內燃機的歷史源遠流長,從第一次工業革命的蒸汽機到1876年的四沖程煤氣機,再到1883年的立式汽油機,見證著內燃機的不斷變化。從奔馳發明了第一輛汽車后(三輪汽車),就搭載了二沖程的單缸汽油發動機,如今汽油發動機的歷史已經超過了100多年。
這100多年以來,內燃機一直致力于提升動力輸出、降低油耗、提升靜謐性、提升穩定性和平順性的工作。
我想說的是,內燃機窮其一生所追求的,只不過是電動機的起點而已。為什么這么說?
內燃機想要提升動力輸出,絕不是加上渦輪增壓器這么簡單,一臺2.0L排量的四缸機即使加上增壓器,動力輸出也很難超過3.0L排量的自吸發動機。那么,2.0L發動機加上渦輪增壓器可以達到什么效果呢?一般來說,在原有排量的基礎上加上0.7-0.8L是合理的,2.0T渦輪增壓發動機的動力輸出水平就和2.8L自然吸氣發動機差不多,但是在渦輪增壓器沒有介入的情況下,它依然是2.0L發動機,比如緩慢起步的時候,發動機轉速較低,2.0T發動機起步就沒有2.8L發動機那么快,這點很好理解吧?
因此,為了提升動力輸出,除了加上增壓器外,還必須要增加發動機的體積,比如四缸機的極限就在那里,想要更充沛的動力輸出,就得要六缸機和八缸機了,缸數越多,發動機的體積就越大,就會影響到整體的空間布局,而且發動機排量越大,油耗就越高,你不能既要馬兒跑得快,又要馬兒吃草少吧?這明顯是不科學的。
發動機工作起來肯定會產生噪音,提升靜謐性就是車企一直在干的事情,比如通過優化發動機結構來降低噪音,通過對發動機艙的隔音降噪來阻止噪音傳進駕駛艙,或者是建造一個封閉性很好的駕駛艙……這些都是提升靜謐性的技術手段。
發動機并不是單獨工作的,想要把動力傳給車輪,就必須要有傳動系統——變速箱,而發動機和變速箱的匹配工作十分重要,如果匹配不好的話,就會出現頓挫感和拖拽感等,影響駕駛體驗。
另外,發動機發展到現在,熱效率最高也就是40%多一點,能量轉換率并不是很高。
再看一下電動機,發動機上存在的技術難題在電動機上只是起點而已。
發動機想要爆發峰值扭矩,就必須要達到最大扭矩轉速,只有達到了最大扭矩轉速,發動機才能全功率輸出。而電動機呢?根本就不存在最大扭矩轉速這一說,一起步就能全功率輸出,天生就動力強、扭矩大還安靜,除了電流音外,基本上沒有什么噪音。當然,電動機也需要傳動系統,不過并不是AT、CVT和雙離合之類的,而是固定齒比變速箱(單速變速箱),沒有換擋機制,就不會頓挫。
另外,電動機的體積更小,不會影響空間,很多電動車既有后備箱,又有前備箱,對空間的利用率更高。還有,發動機的體積更大,無法放到輪轂上,而電動機就不存在這個問題,輪轂電機了解一下?
效率方面,內燃機的熱效率做到40%多就是極限了,而電動機的能量轉換率隨隨便便上90%,你說這怎么比?
把發動機放在底盤上的效果如上圖,此時車輛的重心前移,如果車尾不做配重的話,很影響操控性,很多油車急剎車時出現的“點頭”現象就是“頭重腳輕”的原因。
把電動機放在底盤上的效果如上圖,由于電動機體積小、重量輕,基本上不會影響前后配重,而電池占據了很大的重量比例,廠家做得就是電池底盤一體化設計,把電池均勻地平鋪在底盤上,也不影響前后配重。所以從技術角度來講,無論是底盤、動力還是操控,電動汽車天生就比燃油汽車有優勢。
至于不好的地方,可能只是用戶使用時的便捷度了,油車加油即走,補能效率高,電車充電肯定不及油車快,也容易出現“里程焦慮”,不過隨著固態電池的即將量產,這個缺點正在一點點消失。
我個人的看法是,電車取代油車是大勢所趨,這是誰也無法阻止的發展洪流。