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【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

2018年06月19日 發表

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:Volvo/Toyota/Mazda/Equipmake

在10幾年前,消費者要挑選汽車時,多半只需要決定選擇汽油或者柴油動力。但是隨著近幾年新動力的出現,消費者可以挑選的動力系統越來越多。不過這些動力系統各有什麼優劣之處?又適合什麼樣的用途?本篇【國王學苑】專題就要來為讀者們簡單說明常見的內燃機動力:「汽油」、「柴油」,以及近10年才漸趨成熟的新動力系統:「Hybrid」、「電動車」的優缺點以及不同的特性。

汽油

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:Mazda

首先要談到的當然是已經做為汽車動力來源超過100年的汽油引擎。汽油引擎已經發展了相當長的時間,雖然內燃機的引擎技術仍然持續有進展,但是整體來說汽油動力的技術已經相當成熟。除此之外,汽油引擎的製造成本也相對便宜,因此目前仍然是市場上的主流動力。

汽油引擎的重量較輕,加上近年來汽車製造商不斷優化並縮減排氣量、加入渦輪增壓系統,使得汽油引擎的效率不斷提升,甚至有些汽油引擎的燃油效率已經能夠與柴油引擎並駕齊驅。而且汽油無庸置疑是目前最普遍且最容易取得的燃料來源,因此仍然是市場上最廣為使用的動力系統。

▼汽油引擎有著寬廣的轉速域,除了調整上彈性之外,高轉速的特性通常也受到熱血車迷青睞

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圖片來源:BMW

在動力特性上,汽油引擎運轉的轉速範圍較寬廣,這種特性除了讓汽車製造商在引擎調校上較為彈性之外,較高的轉速極限以及悅耳引擎聲浪也讓汽油引擎成為熱血車迷的首選。運轉時,汽油引擎有著較為精緻的運轉品質,像是引擎震動較小、噪音較低等等,適合注重舒適性的人。

以上談到的都是汽油引擎的優點,但是缺點呢?隨著電動系統的崛起,內燃機引擎的數量將會逐漸萎縮,甚至有可能消失在市場上。此外,汽油引擎在熱效率上仍然不高,即便是目前市場上效率最高的汽油引擎,熱效率也僅止於40%上下。汽油的價格波動幅度也較大,加上石油非永續能源,總有枯竭的一日,使得汽油引擎將會慢慢地被淘汰。

▼石油是有限的能源,終有耗竭的一天

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:Pixabay

柴油

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圖片來源:Volvo

同樣為內燃機引擎,柴油引擎有著比汽油引擎稍微高的熱效率。這要歸功於柴油引擎的高壓縮比加上稀薄燃燒的運轉特性。柴油引擎有著比汽油引擎還要長的使用壽命與耐用度,燃油消耗量較少、CO2排放量較低,因此一度被視為較為節能環保的動力系統。

柴油引擎能夠在低轉速就提供相當優異的扭力,讓中低速的加速較為輕鬆,柴油引擎的大扭力與優異的載重拖曳能力也讓其成為商用車款與重型載具主流的動力系統。柴油引擎的低燃油消耗在長途使用之下更為顯著,有部分柴油車款在長距離行駛的油耗表現甚至能夠超越一些油電混合車款,因此相當適合經常有跑長途需求的車主。

然而,柴油引擎的環保泡泡卻在VW集團爆出柴油門事件之後徹底瓦解,柴油引擎固然有著較低的溫室氣體排放量,但是其廢氣當中含有的NOx氮氧化物以及PM2.5懸浮微粒卻會對人體產生傷害。正因為如此,目前已經有一些國家在規劃甚至開始執行禁止柴油車進入都會區的政策,另外也對柴油車課徵較高的稅率。

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:Pixabay

此外,柴油引擎的製造成本較高,這也導致了柴油車款的售價會比汽油車款來的高。而柴油引擎雖然在例行保養上的成本會比汽油引擎稍微低,但是一旦引擎出問題,通常維修費用都會相當的高,因此整體養護成本不一定會比汽油引擎吃香。而柴油引擎也和汽油引擎一樣有著油價不穩定的問題。

Hybrid

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圖片來源:Lexus

Hybrid中文為油電混合,簡單來說,就是結合內燃機引擎(通常為汽油引擎)和電動馬達與電池模組,將兩種不同形式的動力整合為一套系統。Hybrid被認為是汽車動力系統從內燃機轉換為純電動過程當中的過渡系統,也是讓內燃機引擎效率進一步提高的方式。

