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铁胆火车侠|这符合科学吗——说说混动车省油原理，多一次能量转换反而更省油

现在市场上的混合动力汽车分为两种类型 ， 一种是插电的 ， 需要外接电源来给动力电池充电 ， 然后汽车在行驶中优先使用动力电池的电能驱动汽车 ， 电能消耗殆尽之后再启动燃油发动机驱动汽车 ， 这种混合动力汽车称为PHEV ， 很多国产的混合动力汽车都采用这种模式；另一种是不需要插电的 ， 汽车在行驶中发动机启动 ， 通过一个发电机给动力电池充电 ， 然后由动力电池驱动汽车 ， 特殊情况下可发动机和电动机共同驱动汽车 ， 这种混合动力汽车称为HEV ， 典型代表是丰田的THS系统 ， 比如卡罗拉/雷凌混动、凯美瑞混动、雷克萨斯混动等 ， 本田的i-MMD系统 ， 比如雅阁混动、CRV混动等；通用的Vortec系统等 。
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研制混合动力汽车的目的就是为了省油 。 对于PHEV大家很好理解 ， 有外接电源补充能量 ， 自然就省油了 。 但是对于HEV很多人却心存顾虑 ， 有个特别不能理解的点就是：这种车型没有外界能量补充 ， 所有的能量来源都是燃油发动机 ， 发动机燃烧汽油驱动发电机给动力电池充电 ， 然后动力电池再给电动机提供电能 ， 驱动汽车行驶 。 在这种模式下 ， 发动机的能量转换了几次才提供给汽车 ， 这个过程中必然会有能量损耗 ， 这种情况应该比燃油发动机直接驱动汽车更费油才对 ， 可是为什么会说混合动力汽车省油呢？这也不符合能量守恒定律啊？
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但事实却是：这种混合动力汽车更省油 ， 我们以同级别的车型为例来对比 ， 卡罗拉1.2T燃油版百公里油耗是5.6升 ， 而卡罗拉混动版百公里油耗是4.1升；凯美瑞2.5燃油版百公里油耗是6升 ， 混动版是4.1升；本田雅阁1.5T燃油版百公里油耗是6升 ， 混动版是4.2升；本田CRV2.5燃油版百公里油耗是6.6升 ， 混动版是4.8升；其它的混合动力车型与此类似 ， 都是混动版百公里油耗大大低于燃油版 。
这究竟是为什么呢？难道能量守恒定律在这里失效了吗？其实并不是 ， 混合动力汽车之所以更省油 ， 最根本的原因就在于：发动机只要工作 ， 就一直工作在最经济的工作区间 。 而普通的燃油版发动机 ， 发动机经常在非经济区间运转 ， 很大一部分油耗被白白浪费掉了 。
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下面我们来详细的分析一下这个问题 。
大家知道 ， 汽车发动机的热效率其实是非常低的 。 普通的汽油发动机 ， 最高热效率一般只有37%左右 ， 柴油机热效率能高一些 ， 大约在40%左右 。 目前汽油机热效率最高的是丰田公司旗下的一款发动机 ， 热效率可以达到41% 。
不过大家必须明确一点 ， 那就是发动机并不是时时刻刻都处于最高热效率区间工作的 。 在绝大多数的时候 ， 发动机都是工作在不经济区间的 ， 比如城市拥堵路况、低速蠕行、频繁的起步停车、超高速行驶等 ， 在这些路况条件下 ， 平均热效率一般只有25%左右 。 大量的燃油实际上并没有用来驱动汽车 ， 而是以热能的形式浪费掉了 。
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有人说那为什么不能让发动机始终工作在最经济的区间呢？这主要是因为 ， 汽车在行驶过程中 ， 路况是千变万化的 ， 对发动机的动力需求也是随时变化的 ， 这就需要发动机随时调整动力输出 ， 以满足汽车行驶的需要 。 如果想要让发动机始终工作在最佳的经济区间 ， 必须有一个绝对理想的变速箱 ， 能够随时调整传动比 ， 不论车轮转速如何变化 ， 发动机转速都不变 。 但是很遗憾 ， 这样的变速箱 ， 目前还没有 ， 即使在可以预见的未来 ， 这种变速箱也很难制造出来 ， 不论是结构、成本还是体积、重量都很难在汽车上应用 。 目前最接近于这种结构的其实是CVT变速箱 ， 它可以随时调整传动比 ， 这也是很多CVT变速箱更省油的原因之一 。 但是CVT变速箱调整范围有限 ， 超过一定范围 ， 还是需要发动机调整转速 。 此外 ， 它的传动效率也不够高 ， 很多能量在传递过程中流失了 。


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