汽车知识:内燃机多久会退出历史舞台?
对于类似的问题,业内已经有了一系列的讨论。一般认为,内燃机的退出会分为两个阶段,不同阶段会有一次技术层面的颠覆性升级。一般认为,第一阶段将是“2025年”,传统内燃机作为发动机将彻底告别历史舞台,这自然是由于极有可能的“燃油车禁售”(非禁)和动力电池技术的“法级增长”。
01
摩尔定律
在同样的价格下,集成电路上可以容纳的元件数量每18/24个月就会翻一番。
该定律的适用范围几乎涵盖了“物理层面”的所有领域,是工业领域性能预测的基本参考。未来五年动力电池、功率半导体、电机的技术水平将会突飞猛进,这也可以从一款全新的物美价廉的叶片LFP(磷酸铁锂电池)的出现得到印证。目前电驱技术已经具备替代燃油车的硬动力,但还需要一个“过渡期”来覆盖全领域,说白了就是“增程”。
传统内燃机的效率约为35%
热效率是分析内燃机技术水平的重要参考因素之一,其概念是燃烧产生的总热能中能转化为有效功的比例。各大主机厂标定的热效率一直在35%~40%的范围内。虽然相对于电机95%左右的水平还是极低,但从百年综合发展历史来看,也有了很大的进步。只是你有没有想过这个问题:参考摩尔定律时期,似乎内燃机的进步速度太慢了。
原因是“化学发动机”的能量转换方式存在先天缺陷,热力学定律决定了这种机器必然会浪费大量能量。所以内燃机和常规能源的淘汰是必然的结果,但这种机器也起到了“增程器”的作用。在低价电动车无法达到理想续航,特种车辆充电不方便的前提下,有必要小范围使用内燃机。但内燃机的外形很可能会发生颠覆性的变化,概念可能是“混动电”。
02
超级单缸
传统的内燃机是活塞往复循环内燃机,其机械结构非常复杂。只看动力转换部分,总有四组左右的活塞驱动连杆,连杆推动曲轴;分别与曲轴连接后才能实现交替工作,通过曲轴输出扭矩。这种复杂的结构很难达到超高的压缩比,而且结构的磨损也因为压缩机高而难以控制,所以汽油和柴油发动机都会有明显的缺点。
“超级单缸”是一个业内不知名的技术人员提出来的。其理念是保留气缸体和活塞结构,但取消曲轴、点火系统等复杂结构,完全采用电磁驱动,通过升级材料实现超高压缩比的“均质分层燃烧”。而且活塞会像钟摆一样左右运动,利用“爆炸和排出”各自的驱动力,实现所有功的有效利用。这种机器能达到的是电磁驱动活塞的功率消耗,小于压燃式往复工作转化的电能,发电效率会是传统内燃机的数倍。
综上所述,该机目前处于研发阶段,一旦量产,可以改变内燃机和车辆的外形;超高效燃烧可有效控制尾气,桶形缸体可实现自由组合和灵活连接。因此车辆的续航能力和NVH都会有很大的提升,是入门级电动车和特种作业车的理想选择。这种增程式车可能会存在很久,但整体造型有些科幻。