Energy Rumor Buster(九) —續(4)

這篇總算是解開了,困惑我30多年的疑問,對岸稱這為『內燃機萬有特性曲線』,英文為Brake Specific Fuel Consumption Map,簡稱BSFC,鍵入關鍵字用Google搜尋,就很容易找到對岸一大堆的資料,就連內容農場也不例外,甚至還列入一般汽車原理的考題內,可是很奇怪的是,竟然在島內的網頁裡,幾乎找不到有人探討這個相關資料,這真是令人感到汗顏,可見得大陸基礎研究紮根之深,台灣實難望其項背,目前島內盡是充斥著一些;不知我們落後別人有多遠的意見領袖,到底是哪來的自信?認為我們不會輸給對岸。

我最近寫這幾篇,早就讓我沒了朋友,機械背景的朋友就參考看看,一般人就別看了,如果我推論有誤,歡迎不吝指教!


之前幾篇有提過,我學習東西的一個怪僻,因為我的腦袋有洞,所以死記的容量很小,不太容易學習無法想像或類比的問題,故過去在求學時及後來學新的東西,會盡量傷腦筋務求理解,最後腦袋還是打結時,我會很自然的把問題存在腦子裡,等待日後也許有機會可以得到解答,這次的問題,就是累積在我腦中超過30年的疑問!

我前幾篇曾說過,我從國中就開始研究內燃機,但是大約在高中的時代,我就一直想了解內燃機在部分負載下的特性,因為一般資料上所顯示的,都是指引擎在全油門情況下的扭力及馬力,這就是所謂的外部特性(對岸書籍的名詞),完全無法得知各種負載下的引擎特性曲線,雖然我當時曾試著問過學汽車的朋友,不用說,當然無法得到我想要的答案,同樣的,書局裡的大專用教科書一樣沒有我要的解答。

就在最近為了寫這幾篇貼文,尋找資料的同時,恰巧身旁的老師不知從哪兒弄來了幾本對岸寫的汽車書籍,我藉機把它全部翻了一遍,就找到了這個『內燃機萬有特性曲線』

fuel-economy-n各位仔細比較汽油及柴油引擎的萬有特性曲線可以發現,汽油引擎的經濟操作區間比柴油引擎小很多,而且油耗差異比柴油引擎還要大上許多,再加上汽油引擎比柴油引擎熱效率差了許多,這就代表汽油引擎的總體操作的熱效率,會遠比柴油引擎差上許多。

再看上面這張汽油及柴油引擎的萬有特性曲線圖,顯示柴油引擎的經濟操作區間比汽油引擎還來的廣泛,這代表柴油引擎的油耗表現會比汽油引擎要好上許多,而且柴油引擎比汽油引擎熱效率高了不少,若要以全電動取代柴油引擎,其效益自然比不上替代汽油引擎來的好,所以柴油車的全電動化才是未來動力車無油化的最大考驗,這問題絕不是可以隨便畫大餅就能解決的!

也許有人會覺得這個圖沒有什麼,但是這卻是引擎電子控制的基礎,可以進行工程化的定量分析,車上的行車電腦必須根據這張引擎萬有特性曲線圖,將引擎運轉在最佳的效率區間,以減低油耗及汙染,可以參考這篇:汽油內燃機發動機的最大扭矩、最大功率、最高效率三種工況之間有什麼樣的關係?,以及這篇:「別人家的混動」!為什麼你家的就比我家的省油?。而且,我甚至還有搜尋到這個萬有特性曲線,竟然有列入一般汽車原理的考題內,這代表對岸一般的教育系統都已經了解內燃機控制的核心問題,對比台灣目前還一直陷在填鴨教育的循環裡,就連一般的部落格都比台灣汽車業的人還專業(读懂发动机改变驾驶让卡车省油还有劲),不只是兩岸汽車相關從業人員的優勝立見,就連一般的業餘人員都相形見絀。

一般針對油電混合動力車;大家主要泛稱為Hybrid,認知之所以會省油就是因為引擎運轉在效率最好的區域,但是卻不了解實際定量分析,此時只要秀出BSFC可以完全了解Hybird省油的主要原因(資料來源:Brake Specific Fuel Consumption

560px-Toyota_1nzfxe_prius_bsfc

至於Hybrid的原理就請參閱文末的資料連結,寫得蠻清楚的,看得懂的人可以靜下心來慢慢看,我就不在這裡班門弄斧了。

雖然前幾篇有提到未來汽車動力會是電動車的天下,但是目前電動車仍然面臨著充電時間過久等問題,而且是必須要提高公共電力系統的發電容量,以因應汽車動力的能源需求,這以台灣的現況而言,因為我們沒有像美國等國家具有相當大的面積,可裝設家戶及上班或是停車地點的充電設施,以提供全電動汽車;甚至大型柴油車的能源所需,再加上冥燼黨為了廢核,所造成電力供應的麻煩,更讓這個問題雪上加霜,所以個人認為台灣未來走向全電動力化,恐怕是困難重重。

另外我這篇Energy Rumor Buster(九) —續(2),開宗明義已經闡述了一點,就是氫燃料電池車與複合動力車,對環境的整體效應是差不多的,與其相信媚日的菜正腐,所吹噓的『氫能』美夢,試圖建立一套虛幻的『氫供應鏈』,還不如利用現有的化石燃料供應鏈,再加上Hybrid油電混合動力,對台灣這種地狹人稠的現況而言,可能還來的實際些。所以我對未來2035、2040年禁止燃油機車、汽車的政策,是存有相當大的疑慮!

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參考資料:

混动五讲之一:混动到底靠什么省油

混动五讲之二:动力联合的姿势——串联,并联和混联

混动五讲之三:混动神器——行星齿轮组

混动五讲之四:从P0到P4——电机的位置与组合

混动五讲之五:从微混到增程式——混动化等级

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待續……(會繼續探討電力問題…)

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後記:

關於有朋友提出說,油電混合車需要兩套動力系統,不論重量還是成本,一樣的價錢勢必比一般單動力系統車輛犧牲了很多。污染總量如果是一樣的,統一比分散更好處理,就像1000萬台家用發電機,跟一台柴油發電機組,那一個更能有效的改善排放的….等等,我就在這做一個解說回應。

1、
油電混合車需要兩套動力系統,不論重量還是成本,以及價錢勢必比一般單動力系統車輛多了不少,這是一定的,但鑒於車輛環保法規及油耗效率要求的日益嚴格,所以這種產品的出現,是汽車製造廠不得不為的。

2、
汽油引擎運轉在油耗最低點,點出兩個事實:一就是熱效率最高,代表燃燒效果最佳;二就是燃燒效率最好,代表未完全燃燒的汙染物最少。所以汙染總量一定會降低。

3、
的確,污染的控制,統一比分散更好處理,更能有效的改善排放,這就是車輛全電動化的另一個好處(這我在後續篇裡會再進一步說明),如果再配合碳捕捉(CCS)還能減少碳排放量,但是我也在這篇Energy Rumor Buster(九) ——續(2),中油曾經試著想要進行,這種「二氧化碳收集儲存」(CCS)的研究,但是卻遭到環保團體的反對。所以這種方式在台灣恐怕是死路一條。

《》《》《》《》《》《》

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One Response to Energy Rumor Buster(九) —續(4)

  1. 引用通告: Energy Rumor Buster(九) —續(6) | 政事不正視

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