Cīņa starp iekšdedzes dzinēju (ICE) un elektromotoru (EM) ir nozīmīgākā pārmaiņa transporta vēsturē vairāk nekā gadsimta laikā. Kamēr rūcošais iekšdedzes dzinējs kustības radīšanai izmanto kontrolētus sprādzienus un sarežģītas mehāniskas saites, gandrīz klusais elektromotors izmanto elektromagnētiskos laukus, lai nodrošinātu tūlītēju, augstas efektivitātes jaudu jau no pirmā apgrieziena.
Iezīmes
Elektromotori sasniedz gandrīz tūlītēju maksimālo griezes momentu, nodrošinot izcilu paātrinājumu.
Iekšdedzes dzinēji piedāvā daudz ātrāku enerģijas papildināšanu, izmantojot šķidro degvielu.
Elektromotoru vienkāršība ievērojami samazina ilgtermiņa uzturēšanas izmaksas.
Iekšzemes dzinēja transportlīdzekļi zaudē lielāko daļu enerģijas kā siltuma pārpalikums, savukārt motori ir ļoti efektīvi.
Kas ir Iekšdedzes dzinējs (ICE)?
Siltuma dzinējs, kurā degviela sadegšanas kamerā kopā ar oksidētāju rada augstspiediena gāzi, kas kustina virzuļus.
Mūsdienu benzīna dzinēji parasti pārvērš tikai aptuveni 20–35% degvielas enerģijas faktiskā kustībā.
Lai dzinējs darbotos šaurajā jaudas diapazonā, tiem ir nepieciešama daudzpakāpju pārnesumkārba.
Vidējam dzinējam ir simtiem kustīgu daļu, tostarp vārsti, virzuļi un kloķvārpsta.
Atkritumsiltums ir ievērojams blakusprodukts, kam nepieciešama sarežģīta šķidruma dzesēšanas sistēma un radiators.
Sadegšanas rezultātā rodas oglekļa dioksīds, slāpekļa oksīdi un cietās daļiņas kā izplūdes gāzes.
Kas ir Elektromotors (EM)?
Elektromehāniska ierīce, kas, izmantojot magnētiskā lauka mijiedarbību, pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā.
Elektromotori ir neticami efektīvi, bieži vien pārvēršot kustībā vairāk nekā 85% līdz 90% enerģijas.
Tie rada maksimālu griezes momentu pie nulles apgriezieniem minūtē, ļaujot strauji paātrināties bez sarežģītas pārnesumkārbas.
Tipiskam motoram ir tikai viena vai divas kustīgas daļas, kas ievērojami samazina mehānisko nodilumu.
Bremzēšanas laikā tie var darboties kā ģeneratori, atgriežot enerģiju akumulatorā, izmantojot "reģeneratīvo bremzēšanu".
Elektromotori nerada lokālas emisijas un darbojas ar minimālu troksni un vibrāciju.
Salīdzinājuma tabula
Funkcija
Iekšdedzes dzinējs (ICE)
Elektromotors (EM)
Energoefektivitāte
20–35 % (zemāks)
85–95 % (augstāks)
Kustīgās daļas
Simtiem (vārsti, virzuļi utt.)
Ļoti maz (rotors/gultņi)
Maksimālais griezes moments
Sasniegts pie lielākiem apgriezieniem minūtē
Pieejams uzreiz no 0 apgr./min.
Pārraides vajadzības
Daudzātrumu (6–10 pārnesumi)
Viens ātrums (parasti)
Apkope
Bieži (eļļa, filtri, sveces)
Minimāls (dzesēšanas šķidrums, gultņi)
Enerģijas uzglabāšana
Šķidrās degvielas tvertne
Ķīmiskais akumulators
Degvielas uzpildes ātrums
Ātri (3–5 minūtes)
Lēnāk (no 20 minūtēm līdz vairākām stundām)
Trokšņa līmenis
Augsts (sadegšana/izplūde)
Ļoti zems (elektromagnētiskais troksnis)
Detalizēts salīdzinājums
Jaudas piegāde un veiktspēja
Iekšdedzes dzinējs ir kā sportists, kam nepieciešama iesildīšanās; tam ir jāsasniedz noteikts ātrums (RPM), pirms tas patiešām sāk vilkt. Tāpēc automašīnām ir nepieciešami daudzi pārnesumi — lai dzinējs saglabātu savu “ideālo punktu”. Turpretī elektromotors vairāk līdzinās gaismas slēdzim; brīdī, kad to pārslēdzat, jūs iegūstat pilnu jaudu, nodrošinot vienmērīgu un spēcīgu paātrinājumu, ko iekšdedzes dzinējs vienkārši nevar nodrošināt bez ārkārtējas sarežģītības.
