'為何沒有柴油混合動力的汽車?'

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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


標緻3008 HYbrid4就是一款柴油混動車


其一,是成本因素,柴油引擎由於結構的差異,同等動力、技術水平下要比汽油引擎貴15%左右。主要因為供油系統和渦輪,柴油引擎是壓燃做工的,所以噴油的壓力都很高能達到2000bar左右,而現在的汽油引擎噴油壓力也就350bar。此外,柴油的價格也是問題,歐洲和國內是要比汽油便宜,但美國是柴油更貴的。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


標緻3008 HYbrid4就是一款柴油混動車


其一,是成本因素,柴油引擎由於結構的差異,同等動力、技術水平下要比汽油引擎貴15%左右。主要因為供油系統和渦輪,柴油引擎是壓燃做工的,所以噴油的壓力都很高能達到2000bar左右,而現在的汽油引擎噴油壓力也就350bar。此外,柴油的價格也是問題,歐洲和國內是要比汽油便宜,但美國是柴油更貴的。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其二,環保問題,這也是我認為最重要的原因。在展開之前,還是有必要鋪墊一下柴油引擎的工作原理。所謂的壓燃,其實並不準確,柴油引擎在壓縮衝程中僅僅是壓縮空氣,到達上止點之後才噴油,然後利用高溫空氣將柴油引燃。


如果把整個燃燒過程切開來看,高壓噴射的柴油在剛剛噴油的時候並沒被點燃(滯燃期),因為燃油周圍沒有足夠的氧氣。之後,油滴逐漸擴散開來,獲得了足夠的氧氣開始燃燒(急燃期),但此刻局部燃油還是過濃,就會產生碳煙,這也就是現在要嚴格限制的顆粒物。

隨著燃燒的進行,燃燒室內溫度不斷上升(後燃期),而最外側氧氣還沒有耗盡,氧氣過量就會導致氮氧化物的產生,這也是對環境非常不友好的產物。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


標緻3008 HYbrid4就是一款柴油混動車


其一,是成本因素,柴油引擎由於結構的差異,同等動力、技術水平下要比汽油引擎貴15%左右。主要因為供油系統和渦輪,柴油引擎是壓燃做工的,所以噴油的壓力都很高能達到2000bar左右,而現在的汽油引擎噴油壓力也就350bar。此外,柴油的價格也是問題,歐洲和國內是要比汽油便宜,但美國是柴油更貴的。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其二,環保問題,這也是我認為最重要的原因。在展開之前,還是有必要鋪墊一下柴油引擎的工作原理。所謂的壓燃,其實並不準確,柴油引擎在壓縮衝程中僅僅是壓縮空氣,到達上止點之後才噴油,然後利用高溫空氣將柴油引燃。


如果把整個燃燒過程切開來看,高壓噴射的柴油在剛剛噴油的時候並沒被點燃(滯燃期),因為燃油周圍沒有足夠的氧氣。之後,油滴逐漸擴散開來,獲得了足夠的氧氣開始燃燒(急燃期),但此刻局部燃油還是過濃,就會產生碳煙,這也就是現在要嚴格限制的顆粒物。

隨著燃燒的進行,燃燒室內溫度不斷上升(後燃期),而最外側氧氣還沒有耗盡,氧氣過量就會導致氮氧化物的產生,這也是對環境非常不友好的產物。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


紫色部分是尚未燃燒的柴油,藍色和橙色部分會產生碳煙,最外層紫色部分會產生氮氧化物


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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


標緻3008 HYbrid4就是一款柴油混動車


其一,是成本因素,柴油引擎由於結構的差異,同等動力、技術水平下要比汽油引擎貴15%左右。主要因為供油系統和渦輪,柴油引擎是壓燃做工的,所以噴油的壓力都很高能達到2000bar左右,而現在的汽油引擎噴油壓力也就350bar。此外,柴油的價格也是問題,歐洲和國內是要比汽油便宜,但美國是柴油更貴的。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其二,環保問題,這也是我認為最重要的原因。在展開之前,還是有必要鋪墊一下柴油引擎的工作原理。所謂的壓燃,其實並不準確,柴油引擎在壓縮衝程中僅僅是壓縮空氣,到達上止點之後才噴油,然後利用高溫空氣將柴油引燃。


如果把整個燃燒過程切開來看,高壓噴射的柴油在剛剛噴油的時候並沒被點燃(滯燃期),因為燃油周圍沒有足夠的氧氣。之後,油滴逐漸擴散開來,獲得了足夠的氧氣開始燃燒(急燃期),但此刻局部燃油還是過濃,就會產生碳煙,這也就是現在要嚴格限制的顆粒物。

隨著燃燒的進行,燃燒室內溫度不斷上升(後燃期),而最外側氧氣還沒有耗盡,氧氣過量就會導致氮氧化物的產生,這也是對環境非常不友好的產物。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


紫色部分是尚未燃燒的柴油,藍色和橙色部分會產生碳煙,最外層紫色部分會產生氮氧化物


為何沒有柴油混合動力的汽車?


