常代步驾驶时,车辆可以用电驱行驶上百公里,这就保证了大部分汽车的大部分时间都是当作电动汽车使用,偶尔的长途通勤才需要消耗一点燃油。
在性能方面能够实现“1+1>2”,这是电机与内燃机运行原理差异的结果;而且电机有恒扭矩的特点,只要起步时输出最大的电流,起步第一转就能爆发最大扭矩,这就是电动汽车性能总会更强的原因。所以插电混动系统适合追求驾驶乐趣的中高端车,保留一定程度的纯电驾驶,能够实现的节油减排效果是不输REEV的。
3:新能源汽车最终还是要成为纯电动,上述两种技术都只是过渡,是在动力电池的制造成本偏高的阶段,以内燃机系统作为辅助,在降低能耗的前提下保证续航的无奈之举。
不过在磷酸铁锂电池重新回到第一阵线,并且能量密度有大幅提升后,续航问题似乎已经解决;因为这种电池的制造成本可以平均下探,最贵的动力电池组变得廉价,电动汽车的续航里程自然可以提升。
总结:燃油汽车经历的百年带来了太多问题,不论是石油储能的捉襟见肘,还是石油开采运输对环境的破坏,以及燃烧石油产生的排放污染,这些都是需要正视的问题。
所以下一个百年应当转型电动汽车,而转型节点正是这几年;且随着电动汽车保有量的提升,动力电池开始有效地梯次利用循环,清洁发电的增长、火力发电的缩减,最终能够实现的一定是源头与终端的准零排放吧。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
天和MCN授权发布
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