Sarežģītība un uzticamība
Ja ieskatās zem benzīna automašīnas motora pārsega, redzat siksnu, šļūteņu un sensoru labirintu, kuriem visiem jādarbojas perfekti, lai novērstu bojājumus. Tā kā elektromotors ir daudz vienkāršāks, tajā var notikt daudz mazāk problēmu. Nav jāmaina eļļa, nav jānomaina aizdedzes sveces un nav jānoplīst zobsiksnām, kas parasti pagarina pašas spēka pārvades kalpošanas laiku.
Enerģijas pārvaldība
Benzīns ir neticami enerģijas blīvs, ļaujot automašīnai nobraukt 400 jūdzes ar bāku, kuras uzpildīšana aizņem tikai dažas minūtes. Tomēr lielākā daļa šīs enerģijas tiek izšķiesta kā siltums caur radiatoru un izplūdes gāzēm. Elektriskie transportlīdzekļi (EV) daudz labāk izmanto enerģiju, ko tie pārvadā, taču to akumulatori ir smagi un to "uzpildīšana" aizņem ilgāku laiku. Kompromiss ir starp ātras uzpildes ērtībām un elektrības ārkārtējo efektivitāti.
Ietekme uz vidi un skaņu
Iekšzemes dzinēja transportlīdzekļi ir galvenais lokālā gaisa piesārņojuma un trokšņa avots pilsētās, kas var ietekmēt sabiedrības veselību. Elektromotori praktiski klusē pie zema ātruma un nerada izplūdes gāzu emisijas. Lai gan elektroenerģija motoram ir jāražo kaut kur — bieži vien radot savas vides izmaksas —, pats motors pilsētvidē ir daudz “tīrāks” kaimiņš.
Priekšrocības un trūkumi
Iekšdedzes dzinējs
Iepriekšējumi
+Liels braukšanas attālums
+Ātra degvielas uzpildīšana
+Zemāka sākotnējā pirkuma cena
+Plašs remonta tīkls
Ievietots
−Zema energoefektivitāte
−Augstas uzturēšanas izmaksas
−Trokšņaina darbība
−Izplūdes gāzes
Elektromotors
Iepriekšējumi
+Neticama efektivitāte
+Tūlītējs griezes moments/paātrinājums
+Zemas ekspluatācijas izmaksas
+Kluss un vienmērīgs
Ievietots
−Ilgāks uzlādes laiks
−Liels akumulatora svars
−Augstākas sākotnējās izmaksas
−Diapazons mainās atkarībā no laika apstākļiem
Biežas maldības
Mīts
Elektromotori ir jauna, nepārbaudīta tehnoloģija.
Realitāte
Elektromotori patiesībā ir radušies pirms benzīna dzinējiem transportlīdzekļos. Tie ir droši izmantoti vilcienos, liftos un rūpnieciskajās iekārtās gadu desmitiem ilgi pirms mūsdienu elektrotransportlīdzekļu uzplaukuma.
Mīts
Iekšdedzes dzinēji ir videi draudzīgāki, ja tie izmanto “tīru” degvielu.
Realitāte
Pat ar biodegvielu sadegšanas pamatfizika ir neefektīva. Sadegšanas procesā vienmēr tiks zaudēts vairāk enerģijas siltumam nekā elektromagnētiskās pārveidošanas rezultātā.
Mīts
Elektromotori nekalpo tik ilgi kā benzīna dzinēji.
Realitāte
Parasti ir taisnība pretēji. Rūpnieciskie elektromotori bieži tiek novērtēti ar nepārtrauktu lietošanu gadu desmitiem. Tieši akumulatoru bloks, nevis pats motors, parasti ierobežo elektrotransportlīdzekļa kalpošanas laiku.
Mīts
Ar elektromotoru nevar braukt cauri dziļai peļķei.
Realitāte
Automašīnu elektromotori ir pilnībā noslēgtas vienības. Tiem nav nepieciešama gaisa ieplūde, kā tas ir benzīna dzinējam, tāpēc tie, salīdzinot ar tradicionālajiem dzinējiem, retāk "apstājas" vai tiek bojāti ar ūdeni.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāpēc elektroautomobiļiem parasti ir tikai viens pārnesums?
