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內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

當然燃油車使用者還在分析如何提高熱效率,怎麼提高低扭爆發力、提升功率並控制油耗的時候,殊不知一系列的知名汽車品牌都陸續的停止了內燃機的研發;究竟內燃機有什麼不足,為何經歷百年後還是被電機無情地淘汰了呢?咱們來簡單分析一下吧。

熱效率

使用壽命

噪音

振動

磨損

「熱效率」的概念是對特定熱能轉換裝置、比如汽車的內燃機,其有效輸出能量和輸入能量的比值,是無量綱指標,用百分比來表示;簡而言之可以理解為消耗了多少熱量和轉化為機械能(有效功/動力)的比例,目前最高標準的汽油機超過43%,用增程模式才實現了將執行轉速穩定於最佳熱效率區間。

但是純燃油動力汽車的平均熱效率要低很多,原因是最佳熱效率需要在理想的溫度環境和轉速區間內才能實現,依靠內燃機驅動的車輛在行駛中會有高頻率的大幅轉速波動,平均效率就會低至30%左右。

內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

造成熱量損耗的因素就是這些,都是無法避免的;也就是說內燃機消耗的燃油大部分都是被浪費掉的,是“無效功”,所以燃油車的油耗才會很高。一升汽油的能量相當於3kwh的電能,有些緊湊級甚至中型車以80km/h的時速巡航,電耗也只是≤10kwh/100km,而同標準的燃油車則要達到6-10L/100km不等、相當於18~30kwh/100km的電耗。只是電動車的電耗為什麼會低很多呢?

原因在於電機效率很高,略差一些的非同步交流電機可以達到平均80%左右、極限更高,高標準永磁同步電機可以達到平均90%左右、極限目前為97。5%;轉化機械能過程中的損耗極小,所以能耗才能比燃油車低三倍左右。而且電的價格本就更低,用車成本可以5~10倍不等。

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內燃機的高頻率保養是電機不需要的

燃油車每隔5000-10000公里就要更換機油和機濾,這是乘用車的標準;卡車機油用量很大的柴油機可以到10萬公里更換,但也只是三四個月的時間就要更換一次,畢竟行駛里程很誇張。其次還需要定期更換油路系統中的燃油濾清器、進氣系統中的空氣濾清器、溫控系統裡的防凍冷卻液、傳動系中的變速箱油或差速器油等,維保成本還是比較高的。

可是電機無需這些保養,因其無需機油進行潤滑,大部分電動或混動汽車還沒有變速箱;不需要潤滑的原因是沒有磨損,使用壽命不是內燃機可以相提並論的,看一下內燃機和電機的結構剖面圖吧。

內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

內燃機依靠的是燃燒產生的熱能驅動,過程中必然會產生高溫與振動;電機依靠電流形成的磁場與永磁體或線圈互斥驅動轉子,核心結構只有一個簡簡單單的轉子,一定要說有什麼磨損也就是軸承了,可是高標準軸承還是不需要擔心磨損。所以結構簡單的電機的使用壽命很長,不需要“拐彎”的結構也決定了效率會很高;同時沒有燃燒則沒有振動的問題,NVH的水平也有絕對優勢。

電機的聲線是“綿綿的”,感覺就像是在很遠的距離聽到噴氣機的聲音,細膩且比較舒服;內燃機的聲音高頻率“燃爆”產生的噪音,聲音“粗線條”會感覺比較吵鬧。

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動力的優勢

有些老司機認為電動車的效能不行,沒有燃油車直接和暴力,因其使用的艾瑪、雅迪、綠源等等品牌的電瓶車就是這樣;然而這些都是用低標準電機且功率很低的電瓶車,和高標準的電動汽車是完全沒有可比性的。比如電瓶車的電壓不過是48-72V,而電動汽車動輒五六百伏;電瓶車的電機只是幾百瓦、高標準也不過1。0-1。5kw,汽車使用的電機可以輕鬆達到150-300kw。

所以不能以電瓶車的視角分析汽車,可是電瓶車其實都不弱,比如在摩擦力較低的路面上起步,電門給大了就會出現後輪打滑,可是燃油動力摩托車就很難出現如此強悍的低扭爆發力。原因如下……

內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

燃油動力摩托車使用的是自然吸氣發動機,最大扭矩要到六七千轉才能爆發;使用同類型發動機的汽車最大扭矩在4000轉左右爆發,即便用渦輪增壓技術也要到1500轉左右才能最強發力。

但是電機起步瞬間即可爆發最大扭矩,內燃機的最大扭矩需要標準進氣量和噴油量,標準進氣量需要高轉速才能實現;電機的最大扭矩需要最大電流放電,動力電池組隨時可以最強放電,所以電驅車輛的低扭爆發力是柴油機都無法媲美的。同時電機因沒有磨損問題還能高轉速執行,轉速可以達到1。5-2。0W rpm,功率可以輕鬆超過汽油機。

內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

最後一個亮點,電機可以高轉速執行且電耗很低,於是用轉速升降的方式即可直接調速,也就是直驅;不需要變速箱在中間增扭變速,這樣既能降低車輛的製造成本,又能跳過“換擋操作”實現加減速的真正平順,駕駛品質也會更高。

所以內燃機真的是沒有前景了,最終必然會被電機淘汰;在油電轉型的過渡期內,內燃機也只適合作為輔助動力單元,或單純作為發電器使用,這就是各大車企都在陸續停止內燃機研發的原因,這種發動機的技術已經遇到無法突破的瓶頸了。

內燃機究竟比電機差在哪,未來為何會被淘汰?

編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN釋出,保留版權保護權利

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