主题:【讨论】电动车的发展瓶颈,何时会到? -- 夜如何其
酱油的品质都提高了,那肯定有进步了。
我离开这行业十多年了。
汽油机目前大概能达到37%的效率,柴油机大概45%,当然这都是最佳工况下的效率。柴油机效率高的原因是其燃烧温度和压力都高很多,这也带来柴油机的氮氧化合物的排放高很多,前些年的柴油车排放门就和这个有关。
火电厂和发动机都有废气处理系统,理论上来说可以把绝大部分氮氧化物从废气里分离出来。但是电厂的废气处理设备(脱硝脱硫)可以很大,但是汽车上的空间有限,尤其是轿车。比如几年前的柴油排放门事件好像只涉及柴油轿车,而普遍使用柴油机的卡车都没事,因为不少卡车的柴油机早就自带尿素了,而只有比较新的轿车柴油机有这功能,在德国加油站可以同时加柴油和AdBlue。
如你所言,电动车的优缺点都摆在那里,全面取代内燃机,可预见的将来是不可行的。
谢谢你和 @假日归客 河友扫描的效率提高的知识,我还有个问题,就是这么内燃机热效率的提高,主要得益于理论的突破还是材料和加工技术的突破?
电动车目前的情况,要推广,必须依赖于政策引导和公共基础设施的配套,真正要在乘用车领域占优势,恐怕还得在储能技术上有重大突破,目前来说,似乎还没出现的迹象。
我2004年底入职世界最大的活塞公司。当时的公司老总接见我们这些管培生,有人问他对电动车或者燃料电池车取代燃油车的前景。他就说在十年内燃油车肯定还是独霸天下,在二十年内燃油车应该还是主流。2014年底的时候燃油车确实还是独霸天下,2024年底的时候燃油车在世界绝大部分国家还是主流。现在电动车在某些国家和地区的流行主要还是依靠补贴和政策倾斜。
特斯拉的第一款车型, roadster2008年10月开始交付,售价11万美元
这辆车是历史上第一辆车续航超过320km。
每5年增长40%的趋势基本还在。
做了几年磷酸铁锂电池。我跟朋友的争论就是这段时间,就是特斯拉车刚出来不久。上贴的的时间是凭印象随手写的。十多年过去了,技术的进步速度很大程度影响了电动车的普及程度,没有想像的那么快
这个差别几乎是从娘胎里带来的。
从燃料本身来说,柴油的热值和密度都大于汽油,同样体积完全燃烧时,柴油能比汽油释放更多热量。
从工作原理来说,汽油机是预混燃烧。燃料在进入燃烧室之前已经跟空气混合好。相比柴油机而言,好处是不用太担心混合均匀度的问题,坏处是燃料和空气的比例需要严格控制,太浓或太稀都不行。这些混合气的温度在内燃机压缩冲程中随着体积减小不断上升,高到一定程度就会提前燃烧造成所谓爆震。所以汽油机的压缩比先天受限制。传统汽油机的压缩比一般不超过10。而柴油机正相反。柴油机是所谓非预混燃烧。燃料只有在点火之前才进入燃烧室。所以没有爆震的顾虑,也不必顾虑混合气浓度的问题,可以可劲儿地往发动机里灌空气。这就带来两个好处,一是压缩比可以搞得很高,传统柴油机压缩比一般都在20以上,这样气缸内部温度高,燃料进入以后更容易燃烧;二是空气量总是远大于燃料完全燃烧所需的理论值,燃料总是有充足的空气可用,更容易实现充分燃烧。