Elektromotoriem ir ļoti plašs jaudas diapazons, kas nozīmē, ka tie var griezties no 0 līdz 18 000 apgr./min, vienlaikus nodrošinot pietiekamu jaudu. Benzīna dzinējs labi darbojas tikai nelielā diapazonā (piemēram, no 2000 līdz 4000 apgr./min), tāpēc tam ir nepieciešami vairāki pārnesumi, lai riteņi grieztos ar atšķirīgu ātrumu, kamēr dzinējs paliek šajā diapazonā. Motors ir pietiekami elastīgs, lai apstrādātu visu diapazonu tikai ar vienu pārnesumu.
Kas ir reģeneratīvā bremzēšana?
Kad elektroautomobiļa gadījumā noņemat kāju no akseleratora pedāļa, motora loma mainās. Tas sāk darboties kā ģenerators, izmantojot automašīnas kustības impulsu, lai radītu elektrību. Tas rada bremzēšanas efektu, kas palēnina automašīnu, vienlaikus pamazām atgriežot enerģiju akumulatorā, ko benzīna dzinējs nevar izdarīt bez papildu aparatūras.
Vai elektromotori sakarst tāpat kā benzīna dzinēji?
Tie rada zināmu siltumu elektriskās pretestības un berzes dēļ, taču ievērojami mazāk nekā iekšdedzes dzinējs. Lai gan benzīna dzinējs darbojas aptuveni 93 °C (200 °F) temperatūrā un rada izplūdes gāzes daudz augstākā temperatūrā, elektromotors paliek daudz vēsāks, lai gan tas joprojām izmanto nelielu dzesēšanas cilpu, lai uzturētu elektroniku un magnētus optimālā temperatūrā.
Vai pats var salabot elektromotoru?
Hobija entuziastam tas ir daudz grūtāk. Lai gan benzīna dzinējs ir mehāniski sarežģīts, tas ir konceptuāli vienkāršs (dzirkstele, degviela, gaiss). Elektromotoros ir iekļautas augstsprieguma sistēmas un specializēta jaudas elektronika, ar kuru rīkoties bez profesionālas apmācības un atbilstoša drošības aprīkojuma var būt bīstami.
Vai elektromotors zaudē jaudu, kad akumulators izlādējas?
Parasti nē. Automašīnas dators pārvalda jaudas padevi, lai uzturētu nemainīgu veiktspēju. Tomēr, ja akumulatora uzlādes līmenis ir ārkārtīgi zems (parasti zem 5–10%), sistēma var pārslēgties “miglas režīmā”, lai aizsargātu akumulatora elementus, kas ievērojami samazinās maksimālo ātrumu un paātrinājumu.
Kura ir labāka smagu kravu vilkšanai?
Tā ir īsta apstāšanās. Elektromotoriem ir nepieciešamais griezes moments, lai viegli pārvietotu smagas kravas no vietas. Tomēr vilkšana rada milzīgu aerodinamisko pretestību, kas iztukšo akumulatoru daudz ātrāk nekā degvielas tvertni. Pagaidām iekšdedzes dzinēja kravas automašīnas joprojām ir standarts tālsatiksmes vilkšanai, jo tās var ātri uzpildīt degvielu.
Vai elektromotori vispār rada troksni?
Tie rada augstas frekvences dūkoņu vai sūkšanu, ko izraisa strauji mainīgie magnētiskie lauki un dzesēšanas ventilatori. Pie maza ātruma daudzi elektrotransportlīdzekļi ir tik klusi, ka likums nosaka, ka tiem ir jārada mākslīga "gājēju brīdinājuma skaņa", lai cilvēki varētu dzirdēt tos tuvojamies.
Kāpēc automašīnas ar iekšdedzes dzinēju joprojām ir lētākas nekā elektroautomobiļi?
Pats dzinējs nav dārgā daļa — tā ir akumulators. Mēs jau vairāk nekā 100 gadus pilnveidojam iekšdedzes dzinēju masveida ražošanu. Akumulatoru tehnoloģijai attīstoties un ieguves procesiem kļūstot efektīvākiem, paredzams, ka cenu atšķirība starp abām sistēmām izzudīs.
Spriedums
Izvēlieties iekšdedzes dzinēju, ja bieži braucat lielus attālumus apgabalos ar ierobežotu infrastruktūru vai nepieciešama liela vilkšanas jauda par zemākām sākotnējām izmaksām. Izvēlieties elektromotoru, ja vēlaties augstas veiktspējas, maz apkopes ikdienas transportlīdzekli, kas piedāvā izcilu efektivitāti un darbību bez izmešiem.