多燃料汽车发动机结构原理（汽车发动机的三次进化）

最近有人说燃油汽车就像是“蒸汽机”，注定是要被淘汰的。

虽然说这话的人可能一直被视为“很扯淡”但是这句话本身却没有错，汽车的发动机经历过三次进化，第一轮被淘汰的就是外燃机；严格来说，史上第一辆机动车应当是三轮车，是法国炮兵工程师尼古拉斯古诺打造的木质三轮车，用来拖炮的，使用它的是拿破仑的军队。

这辆车用的就是蒸汽机，蒸汽机就是一种外燃机；通过燃烧煤炭或其他燃烧产生热能，随即加热水使其沸腾产生水蒸气，水蒸气再拿来转化成机械能；这种发动机的特点是体积庞大且热效率低，不适合体积小巧的汽车使用。但是蒸汽机仍旧是工业革命的标志，只是开始工业革命只是一个起点，往后还是可以继续进步升级的。

内燃机是至今还在应用的发动机，最早也是起源于法国，第一台内燃机是无需压缩和点火做功的，使用煤气的煤气机；其热效率达到4%左右，现在看来是一塌糊涂，但在当时也是领先于外燃机的。重点是这台煤气机的体积有优势，可以加速内燃机车的商品化。随后再由德国人奥托研发出四冲程活塞往复式的内燃机，具备压缩点火的特点，所谓的“奥托循环”就是以此命名。

内燃机至此开始应用于汽车，第一辆车还是三轮汽车，也就是卡尔本茨打造的那辆车。

这一用就是一百多年，似乎汽车工业技术的进步停滞了。

内燃机替代外燃机，实现的是发动机的小型化和商品化应用，也提高了发动机的热效率，这算是进步；可是在之后一百余年的时间里，内燃机的进步速度和程度都很不理想，汽车的性能和能耗的变化也很有限。由此可见内燃机已经达到技术瓶颈了，往后再没有升级进步的空间喽，此时则需要电动机来替代内燃机。

内燃机的热效率、使用寿命和使用成本的三大缺点，在电动机上都得到了解决。

现在的高标准阿特金森循环内燃机的最高热效率也就是43%，这是量产应用机型的标准，可是电动机中的永磁同步电机的效率极限超过97%，异步电机的标准也能超过80%，这种倍数级的提升为车辆的能耗带来了大幅的缩减，这是第一大进步。

内燃机在运行中有无法避免的磨损，密封件必然会老化，想要不烧机油、不渗机油或不出现其他故障，那么行驶里程充其量就只能有一二十万公里；同时内燃式因为噪音大且效率低，使用寿命也比较短，车辆是不适合长时间高转速运行的，所以还必须配备变速器，而变速器的变矩器或离合器，以及齿轮箱的使用寿命也都不是特别长，后期的维护成本总是比较高的。

可是电动机没有负载的燃烧室、气缸、活塞、曲轴、凸轮轴等结构，其简单的结构里的定子和转子还没有物理接触，所以也就没有磨损的问题；没有了摩擦也就基本没有了噪音，那么再综合高效率，电动机就能够以高转速运行而保持合理的能耗。说白了就是电动机不需要变速器，汽车的结构精简了，也变得更加安静，使用成本也会变得很低，尤其是连润滑都需要的电机也剩下了机油的开支。

这就是电机的绝对优势，对于普通汽车用户而言，没有什么比更低的用车成本更有吸引力。

在降低成本的同时如果还能提升性能，那么这种技术就势必要取代内燃机。

电动机起步即可爆发最大扭矩，因为转化机械能的基础依靠的是电流转化的电磁场，刹那间即可完成；所以只要电池组起步输出最强电流，起步瞬间就是最大扭矩，低扭爆发力远不是汽柴油机可以相比。而且转速非常之高，加速过程依靠的是转速的提升，整个过程中不会因为换挡丢失动力，其升功率和升扭矩的标准也很高，所以动力确实会比燃油车强。

在电动汽车或插电混动汽车没有普及之前，燃油车能实现百公里加速突破10秒就算难得，6~8秒就算是高性能车，不少超跑车也就是5秒左右的水平。

然而电动汽车中端定位的选项就能找到3-4秒破百的高性能车，破百不超过10秒怕是连定价超10万都不好意思，15-20万区间有一系列的后驱轿跑车。

重点是这些后驱车使用的是后置后驱，电动机的体积小巧得很，可以布局在后独立悬架中间小小的空间里；所以四驱也只要前后各装一台电动机即可，这就是电动机的所有优势。相比内燃机而言实现的是全范围的进化，只待动力电池类型丰富并降低成本，实现车辆的理想续航，燃油车的时代就彻底结束了；而现在的磷酸铁锂电池的二次应用就打开了这扇门，那么内燃机的那双窗也就快要关上了。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

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