为什么很少听说柴油混合动力汽车?
都在说汽油混动,柴油马力岂不是更大?
众所周知,柴油发动机的爆发力要远胜于汽油发动机,并且在公路巡航时,更擅长利用其高效的热效率进行节油,因此常常被用在一些重型货车上。鉴于这一系列的优点,很多人都在想高效的柴油发动机再搭配更加节油的混合动力系统,岂不是比现有的汽油混合动力汽车更加完美?这个想法听上去确实很有诱惑力,但是优点众多的柴油混合动力汽车,我们却很少听说,这是为什么呢?首先,柴油混合动力汽车的油耗优化空间非常有限。相对于汽油发动机25%~30%的有效热效率,柴油发动机的热效率可高达35%,在这种情况下,如果把柴油发动机运用到混合动力结构中,能够获得的油耗优化远不及汽油发动机,这也违背了混合动力汽车想要最大限度优化油耗的初衷。其次,柴油发动机的成本更高。根据有关资料显示,由于柴油发动机的热效率很高,因此需要使用特殊的重金属制造,最终导致生产一台柴油发动机的成本要比生产一台汽油发动机的成本高出20%,这仅是制造成本上的差距;另外,柴油发动机比汽油发动机排放的颗粒物更多,也就是说柴油发动力污染更加严重,相比于制造成本的差距,环保压力显然更高,这也不符合混合动力汽车环保的要求。最后,柴油混合动力汽车难以做到技术上的完美匹配。因为柴油发动机的尾气处理系统SCR的正常运转,需要排气温度达到200℃用以满足内部催化剂的反应条件。然而在城市用车情景中,混合动力系统要辅助发动机进行频繁的启停操作,这种工作条件让柴油发动机很难保持200℃的排气温度,所以柴油混合动力汽车就技术而言就很难实现。总的来说,柴油混合动力汽车看似非常美好,但实际上想要实现,是非常困难的,不仅相关的成本高而且技术难度很大。在笔者看来,尽管汽油混合动力汽车看上不去不是很完美,但是要比柴油混合动力汽车更加实用。
柴油车的使用寿命更长。这点主要是由于柴油机没有了点火系统,结构更为简单,不容易损坏。而汽油车一般在3万公里左右就要更换火花塞,这也明显增加了养护成本,因此,柴油车的使用寿命约为汽油车的1.5倍。国内柴油油品同样优秀为何国内柴油车型这么少?对于广大公众而言,很多人对柴油车的印象还停留在乌烟滚滚的拖拉机上,甚至*主管部门,对柴油车也没有一个正确客观的认识,以至于很多束缚柴油车发展的政策一直存在,同时,的确现在仍有很多环保不达标的柴油车在运行,给柴油车的形象造成了不良影响传统的观念,是妨碍轻型柴油车推广的第一道墙壁。
我们知道,混合动力汽车里面包含了两套动力系统——内燃机系统和电动机系统,电动机系统的成本普遍居高,而蓄电池组的成本占了很大一部分。如果把成本相对较低的汽油机换成高成本的柴油机,就会造成整套系统成本居高不下。鉴于我大天朝目前柴油汽车普及度还相当低,就不拿天朝的柴油混合动力车辆来说事儿了,不然颇有一种还没学会走就学跑的感觉。目前由于柴油比汽油价格低很多。柴油汽车在欧销售已占据半壁*。可是由于柴油机工作压力要比汽油机大许多,这就要求柴油机缸体以及缸内各种零部件抗压、抗击打能力要比汽油机更高。和汽油混合动力汽车一样,柴油混合动力也可以分为两种构造方式,即增程式和直接驱动式。增程式混合动力汽车内燃机输出不驱动车轮运动,而是给车载电池充电,这种情况下内燃机就充当了发电机的作用。充满电之后的蓄电池会把电能传输给电动机,电动机驱动车轮运动。一个典型的增程式汽油机混合动力车型就是雪佛兰沃兰达。直接驱动式混合动力是目前市场上最常见的形式,和增程式混合动力系统不同,它的内燃机不是用来给电池充电,内燃机和电动机都可以用来驱动车轮。当然,决定用哪个作为驱动源要看车辆当前工况。通常在低速行驶和车辆启动时候电动机驱动车轮运动,而在高速行驶和超车时候内燃机才会介入。直接驱动式汽油机混合动力车型的典型代表是丰田普锐斯。柴油机用作混合动力汽车内燃机的车型都是采用直接驱动式混合动力系统,即柴油机不给电池充电而是直接驱动车轮运动,毕竟柴油机爆发出来的扭力要更大,用来给电池充电确实有种大材小用的感觉。
高效率的柴油机加上节油的混合动力技术,如此强强联手是很多技术迷的美好遐想。单从动力系统燃油经济性的角度来看,将柴油机和混合动力结合有着极大的诱惑力:柴油机擅长在公路巡航时发挥其高效的热效率、而混合动力可以在城市内频繁起停的工况通过使用电动机来节约油耗。然而事实却是柴油混合动力并没有汽油混合动力应用广泛。原因有三:1. 油耗优化空间有限。这一点和 @一个kebab 回答观点一致。相较于汽油机 25-30% 的有效热效率,柴油机本身的热效率就可以达到 35%。在同样的混合动力构型下,匹配柴油机所能够获得的提升比汽油机要少的多,但是增加的电机、电控成本可一点也没有减少。2. 柴油机成本更高。柴油机的制造成本比汽油机要高 15-20%。柴油机自身的重量也要比汽油机重,这带来了额外的燃油消耗。柴油机比汽油机有更高的颗粒物排放,由于排放法规的限制,柴油机所需要的排放后处理装置比汽油机的更为昂贵。不同于欧洲,在美国柴油比汽油贵。因而美国市场柴油乘用车的接受程度无疑会更低。而在此基础上还要再匹配混合动力系统。使用柴油机所省下的油耗是否换的回这套动力系统的造价?各大厂商定然要三思后行。3. 技术上并非完美匹配。后处理对排气温度的需求。柴油机后处理系统 SCR 的正常运行,需要排气温度达到 200℃ 以上来满足催化剂的反应条件。然而在城市工况,混合动力辅助发动机频繁地起停,在这样的工况下,发动机难以保持较高的排气温度。扭矩的特征。现在大厂的汽油混合动力方案中,汽油机多采用阿特金森循环来达到更高的热效率。在阿特金森循环下发动机在低速时扭矩非常小,这时电动机的低速大扭矩特征无疑很好地弥补了这一弱点。然而柴油机在低速时就有着大的扭矩,在这一工作区域并没有如阿特金森循环汽油机一样与电动机形成互补。当然,技术上的问题都可以通过增加成本来解决。催化剂的问题,可以使用晚喷的策略或者增加电热器来快速提高催化剂反应温度;扭矩的问题,一,可以增加齿轮来改变发动机工作区域;二,可以在前轴使用发动机,后轴使用电动机,分别应对不同的工况;三,甚至可以给柴油机增加可变气门相位技术来给柴油机实现阿特金森循环。