都说燃油机污染大,但为何就取代不了?

一天,在家宅了多天的小明终于鼓起勇气出门想要锻炼一下身体,当出了大厦门口抬起头看向天空的时候,明明应该是阳光灿烂的天空却满是灰茫茫一片。而口袋中的手机此时推送了一条“今天PM2.5指数过高,不宜出外”的通知,看向前面的车水马龙,以及它们车尾所喷涌出的废气,小明不禁想“空气污染那么严重,汽车排放那么高,为什么燃油车还能继续生产不被其他能源汽车所取代呢?”

(雾霾天出门,总是有一种进入了寂静岭的感觉)

这就是一个疑问了,现在市场的汽油发动机热效率一般只有35%左右,而柴油机一般能在50%左右,也就是燃油绝大多数能量变成了炙热的废气浪费掉,或者是要克服机件之间摩擦。既然传统的燃油机那么低效,为什么它还没有被取代呢?

这里就要说一下燃油的好处,虽然石油不是一种清洁的能源,会产生大量的碳氧化合物、氮氧化合物以及颗粒物,但是它却是我们最容易获得的能源,直接开采提炼即可,而且还有着很多用途广的副产品。而且在热值上要稍高于其他燃料,汽油的热值为43.11 MJ/kg,这样的结果是我们使用内燃机结构的时候,相同质量的汽油能让我们走更远的路程。

(上图为燃气汽车结构示意图,基本没有差异)

其次就是单位时间放出能量,汽油的燃烧速度以及释放能量要明显快于液化石油气,所以即使液化石油气热值比汽油高(45-50 MJ/kg),但厂商们还是喜欢使用更“有劲”的汽油。另外是汽油相对于其他能源来说,更容易控制更为安全,不像液体石油气或者氢气那样需要高压状态才能储存。

(充电桩是制约电动车发展的一大难题)

最后则是燃油机多年的发展以及科技的壁垒没能突破,最成熟的动力方案依然是燃油机,遍地的加油机使得燃油机也是使用最为方便的机械形式,而且加油仅仅几分钟,相对于纯电动汽车动辄5、6小时的充电时间,无疑是迅速不少,更不用说现在充电桩稀缺了。而对于汽车制造商来说,直接放弃燃油车是直接放弃以往动力总成的经验,重新开始,无论是经济还是风险以及时间上都是不允许的。

(要是真的使用太阳能,我们还能有全景天窗吗?)

选择哪一种燃料?这又是一个新的问题?氢燃料运输储存需要高压,而如何生产氢也是一个问题,不要说用高中化学学的电解水了,因为电解本身就要耗费巨大的电能,电能哪里来呢?还不是要靠我们使用煤炭的火力发电站,煤炭的热值更是低得可怜呢~使用太阳能?先不说太阳能电池的价格以及实用性问题,光是用来转化光能的太阳能板重量就让我们将其踢出备选方案。

所以说要想厂家直接放弃燃油车是没有可能,只能继续采用改进燃油机的方式去逐步过渡。因此我们在这些年来可以看到欧洲兴起的“downsize”小排量涡轮增压化,日系所使用的混合动力以及它们都想方设法地去提高热效率,DVVT已经无法满足它们对进排气的需求了,已经想让浪费的废气发挥余热(涡轮增压),吝啬地甚至连缓慢暖机的机会都不给(缸盖一体化),以及让它们多点“歇着”不要消耗我们宝贵的燃油(混合动力技术),除此就是和发动机相关的或者不相关的,例如FreeCAM(观致无凸轮轴设计)、提高液力变矩器锁止率(马自达创驰蓝天)或者是使用双离合变速箱提高传动效率(大众等品牌),甚至直接把变速箱给去掉了(本田雅阁混动),这些种种措施都是为了减少我们的燃油消耗。

总的来说,技术始终是会走向纯电动甚至更清洁的能源,但是你要是说燃油机没有价值,行将就木的老东西,这是不对的。乐观一点想,我们不是还有近乎60%的进步空间去改进我们的燃油机吗?

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