如今全球气候异常、污染严重已经是不争的事实。面对日益严峻的环境问题世界各国都在努力寻求解决方案,而在众多污染源中机动车难辞其咎。
从1886年卡尔奔驰制造出第一辆三轮汽车起的100多年里,汽车一直以矿石燃料驱动。为了应对矿石燃料产生的副产品所带来的环境问题,百年后的奔驰公司致力于“零排放”车辆的研究。在中国的南方岛屿-三亚,奔驰举办了“通往零排放之路”的活动,以展示其在清洁能源领域的成就与计划。
奔驰公司提出的“零排放之路”概念,旨在说明解决环境问题非一蹴而就,而是通过逐步递进的方式最终实现“零排放”。奔驰规划的发展道路分为三个部分,第一,优化改进内燃机,提高燃烧效率以减少排放。第二,通过混合动力技术逐步降低内燃机功率在整体功率中所占的比例,进一步减少排放。第三,开发燃料电池和电动车,实现完全零排放。目前奔驰的三步都已经出具规模,即便是最后一步的燃料电池车和电动车也离最后的实用化只差一步。下面让我们随图片一起走上这条“零排放之路”。
第一步:提高内燃机燃烧效率
高效内燃机
虽然节能减排的呼声很高,但是目前人类依然无法摆脱对矿石燃料的依赖,因此解决传统热机效率低下的问题要更加行之有效。
提高汽油燃烧效率目前最普遍的做法是缸内直喷+涡轮增压技术。这个技术目前已经被大众所熟知,因此其原理也不必再赘述,奔驰所采用的缸内直喷技术与大众无异,而且由于国内油品质量和尾气处理等问题,奔驰的直喷引擎也取消了分层燃烧功能。
改进内燃机车型提高燃烧效率是奔驰清洁能源的第一步,只是在矿石燃料无法被取代的情况下的一种折中方法。而在燃油和电力之间如何搭起桥梁呢?这就要进入第二步,混合动力。
第二步:混合动力加入电力驱动
混合动力
混合动力技术是目前最行之有效的降低排放的方法,也是各大厂商致力于研究的技术。通过混合动力技术既避免了电动车续航里程小、充电时间长的问题,又解决了内燃机在城市低速工况下效率低的问题。
奔驰混合动力组
奔驰的混合动力系统由一个传统6缸汽油机、锂电池组、控制单元和电动/发电机组成,除了发动机以为的系统重量75公斤,全部安放在发动机舱中,优点是体积小、重量轻、不占用车内空间。这个系统可以提升21%的燃油效率。
与传统的混合动力系统相同,奔驰的混合动力在低速行驶和停车时停止内燃机,靠电动机提供动力实现零排放。当加速和高速行驶时内燃机与电动机共同作用。减速和制动时电动机充当发电机回收制动能量并储存,为下次加速使用。混合动力系统中的电动部分,最大输出功率15Kw、最大能量回收功率19Kw。
S400 Hybrid混合动力车型
目前奔驰的混合动力技术已经实用化,并且装备在S级车型上。S400 Hybird即是先驱车型,再试驾中S400表现出的动力令人刮目。电动机的强大扭矩特性附以汽油机加速,其动力性不比8缸机差,而在踩下油门的时候不必担心油耗提升。而每次收油、制动的时候,看到屏幕上绿色的能源回收到电池中时,像我这样“吝啬”的人总是能得到很大的满足感。至于油耗和排放,这款车百公里油耗8升,每公里排放二氧化碳188克。
一辆大排量豪华车在行驶中的排放量相当于2至3辆小排量车,因此大型车的减排效果更加显著,并且由于成本的问题更适合应用于豪华车。但作为内燃机和电动机之间的衔接,混合动力将会存在很长的一段时间,并且也会逐渐向下普及,不久我们将会看到混合动力的家庭轿车。
第三步:燃料电池与纯电动
在最后我们看到了未来的汽车,也许到这个时候再叫它是“汽车”已经不贴切了。奔驰零排放之路的最后一步也是最终实现“零排放”的一步。在这里我们没有看到内燃机展品,只有一辆水晶的BlueZERO。这款车型代表了奔驰未来电动技术的发展,即模块化。它可以有三种驱动模式,电动、电混、燃料电池。
电动:
电动车的领域是在城市内短途交通需求下实现零排放的最好手段,短途交通中频繁的起停和怠速是内燃机效率最低下的工况,电力在这个领域完全可以取代内燃机的地位。
对于电动车很多人担心充电、电池寿命和续航里程的问题,目前这款Smart车已经跑在伦敦的大街上了,它的充电时间需要三个小时,每次充电耗电3度,这3度电可以让它跑135公里。而电池寿命方面,奔驰的工程师保证,电池寿命与整车寿命相当。另外可能还有人会说,电动车充的电也是发电厂发出来的,发电厂依然在用火电,这只是把排放源从城市移到了火电厂。而事实上,即便如此,火电厂燃气涡轮的效率要比内燃机高的多,能达到40%。而内燃机的热效率只有20%这还是满功率匀速状态下的最高效率。
燃料电池:
奔驰很早就开始研究燃料电池技术,如今已经比较成熟,在欧洲已经有很多的商业应用经验,而且燃料电池技术已经覆盖了奔驰大部分现有车型。
燃料电池技术通过氢氧化学反应时产生的电子流动获得电能,最终排放物是水。是目前最为环保的能源技术。在车辆应用上需要解决氢气的制备和存贮问题。
电动版Blue zero的动力源
燃料电池B级
奔驰B级燃料电池车将储氢罐置于车身中部的地板下,使用碳纤维耐压壳体,在2.2倍正常压力下可以保证碰撞时的密封性。
三种动力源的Bluezero可以实现不同的续航里程
通过模块化的设计,无论是电动、燃料电池还是混合动力模块都可以安装在不同的车型上,实现不同车型之间的技术通用。
从百年前奔驰发明第一辆汽车开始,奔驰人一直追求开发出更快、更好的汽车。而今天,内燃机汽车的鼻祖将致力于清洁能源技术的开发。