有没有柴油混合动力的汽车?为什么没有像汽油的混动车一样普及呢?

有没有柴油混合动力的汽车?为什么没有像汽油的混动车一样普及呢?_58汽车

柴油混合动力汽车曾经存在,例如标致雪铁龙的DS5 HYbrid42.0L柴电混合动力版本,但随着时间的推移,这种技术并未广泛普及。柴油车在欧洲一度非常流行,因为它们动力强劲、省油且二氧化碳排放较低。然而,2015年大众汽车的“排放门”事件严重打击了柴油车的形象,导致欧洲部分国家开始禁售柴油车。柴油发动机的排放控制困难,尤其是氮氧化物和颗粒物的排放,这使得它们难以满足日益严格的环保标准。此外,柴油发动机的低转速高扭矩特性与电动机的特性不互补,限制了混合动力系统的优势。随着电动车的快速发展,柴油混合动力汽车的市场空间进一步缩小,普及的可能性越来越小。

柴油混合动力汽车确实有过,法系车标致雪铁龙的DS5就有HYbrid42.0L柴电混合动力版本,法国前总统奥朗德的座驾正是DS5的柴油混合动力版,不过两者都已被法国人民抛弃。标致雪铁龙已转向汽油混动车开发了。但像柴电混动技术依然在潜艇、轮船领域受到欢迎。

在很长一段时间里,欧洲的乘用车柴油动力版非常之多,甚至在2010年以前就已经达到柴油车和汽油车各半的销量。

柴油车动力好,二氧化碳排放少(氮氧化物排放多),更省油,同等条件下,相对汽油车能节省30%燃料消耗,一度被包装成比汽油车更环保的动力路线。欧洲以大众为代表的头部车企先后研发出柴油发动机电控喷油、高压共轨、废气再循环、废气后处理技术,占领了柴油车技术的高地,欧盟的环保政策也对柴油车有了倾斜。

但这一切都被2015年大众汽车柴油车『排放门』事件打的稀碎,以至于2018年后欧洲部分国家已经禁售乘用车柴油版了,『柴油车比汽油车更环保』的神话就此终结[1]。大众汽车柴油车『排放门』事件核心在于波及到了整个欧洲柴油发动机供应链,几乎给柴油发动机判了死刑,柴油发动机的氮氧化物排放量远远无法满足欧洲、美国、中国现行的排放标准要求。

我们仔细研究一下柴油发动机的原理就会明白,柴油发动机的燃烧方式是扩撒燃烧,整个过程要比汽油引擎要长很多,所以导致氮氧化物和颗粒物更加难以控制。

汽油发动机主要是通过火花塞产生电火花,点燃燃烧室内的油气混合物,继而发生爆炸推动活塞做功产生动力。柴油发动机则是通过活塞的长行程设计,将燃烧室内的空气高度压缩并伴随着高温,通过高压燃油喷射共轨,将油气混合物有效地雾化再喷射至气缸,高温空气与高压雾化的油气混合物结合,便会发生爆炸推动活塞做功。

如果把整个燃烧过程切开来看,高压喷射的柴油在刚刚喷油的时候并没被点燃(滞燃期),因为燃油周围没有足够的氧气。之后,油滴逐渐扩散开来,获得了足够的氧气开始燃烧(急燃期),但此刻局部燃油还是过浓,就会产生碳烟,这也就是现在要严格限制的颗粒物。

随着燃烧的进行,燃烧室内温度不断上升(后燃期),而最外侧氧气还没有耗尽,氧气过量就会导致氮氧化物的产生,这也是对环境非常不友好的产物,总的来说柴油发动机的排放物控制非常之难。而如果减少氧气,不充分燃烧会带来更坏的结果,比如油耗增加、颗粒物增加等等,而且扩撒燃烧的方式即使减少氧含量也无法避免氮氧化物的生成[2]。

混合动力汽车的主要目的是为了能够使发动机的工作更靠近有效的区间。现阶段发动机的热效率最高能够达到40%左右,但是在不同的工况下区别很大,低效区间仅为高效区间的60%甚至更低。

电动机发挥的作用是自身低转速高扭矩特性。电动机的扭矩曲线是低转很强,随着转速的攀升会逐渐的衰落。而柴油发动机也与之相似,低扭强劲,高转不足,如此一来二者之间就没有了互补关系。

柴油发动机这种特性也是它结构造成的,柴油燃烧是相对缓慢的。如果转速不断攀升就会导致燃烧不充分,所以柴油机不可能用太高的转速,一般最高都在4000rpm左右。

反观汽油发动机,它的燃烧追求的是均质燃烧,火花塞点火后要尽可能的在第一时间内引燃气缸内的混合气。如此它更加适合高转速,自然吸气引擎的最大扭矩点一般在4000rpm以上,但是低扭却显得过于羸弱,不过这样正好与电动机形成了互补。

因此,混动系统中电动机低转速高扭矩特性,使得发动机设计无需考虑覆盖全工况,可以选用低转速扭矩小,但中高转速经济性更优的“阿特金森”循环发动机,提高燃油经济性。配合储能电池、动力回收机制,达成了削峰填谷的作用,让汽油发动机一直处于最高热效率区间。

更进一步说,如果有柴油车还要什么混合动力。柴油车原本是被欧洲包装成为一种既省油、又环保的替代汽油车的技术路线,欧洲车企不但技术领先还有专利壁垒并且具备供应链规模化的成本优势。相比较之下,汽油发动机+电动机混合动力车是比柴油车更为复杂的技术路线,原本并不被欧洲青睐,并且已经有了日本油电混动方向的垄断状态,留给欧洲车企的空间非常狭小。

不过这一切被美国无情拆穿以后加上电动车的迅猛发展,2021年全球纯电动车销量已经超过混动汽车,之后也不会再给柴油混动任何机会了,更谈不上普及了[3]。

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