這張圖能更直觀的看到柴油燃燒的過程


總之,柴油引擎的燃燒方式是擴撒燃燒,整個過程要比汽油引擎要長很多,所以導致氮氧化物和顆粒物更加難以控制。如果減少氧氣,不就可以控氮氧化物了麼?這不能說是個解決方案,不充分燃燒會帶來更壞的結果,比如油耗增加、顆粒物增加等等,而且擴撒燃燒的方式即使減少氧含量也無法避免氮氧化物的生成。


要解決這些問題,只能在排氣端想辦法,為了中和氮氧化物可以選擇氨氣NH3、氨水NH4OH或者尿素(NH2)2CO。只不過氨氣和氨水的味道太大,實在難以讓人接受,所以一般會用尿素來還原。但是尿素不像三元催化器,它是一個消耗品,需要定期添加。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


標緻3008 HYbrid4就是一款柴油混動車


其一,是成本因素,柴油引擎由於結構的差異,同等動力、技術水平下要比汽油引擎貴15%左右。主要因為供油系統和渦輪,柴油引擎是壓燃做工的,所以噴油的壓力都很高能達到2000bar左右,而現在的汽油引擎噴油壓力也就350bar。此外,柴油的價格也是問題,歐洲和國內是要比汽油便宜,但美國是柴油更貴的。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其二,環保問題,這也是我認為最重要的原因。在展開之前,還是有必要鋪墊一下柴油引擎的工作原理。所謂的壓燃,其實並不準確,柴油引擎在壓縮衝程中僅僅是壓縮空氣,到達上止點之後才噴油,然後利用高溫空氣將柴油引燃。


如果把整個燃燒過程切開來看,高壓噴射的柴油在剛剛噴油的時候並沒被點燃(滯燃期),因為燃油周圍沒有足夠的氧氣。之後,油滴逐漸擴散開來,獲得了足夠的氧氣開始燃燒(急燃期),但此刻局部燃油還是過濃,就會產生碳煙,這也就是現在要嚴格限制的顆粒物。

隨著燃燒的進行,燃燒室內溫度不斷上升(後燃期),而最外側氧氣還沒有耗盡,氧氣過量就會導致氮氧化物的產生,這也是對環境非常不友好的產物。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


紫色部分是尚未燃燒的柴油,藍色和橙色部分會產生碳煙,最外層紫色部分會產生氮氧化物


為何沒有柴油混合動力的汽車?


這張圖能更直觀的看到柴油燃燒的過程


總之,柴油引擎的燃燒方式是擴撒燃燒,整個過程要比汽油引擎要長很多,所以導致氮氧化物和顆粒物更加難以控制。如果減少氧氣,不就可以控氮氧化物了麼?這不能說是個解決方案,不充分燃燒會帶來更壞的結果,比如油耗增加、顆粒物增加等等,而且擴撒燃燒的方式即使減少氧含量也無法避免氮氧化物的生成。


要解決這些問題,只能在排氣端想辦法,為了中和氮氧化物可以選擇氨氣NH3、氨水NH4OH或者尿素(NH2)2CO。只不過氨氣和氨水的味道太大,實在難以讓人接受,所以一般會用尿素來還原。但是尿素不像三元催化器,它是一個消耗品,需要定期添加。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


藍色的蓋子就是加尿素的地方


回到混動話題上來,如果柴油混動的排氣不加處理,那就違背了環保的初衷;而如果為了環保添加這麼一大套東西,無論對廠商還是消費者都會增加成本,即使柴油效率更高,但價格高了還是不會受到歡迎的。


最後是柴油和混合動力的匹配問題。電動機的扭矩曲線是低轉很強,隨著轉速的攀升會逐漸的衰落。而柴油引擎也與之相似,低扭強勁,高轉不足,如此一來二者之間就不好達到一個互補的關係。


柴油引擎這種特性也是它結構造成的,前面也說過了柴油燃燒是相對緩慢的。如果轉速不斷攀升就會導致燃燒不充分,所以柴油機不可能用太高的轉速,一般最高都在4000rpm左右,而船舶使用的低速柴油機轉速可以低至300rpm以下。


反觀汽油引擎,它的燃燒追求的是均質燃燒,火花塞點火後要儘可能的在第一時間內引燃氣缸內的混合氣。如此它更加適合高轉速,自然吸氣引擎的最大扭矩點一般在4000rpm以上,但是低扭卻顯得過於羸弱,不過這樣正好與電動機形成了互補。



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在環保至上的時代,傳統內燃機汽車的日子越來越難過,而電動車更準確的說是電池車,依然過於稚嫩,從交通工具的角度看,續航能力是其最核心的短板。於是混合動力就變成了目前政策環境下一個不錯的解決方案。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其實即便沒有政策壓力,油電結合也是件好事,因為它能各取所需、揚長避短。之前說了純電動的短板,而對於純燃油車來說,效率低下也是一個無法改變的事實。即使在實驗室中,傳統的活塞式引擎也很難達到50%的熱效率。而且現在我們聽到的熱效率都是最高熱效率,它只會出現在引擎的某些特殊工況條件下,實際的城市道路中很難讓引擎保持在最高熱效率區。最簡單的例子就是等紅燈,此刻熱效率幾乎為零。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