在有了電動系統的輔助之下,Hybrid動力可以在低速時由電動馬達負責提供動力,內燃機引擎則主要負責在較有效率的中高速域下運行,並且由電動系統輔助來進一步降低燃油消耗。這麼一來,Hybrid系統在低速行駛的環境之下就能夠擁有相當低的廢氣排放量,使得Hybrid相當適合在速度較慢的都會區行駛,而燃油消耗量通常也會比汽油引擎來的優秀許多,又不會有柴油引擎有毒廢氣的問題。

▼內燃機引擎在與電動馬達整合以後,可以增加不少的運轉效率,進而減少碳排放量以及油耗

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:Volvo

由於搭配了內燃機引擎,因此Hybrid車款不需要擔心電池續航力的問題,即使電力不足也能夠仰賴內燃機引擎來行駛,而燃料取得也較為容易且方便。在電動技術近年來快速發展之下,Hybrid科技已經相當成熟,在技術不斷改良之下,Hybrid系統的優勢也開始壓過柴油引擎,因此在不久的將來Hybrid系統將有機會全面取代乘用車柴油引擎的地位。

但是Hybrid系統仍然有著一些缺陷,目前最大的問題大概就是偏高的製造成本與終端售價。除此之外,Hybrid是一套較為複雜的動力系統,相對之下在保養維修的難度、成本都會較高。而除了部分為了追求性能而生的Hybrid超級跑車之外,一般的Hybrid乘用車為了經濟效益,通常會搭載排氣量較小、動力較弱的內燃機引擎,加上Hybrid系統電池模組的重量也讓車重大幅增加,因此使得多數Hybrid車款的性能偏低。

▼Hybrid系統當中的電池模組會增加不少車重

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圖片來源:Toyota

另外,當Hybrid車款耗盡電力時,雖然內燃機引擎能夠接手持續運轉並且為其電池充電,但是此時等於車上多了數百公斤無用武之地的重量,這些缺點都是Hybrid被視為過渡產品的原因。

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圖片來源:Volvo

電動車

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圖片來源:Tesla

純電的電動系統已經被視為汽車未來的動力系統趨勢。由於使用的是電力,因此電動車在運轉時並不會排放任何廢氣,也無須消耗任何燃料。電動系統運轉時也相當的安靜順暢,能夠讓乘用車的舒適性大幅提升。電動馬達能夠瞬間爆發且毫無遲滯的動力輸出特性也讓電動車擁有極佳的加速表現,是目前能夠兼顧節能和性能的動力系統。

為了推廣電動車,全球許多國家都有針對電動車祭出稅制或者補助優惠,稍微降低了電動車的持有成本。另外,在沒有內燃機的情況下,電動車的機械結構相當簡單,僅有電池與電動馬達,這讓電動車非常易於維修保養,需要定期更換的耗材也比內燃機引擎少了許多。

▼相較於內燃機引擎,電動系統的零組件相對單純許多

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:BMW

缺點的部分,首先是尚未降低的製造成本。目前市場上即便是售價最低的電動車款在價格上仍然無法和平價汽油車款抗衡,這讓電動車距離普及還有一段漫漫長路要走。而電動車的最大障礙則是較短的續航力以及充電站的分布密度,因為電動車是近年才開始蓬勃發展的新動力系統,因此在充電站這類基礎建設的密度與使用便利性仍然遠不及傳統的內燃機引擎。

續航力與電池技術息息相關,而目前的電池技術除了續航力多半落在300公里以內之外,充電速度也是電動車的弱點之一。以一般家用電源來說,通常要數小時的時間才能夠將電動車充飽電,即使是由電動車製造商提供的高速充電站,也需要至少30分鐘左右的時間才能夠讓電動車達到80%左右的電力,有限的續航能力讓電動車目前僅適合在充電站密度較高的都會區且短距離的路程使用。而除了上述缺點,電動車安靜無聲的運轉特性也會對其他用路人產生潛在的安全威脅。

【國王學苑】認識動力型式─ 柴油、汽油、Hybrid、電動車

圖片來源:Volvo

以上簡單的說明了目前市場上主要的四種動力形式之間的差異。不過眼尖的讀者應該會發現本文並沒有從「環保」的角度來比較不同動力,這是因為雖然目前市場普遍認為Hybrid與電動車是環保的象徵,但是這只是單純的從汽車行駛時的廢氣排放量來看。電動車固然是「零排放」,但是如果深入探究把其使用的電力來源發電方式以及電池模組生產過程當中的碳排放足跡納入計算,電動車並不一定會比現在不斷優化的汽油引擎來得「環保」。因此,與其計較不同動力的環保程度,編輯本人單純的將電動系統視為一種新的動力來源,就像是過去從馬車發展為蒸汽機一樣,現在汽車的發展趨勢只不過是從內燃機轉換為效率更高的電動系統罷了。環保?只要是人造的東西,應該都很難和真正的環保沾上邊。

-資料來自網路(KINGAUTOS)

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