汽車論壇里每每談及油耗,經(jīng)常有個(gè)著名的物理定律被當(dāng)作殺手锏拿來懟人食茎。
看到這些理直氣壯的評(píng)論蒂破,總是替這幫家伙的體育老師悲哀,就算物理是體育老師教的别渔,體育老師好歹也是研究運(yùn)動(dòng)的附迷,這鍋也背得太冤了點(diǎn)!說起汽車油耗相關(guān)的能量守恒哎媚,搞不明白下面這件事兒喇伯,說啥都是瞎。
消耗汽油包含的能量≠驅(qū)動(dòng)汽車所需能量
汽車消耗燃油中包含的能量實(shí)際上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于驅(qū)動(dòng)汽車所需能量的拨与,拿這兩個(gè)不相等的能量來說能量守恒只能說物理稻据,確切的說初中物理真沒學(xué)好,不信买喧?看看下面這道初三物理題吧捻悯。
這小題出的,燃?xì)鈨?nèi)能就是燃燒油氣能產(chǎn)生的能量淤毛,這個(gè)能量會(huì)被分成四部分今缚,其中有三項(xiàng)是損失掉的,真正起作用驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)的只是黃色箭頭那細(xì)細(xì)的一小條低淡。
這個(gè)有效率到底有多少呢荚斯,下面這張是一個(gè)典型燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的能量分配圖。
以上數(shù)據(jù)為大致估算,這是另外一個(gè)模型事期,能量有效利用率更低滥壕。
不管你看到這個(gè)數(shù)字有多驚訝,事實(shí)就是如此兽泣,汽油所含能量真正用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)的有效利用率只有百分之十幾绎橘。
不同的車型和技術(shù)能量利用率自然是有區(qū)別的,但是燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的底子就是這樣唠倦,大部分能量無法得到充分利用称鳞,而是以廢氣和散熱的形式損失掉了。
不同的汽車稠鼻,不同駕駛環(huán)境下討論油耗冈止,基本不會(huì)涉及能量守恒的概念,主要比的是誰的能量有效利用率更高候齿。雖然高也高不到哪里去熙暴,但是只要最后16%那個(gè)有效利用率變動(dòng)一個(gè)兩個(gè)百分點(diǎn),反應(yīng)到油耗上就是6~12%的變化慌盯。
大家都知道混合動(dòng)力車省油周霉,但是混動(dòng)車一樣使用了燃油發(fā)動(dòng)機(jī),那個(gè)損失是差不多的亚皂,省油只是因?yàn)榛靹?dòng)的最終有效能量利用率高了(24~38%)俱箱。
燃油車如此低效,電動(dòng)汽車怎樣呢??
電動(dòng)汽車是電力直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的灭必,能量有效轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到90%以上狞谱,這比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)能量損失一般都在60%以上好的多。電動(dòng)汽車沒有尾氣排放禁漓, 有一點(diǎn)發(fā)熱損耗但是很低,? 有效避免了廢氣內(nèi)能和大部分散熱損失芋簿。當(dāng)然電動(dòng)汽車也存在電池充放電損失,這個(gè)比例大概是16%左右璃饱。
考慮到電動(dòng)車的充放電損失与斤,電動(dòng)車將電能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)的能量有效利用率可以做到70%,比起前面那可憐的百分之十六是巨大的進(jìn)步荚恶,從這個(gè)角度來看推廣電動(dòng)車確實(shí)是利于節(jié)能減排的撩穿。
到這里我們可以再做一個(gè)計(jì)算驗(yàn)證一下前面的討論,假設(shè)有兩部外形輪胎整備質(zhì)量都一樣的車谒撼,只是動(dòng)力系統(tǒng)一個(gè)是電動(dòng)一個(gè)是燃油發(fā)動(dòng)機(jī)食寡,同樣的道路一個(gè)小時(shí)跑100公里,驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)所需要的能量可以認(rèn)為是一樣的廓潜,電動(dòng)車消耗的電量假設(shè)是20度抵皱,燃油車我們假設(shè)比較省油是7.5升善榛。
電動(dòng)車最終驅(qū)動(dòng)效率以70%計(jì)算,實(shí)際驅(qū)動(dòng)汽車消耗的電能為14度呻畸,換算成能量是
14*3600KJ=50400千焦
也就是說這么重的汽車1個(gè)小時(shí)跑100公里所需要的能量就是50400千焦移盆。
燃油車燃燒汽油所能產(chǎn)生的能量是
7.5*46000KJ=345,000千焦
(注:一度電的能量是3600千焦,一升汽油是46000千焦)
由此計(jì)算燃油車的能量有效利用率是
50400/345000=14.6%
但是伤为,
我們的計(jì)算還沒有結(jié)束咒循,
因?yàn)檫@還不是最終的能量有效利用率。
人駕車出行最根本的目的還是為了把咱自己這100來斤和一點(diǎn)隨身零碎從A地移動(dòng)到B地绞愚。開車出行我們?yōu)橹冻龅拇鷥r(jià)是什么呢叙甸?不僅把人移動(dòng)過去了,還把一噸多重的車也移動(dòng)過去了位衩,這一噸多的車本質(zhì)上是運(yùn)人的搭頭裆蒸,只不過這搭頭有點(diǎn)大而已。由此計(jì)算糖驴,單人駕車出行最終的能量利用率只有(假設(shè)人和物合計(jì)100公斤僚祷,車重1.5噸)
100/(100+1500)=6.25%
就算是一次開車送倆人,這個(gè)效率也不過10%左右遂赠。這個(gè)效率再和燃油汽車的能量有效利用率結(jié)合在一起,會(huì)得到一個(gè)什么結(jié)論呢晌杰?
