内燃机真的大势已去了吗

拥有这两种动力系统的汽车在同一时期很受欢迎，但它们的命运完全不同。电动车在一百多年前就受到高端消费者的青睐，而内外燃汽车则主要作为工业生产用车。可以说电动汽车是最理想的家庭用车，那么为什么最终会被燃油车取代呢？

NVH-电动汽车核心优势1

电动汽车的普及有两个历史上著名的人物，即托马斯·阿尔瓦·爱迪生和亨利·福特。前者是美国历史上最著名的发明家之一，同时也是一位成功的企业家，因为它创建的爱迪生照明公司也有很大的影响力。还有一个关于爱迪生和尼古拉特斯拉的轶事。简而言之，爱迪生作为企业家的“态度”拥有特斯拉的一些发明。但这些内容与电动汽车关系不大，重点是爱迪生的NiFe电池和亨利·福特创造的“福特汽车”的合作。

爱迪生一生致力于电动汽车的研发和推广，这几乎是他下半身的主要话题。之所以这么执着，并不是因为目前电动车主要讨论的【节油减排】。最初的核心因素是电动汽车理想NVH(噪声/振动/声振粗糙度)的性能，与外燃机车、内燃机车相比，几乎是“静音车”。电动汽车使用的发动机是电动机，这台机器的运转依赖于电磁场。以永磁同步电机为例。

电池输送电流到电动机电磁线圈-静音。电磁线圈形成电磁场与永磁体互斥-静音。永磁体带动转子运转输出转矩-准静音。（运行原理参考下图）

在电机能量转换的整个过程中，转子轴承运转时只有轻微的声音，这种“嗡嗡”声就像是将一级方程式赛车的发动机轰鸣声降低了N倍——线性且悦耳。但是，同时期流行的外燃机和内燃机所使用的发动机，并不比配备今天“拖拉机”的柴油机好多少。汽车不再使用外燃发动机(主要是蒸汽机)。这种机器就不讨论了，只是看一下它的特点。

内燃机利用混合汽油在发动机气缸内“爆燃”，利用燃烧和爆炸过程中分子运动产生的驱动力，推动活塞、连杆和曲轴等复杂系统。整个能量转换过程不仅是动态的，而且非常剧烈。分子的剧烈运动必然会与生物体产生共振，振动会引起空气体振动产生声波。所以震动会让驾乘人员感到不舒服，噪音会让听觉系统疲劳、吃力。

内燃机在普及初期的体验其实不如马车理想，所以使用马车的用户自然难以接受。所以擅长“玩电”的爱迪生，想把电机搬到车上，打造一款体验更好、性能比马车NVH更强的机动车。自然，这项发明是成功的，尤其是在NiFe电池即将突破能量密度极限，其与福特T型车的融合即将成功的阶段，电动汽车已经成为汽车工业发展史的未来。然而，这两场战争彻底改变了全球汽车工业的发展方向。

第一次世界大战爆发前，石油开采技术突飞猛进，但使用的汽车并不多。为了让这些能源创造价值，电动汽车必须被压制，于是出现了非常残酷的“竞争”。爱迪生电动汽车工厂的“断水”导致核心技术数据和测试车的燃烧，以及技术研发不可避免的“断档”。然后就是第一次世界大战，电动汽车没能在这个节点上为战场提供车辆，燃油车顺利推动状态。然后是二战、朝鲜战争、越南战争，以及近代围绕石油的局部战争。

因两次战争造就的燃油动力汽车-热效率决定了必然被淘汰

即使经过百年的技术升级，在NVH仍达不到高水平的前提下，内燃机热效率仍普遍低于40%。热效率是指燃烧固定单位燃料所产生的总热能，可转化为机械能(有效功)；简而言之，内燃机60%以上的热能被浪费了，这意味着一升油浪费了0.6升，这是一个巨大的浪费。

因此，全球已探明石油储量不足2000亿吨，全球年均消费量超过57亿吨。如果内燃机热效率不升级(不会有突破性进展)，石油储能只够全球消费34年左右。不难预测这一阶段不可避免的场景——围绕石油的局部到全面战争。想要避免战争，就需要寻找替代能源，远离这个“是非圈”。

以目前的科技水平可以找到的，可以直接驱动小型发动机的替代能源——只有电能。因为电可以从自然界无限获取，比如三峡水电站，这里的水流不仅在发电，还广泛存在光伏和风力发电、地热能、潮汐能、生物质能和核能等。这些能源可以从宇宙中无限获取，所以电能自然可以无限获取。因此，技术发展方向再次指向电动汽车，车辆的NVH将再次回到高水平，同时节能标准和动力体验也将升级。

电流传输的速度仅次于光速，电动机借助高速电流突然形成电磁场。它的优点是启动第一圈就能产生最大扭矩，这是最好的柴油机或汽油车都做不到的。其次，电机不把热能转化为动能就没有冷却动力损失，而且运行结构简单，运动动力损失很小，所以这台机器的能量转化效率(等于热效率)之比总会超过90%。汽车用电不会给动力系统带来压力，汽车用油总会“枯萎”传统能源。

综上所述，经过100年的历史，汽车最终还是会回到电驱动模式。无论是对于节能减排还是汽车体验，这种升级都将是历史的必然，而本世纪只是工业史上的一次“错误尝试”。