圖中山頂部分為最高熱效率區間


而一套優秀的混合動力系統就可以解決這個問題,拿本田的iMMD來舉例。低速或者停車時,引擎關閉由電池來提供能量;日常行駛時,電機來調整引擎的運轉工況,儘可能讓引擎運行在最高熱效率區間;高速行駛時,由引擎直接驅動車輪,因為此時引擎本身就處於最大熱效率區間。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



由此可以看出一套高效的混動系統,首先要擁有一臺擁有很高熱效率的引擎,其次需要一套優秀的能量管理系統來調控油、電切換,以及引擎運行轉速。不過這裡也有個問題,為什麼現在的混動車型都很少使用效率更高的柴油引擎呢?柴油引擎加上高效的混動系統,如此強強聯手豈不是更好。


事實上柴電混動的例子有不少,比如火車、潛艇、船舶。汽車方面,標緻、奔馳都曾嘗試過這類混動,之所以沒有形成主流,我想大概有三點原因。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


標緻3008 HYbrid4就是一款柴油混動車


其一,是成本因素,柴油引擎由於結構的差異,同等動力、技術水平下要比汽油引擎貴15%左右。主要因為供油系統和渦輪,柴油引擎是壓燃做工的,所以噴油的壓力都很高能達到2000bar左右,而現在的汽油引擎噴油壓力也就350bar。此外,柴油的價格也是問題,歐洲和國內是要比汽油便宜,但美國是柴油更貴的。



為何沒有柴油混合動力的汽車?



其二,環保問題,這也是我認為最重要的原因。在展開之前,還是有必要鋪墊一下柴油引擎的工作原理。所謂的壓燃,其實並不準確,柴油引擎在壓縮衝程中僅僅是壓縮空氣,到達上止點之後才噴油,然後利用高溫空氣將柴油引燃。


如果把整個燃燒過程切開來看,高壓噴射的柴油在剛剛噴油的時候並沒被點燃(滯燃期),因為燃油周圍沒有足夠的氧氣。之後,油滴逐漸擴散開來,獲得了足夠的氧氣開始燃燒(急燃期),但此刻局部燃油還是過濃,就會產生碳煙,這也就是現在要嚴格限制的顆粒物。

隨著燃燒的進行,燃燒室內溫度不斷上升(後燃期),而最外側氧氣還沒有耗盡,氧氣過量就會導致氮氧化物的產生,這也是對環境非常不友好的產物。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


紫色部分是尚未燃燒的柴油,藍色和橙色部分會產生碳煙,最外層紫色部分會產生氮氧化物


為何沒有柴油混合動力的汽車?


這張圖能更直觀的看到柴油燃燒的過程


總之,柴油引擎的燃燒方式是擴撒燃燒,整個過程要比汽油引擎要長很多,所以導致氮氧化物和顆粒物更加難以控制。如果減少氧氣,不就可以控氮氧化物了麼?這不能說是個解決方案,不充分燃燒會帶來更壞的結果,比如油耗增加、顆粒物增加等等,而且擴撒燃燒的方式即使減少氧含量也無法避免氮氧化物的生成。


要解決這些問題,只能在排氣端想辦法,為了中和氮氧化物可以選擇氨氣NH3、氨水NH4OH或者尿素(NH2)2CO。只不過氨氣和氨水的味道太大,實在難以讓人接受,所以一般會用尿素來還原。但是尿素不像三元催化器,它是一個消耗品,需要定期添加。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


藍色的蓋子就是加尿素的地方


回到混動話題上來,如果柴油混動的排氣不加處理,那就違背了環保的初衷;而如果為了環保添加這麼一大套東西,無論對廠商還是消費者都會增加成本,即使柴油效率更高,但價格高了還是不會受到歡迎的。


最後是柴油和混合動力的匹配問題。電動機的扭矩曲線是低轉很強,隨著轉速的攀升會逐漸的衰落。而柴油引擎也與之相似,低扭強勁,高轉不足,如此一來二者之間就不好達到一個互補的關係。


柴油引擎這種特性也是它結構造成的,前面也說過了柴油燃燒是相對緩慢的。如果轉速不斷攀升就會導致燃燒不充分,所以柴油機不可能用太高的轉速,一般最高都在4000rpm左右,而船舶使用的低速柴油機轉速可以低至300rpm以下。


反觀汽油引擎,它的燃燒追求的是均質燃燒,火花塞點火後要儘可能的在第一時間內引燃氣缸內的混合氣。如此它更加適合高轉速,自然吸氣引擎的最大扭矩點一般在4000rpm以上,但是低扭卻顯得過於羸弱,不過這樣正好與電動機形成了互補。



為何沒有柴油混合動力的汽車?


成本、排放、匹配這三大因素決定了柴油混合動力系統沒有成為當下的主流。另外柴油引擎本身就非常的省油,沒有太大必要為它再匹配一套混合動力系統,這也體現了“如非必須勿增實體”的工程是思維。

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