以上是简化的说法,在实践上当然要复杂得多。比如柴油挥发性比汽油差得多,于是汽油不担心的混合均匀度问题,在柴油机上要花很大工夫来解决。同时由于汽油机的混合度可控,所以在排放处理方面有额外的好处,那就是可以使用三元催化器,而柴油机就没有这个福利。因为三元催化器要求燃料跟空气的混合比例要接近于理论值才能正常工作。这就造成排放控制成了柴油机头上的紧箍咒,为了排放达标,不得不在其他方面妥协。比如说,现在的柴油机已经很少有20以上的压缩比了,基本上控制在17-20之间。另一方面,汽油机则有自己的烦恼。比如为了充分燃烧,工程师们想尽办法搞分层充量,就是设法让火花塞附近的混合气浓一些以便快速点火,同时让离火花塞较远处的混合气稀薄一些以便充分燃烧,于是希望以火花塞为中心,由近到远混合气的浓度由浓到稀逐渐过渡。现在更是直接搞缸内直喷,压缩比突破了10的限制,达到12上下,弄得汽油机工作方式向柴油机看齐了。当然最重要点火方式没变。
所以基本上说,家家有本难念的经。不过纯以热效率而言,柴油机的优势毋庸置疑。
电厂设备我不懂,没法说。单说氧氮化物的话,这东西就是上天派来折腾工程师们的。氧氮化物的形成需要两个条件,一是高温,二是富氧。而这俩都是对燃料燃烧极其有利的。要抑制氧氮化物就得妥协燃烧过程。这还罢了,氧氮化物还有个可恨的特性,就是所谓氧氮冻结。一般在整个燃烧过程中各种化合物的形成同时也伴随着分解,无非是哪个占优势决定了燃烧结束时的产物以及数量。而氧氮化物不同,这家伙生成的时候随着温度升高一片和谐,但当温度降低时,一旦降低到2000开尔文度(大约1727摄氏度),丫就冻结了,不再分解!这可太可恶了。所以现在的柴油机工程师已经放弃治疗了。在燃烧过程中优先照顾热效率和微粒排放物的控制,对于氧氮化物则尽人事听天命。然后跑去跪求搞废气后处理的同事们帮忙把氧氮化物控制住。当然不能太过分,如果超出了废气处理装置的能力范畴,人家也要拍桌子滴。这种帮忙自然是相互的,毕竟微粒排放物的控制也是非常头疼的。能在燃烧过程尽量减少微粒,后处理的同事们也喜闻乐见。
以上😁
比如野外、矿山、军用等电力网络不能稳定支持的地方。一般意义上的交通运输领域已经没有机会了。就像我在前面一些帖子提到的,排放法规和政府补贴从上下两个方向挤压内燃机的生存空间,同时欧洲一些国家政府和美国几乎一半的州政府提出在2030年禁售内燃机动力汽车,对单位利润微薄的汽车业而言打击很大。即使满足未来排放法规的内燃机能够研制成功,未来的市场销量都不一定能支撑研发和运营成本。
内燃机热效率的提高,我个人认为主要还是纯粹的技术进步的结果。理论方面除了排放物质的形成与分解,经过百年发展基本很完善了。现代先进技术则提供了很大助力,更精确的控制,更精密的加工,更优越的材料,更成熟的计算机模拟等等都使的工程师的意图甚至一些脑洞可以实现和优化。从而在相关法规的逼迫和人类追求进步的驱动下使内燃机效率不断提高。
新能源车已经几乎成为未来交通的独苗,因为车厂已经事实上放弃了内燃机的研发,集中资金和力量投入新能源车的研发,可以说是孤注一掷。政府对燃油车的决绝和对新能源车的扶持对于捧纯技术饭碗的攻城狮们来说相当出乎意料。在燃油车辆彻底凉凉和新能源车成熟之间肯定有一段青黄不接的时间,莫得办法。就现在这个时间节点,我觉得是来不及回头了。
多孔陶瓷海绵燃烧器,烧汽油蒸汽,氮氧化物也是超低的,不过只能是外燃机了……
不晓得会不会稍微缓解一下大城市的热岛效应
理论上是可行的,只是成本太高了。
据我所知,国内有跟踪研究的,研究人员自称是做“水变油”的。