一個(gè)人開車出行從A地到B地跷睦,消耗了10升燃油,但是只有1~2%,?也就是說0.2升汽油是有效消耗真正服務(wù)于運(yùn)人這事兒肋演,而絕大部分都是汽車這種運(yùn)輸工具額外的浪費(fèi)抑诸。
考慮這個(gè)因素,電動(dòng)車也好不到哪里去爹殊,電動(dòng)車由于電池因素蜕乡,整車更重,附加的搭頭也更多梗夸,最終能量有效利用率也就是百分之五上下层玲。
當(dāng)然一定會(huì)有人說,汽車給了我速度反症,給了我舒適辛块,這是這種出行方式應(yīng)該付出的代價(jià)。
確實(shí)铅碍,坐在車?yán)镉邢鄬?duì)獨(dú)立的空間润绵,不怕風(fēng)吹雨淋,冬不怕冷夏不怕熱胞谈,車內(nèi)小環(huán)境確實(shí)無可比擬尘盼,但是作為城市通勤的出行方式憨愉,你真的覺得開車足夠舒適嗎?
自己駕車要消耗精力卿捎,城市的擁堵不僅讓汽車失去速度優(yōu)勢(shì)而且增加了時(shí)間損失配紫,還要解決停車問題,這種種種種娇澎,再加上前面99%或95%的能量浪費(fèi)笨蚁,城市出行環(huán)境下汽車這種如此之低效率的交通工具,說早晚被淘汰應(yīng)該不過分吧趟庄!
未來的交通注定沒有汽車這種低效率工具的空間括细,我們已經(jīng)看到一些概念車,比如通用的這款EN-V戚啥。
電力驅(qū)動(dòng)奋单,整車400多公斤,在和現(xiàn)有燃油汽車舒適性相差不多的情況下猫十,?能量有效利用率提高數(shù)十倍览濒,停車擁堵問題也會(huì)緩解。
當(dāng)然追求舒適總是要付出代價(jià)拖云,不那么舒適效率更高一點(diǎn)的方案也是有的贷笛,也包括我們現(xiàn)在用的自行車和電動(dòng)兩輪車。
這肯定都不是最終的解決方案宙项,聽過矮大緊同學(xué)一期節(jié)目乏苦,大開腦洞暢想過未來交通的解決方案,提到過將乘坐空間和動(dòng)力系統(tǒng)分開的情形尤筐,也很有意思汇荐,每人一個(gè)獨(dú)立的箱體空間,人力或者提供少量動(dòng)力解決最后幾公里末端出行問題盆繁,然后部署類似地鐵站一樣的大規(guī)模箱體傳輸系統(tǒng)掀淘,解決箱體空間城市內(nèi)遠(yuǎn)距離出行的問題。也許有些幻想成份油昂,但是細(xì)細(xì)想來這樣的解決方案一定會(huì)比現(xiàn)在的汽車公路交通系統(tǒng)有效的多革娄。
不管未來如何,解決人類高速高效出行問題冕碟,汽車這個(gè)低效的交通工具確實(shí)需要深層次的革命了稠腊, 現(xiàn)在的電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛有所改善,但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠鸣哀。各位汽車和自動(dòng)駕駛界的同仁們架忌,該拋棄傳統(tǒng)汽車的思維模式來點(diǎn)真正有效率的創(chuàng)新了!