电动车起步为啥总能秒杀百万超跑?零百加速内燃机吃亏?

admin 23 0

电动汽车为何能改写「燃油汽车百年性能标准」

闲言少叙:

  • 扭矩决定起步加速爆发力
  • 功率扭矩爆发力的持续性

这是对功率扭矩最正确的解读。

扭矩可以理解为发动机单次做功输出的动力,燃油汽车要经过变速器进行放大或对车速进行放大;如果吧发动机做功比如成骑行车的话,大扭矩就是用力蹬脚踏板,蹬踏板的力量大车子就会瞬间窜出去。



功率可以理解为高标准爆发力的持续输出能力,是每分钟做功转化的机械能的总和;瞬间爆发力强则起步会很迅猛,但是没有足够高的功率就会像是短跑选手,加速的后半段就会出现爆发力(加速效率)的下降。长跑选手则一般扭矩低(爆发力弱),但后半段的加速能力更强,举这个例子是要说明三类发动机的特点。

  1. 柴油机*短跑选手
  2. 汽油机*长跑选手
  3. 电动机*全能选手

柴油机的特点是偏向大扭矩的调校,通过压燃技术和柴油本身的特点,实现低转速即可爆发大扭矩;以2.0T排量为参考的话,平均值可以达到350N·m。但是柴油机的转速限制很夸张,大部分柴油机到4000转就算是极限了,2500转左右就会出现扭矩的下降。

扭矩×转速÷9549=功率,所以柴油机的特点就是爆发力强但是“跑着跑着就没劲了”;一般2.0T的柴油越野车,起步加速会感觉很冲,但实际百公里加速都在15-20秒区间,能够达到这个范围内的柴油皮卡就算不错了。这就是竞速赛车不会使用柴油机的原因,这种发动机只适合不追求驾驶品质的商用车型。


汽油机曾经的特点就是“长跑选手”,初段爆发力很弱,但是转速可以拉升到平均6500rpm;以自然吸气技术为主的老式汽油机,即便扭矩只有200N·m,但是最大功率也可以超过100kw。而300N·m的柴油机可能只有80kw左右,所以2.0L-200N·m的汽油机也能够实现接近10秒的破百。

后期汽油机也可以使用柴油机的高压直喷和涡轮增压技术,扭矩一步步的接近了柴油机;目前2.0T汽油机的平均值也有350N·m,功率可以达到170kw左右。所以加速性能越来越快,2.0T轿车达到6-8秒是不算夸张的, 突破10秒已经很轻松了;可是这仍旧是个比较低的极限,最起码与电机相比可以这样定义。



F1方程式赛车的加速是非常夸张的,技术也非常非常高;有些燃油动力超级跑车也能够达到3秒左右破百,可是普通代步车撇开制造成本不谈,为什么中高端选项也不会去追求极致的加速呢?

原因在于内燃机*(汽柴油机)的热效率非常之低,汽油机高标准也不过是40%多一些;但是这个标准不是全转速区间都能实现的,只是能几百转的很窄的范围内维持最高值,低于或超过该转速范围就会大幅下降。所以内燃机的实际热效率能达到平均30%就算不错,也就是说燃烧产生的70%的热能是要被浪费的,或者理解为七成的燃油是被直接浪费的;内燃机提升扭矩的基础是大排量和涡轮增压,可在增压压力达到极限之后,提升扭矩还是要依靠排量,排量越大喷油量越大,内燃机的高性能是强行耗油而实现的。


「马力全开·油箱旋涡」曾经是个笑料,但高性能车都是这样;比如一些超跑以最高标准加速到极速之后,上百升的油箱也只能坚持十几分钟就会被耗尽,这个续航能力比CNG/LNG/EV都要差得多。

不过最重要的原因还是高性能会造成超高的耗油量,这不是一般代步车用户可以承受的;其次内燃机过高的转速会有严重的磨损和超大的噪音,考虑发动机的使用寿命和车辆NVH也不宜使用过大排量的高转速发动机。



重点:电机具备三个特点。

  1. 效率高
  2. 恒扭矩转速高
  3. 几乎没有噪音

电动与插电混动这两类高性能车,使用的电机基本都是「永磁同步电机」;这种电机的效率可以超过90%,最高已经接近98%。也就是消耗等量的能量并转化动力的过程中,电机损耗低至个位数(百分比),而内燃机则会达到70%左右。

电机比内燃机升了很多倍,用电机驱动车辆即便以大扭矩高转速实现高性能,耗电量也没有多夸张。同时电的价格远低于汽油,按照非专用电表的均价计算,每度电的成本就算是0.8元;1L=3kwh,普通高性能汽车按照30L/100km的油耗计算,耗电则为90kwh/100km——30L-95#汽油的成本超过210元,90kwh(度)电的成本是72元,这个标准只是相当于正常2.0T燃油汽车代步驾驶的百公里油耗成本,但却能体验越级的驾驶乐趣。用车成本足够低的,这是电动和插电混动汽车敢于打造为高性能车的核心因素之一。


其次则是电机动力曲线的优势,不论汽柴油机的最大扭矩都不能在起步瞬间达到峰值,通过涡轮增压器也要在平均1500转左右才能达到峰值,初段的扭矩要低得多。但是电机起步瞬间就能达到最大扭矩,因为动力电池组起步瞬间即可给电机输出最强电流,光速传输是没有迟滞的,这与内燃机依靠提升转速(负压力)吸气的线性提升扭矩有本质的区别。


所以起步爆发力最强的是电机,而电机内部结构非常简单,定子与转子也不没有物理接触;也就是没有摩擦的问题,没有摩擦则没有磨损、振动与噪音,综合超高的效率则可以以非常高的转速运行。

F1方程式赛车的转速也不过是两万转,代步电动汽车的转速可以达到1.5万转,高效率的电机可以达到2万转;也就是说高性能电动或混动车装备的电机——同样作为发动机已经是赛车的标准,而代步汽车使用的内燃机与赛车用内燃机是天差地别的,与电动机相比当然也是天差地别了。


结语:电动机相比内燃机更适合汽车使用,包括火车、地铁、轮船甚至潜艇都用电机驱动;内燃机只是因20世纪上半页特殊的历史因素而被强推上历史舞台,燃油汽车的普及本就是个错误。其实电动汽车的普及要比燃油汽车更早,至今也有100多年的历史了,如果不是因为战争的影响,现在可能不会有燃油汽车。

所以未来淘汰燃油汽车也是历史的必然,不论从石油储备还是碳排放的角度分析都不例外。



编辑:天和Auto-汽车科学岛

天和MCN发布,保留版权保护权利

喜欢我们的内容请点赞关注哦


标签: #电动车 #超跑 #零百加速内燃机