動(dòng)不動(dòng)就40%熱效率 這事到底有譜沒(méi)有？

現(xiàn)在不管是燃油車還是混動(dòng)車，只要不講究性能，基本上言必稱自己的熱效率有多高。

過(guò)去的物理書(shū)上說(shuō)汽車的熱效率一般都在30%左右，柴油機(jī)有可能達(dá)到40%以上。但是這兩年在網(wǎng)上看，混動(dòng)車沒(méi)有個(gè)40%多的熱效率都不好意思出來(lái)和人打招呼，最離譜的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率能到50%以上，這些到底是不是真的？如今熱效率怎么就突然高起來(lái)了？

匯總了一下目前廠商們公開(kāi)出來(lái)的資料，發(fā)現(xiàn)有些熱效率是真的高，有些是文字游戲，有些干脆就和普通老百姓沒(méi)關(guān)系。

先說(shuō)現(xiàn)在馬路上能看見(jiàn)的，熱效率最高的——濰柴

現(xiàn)在濰柴的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率能到54.16%，柴油機(jī)熱效率能到53.09%，基本上算是所有路上跑的汽車?yán)镞叄l(fā)動(dòng)機(jī)熱效率天花板了。

能達(dá)到這個(gè)熱效率的，基本都是12升排量以上的直六發(fā)動(dòng)機(jī)，一個(gè)缸就是一個(gè)2.0T，用這種發(fā)動(dòng)機(jī)的，基本都是半掛。聽(tīng)起來(lái)，普通人關(guān)系不大，但實(shí)際上空氣里邊大部分污染物都是大貨車和大客車排放的。

2023年全國(guó)機(jī)動(dòng)車污染物排放總量為1924.6萬(wàn)噸，其中柴油車（主要是貨車）的氮氧化物和顆粒物排放量分別占汽車排放量的87.8%和99%以上。熱效率高一點(diǎn)的話，至少顆粒物排放能減少很多，小汽車熱效率高充其量省點(diǎn)油，半掛的熱效率上去了，是真能把霧霾吹走。

50%多的熱效率，到底是不是吹牛的？

其實(shí)還真不是，柴油機(jī)的熱效率本身就高，40%以上的熱效率并不少見(jiàn)，現(xiàn)在國(guó)外的康明斯，斯堪尼亞，沃爾沃卡車都有50%以上熱效率的機(jī)器。

因?yàn)椴裼蜋C(jī)不是靠點(diǎn)火，而是靠壓燃，汽油機(jī)才是靠火花塞點(diǎn)燃的，火花是從火花塞一點(diǎn)點(diǎn)往外擴(kuò)散的，所以就會(huì)存在火苗還沒(méi)燒到邊緣位置，就已經(jīng)排氣排出去了。柴油機(jī)沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，所以天生燃燒得就更徹底。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油壓力高也能幫著省油，長(zhǎng)安的藍(lán)鯨和大眾的EA888發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在也才剛實(shí)現(xiàn)500Bar高壓噴油，濰柴的發(fā)動(dòng)機(jī)用的是博世的高壓共軌噴油，最高是2500Bar壓力。噴油壓力更高，柴油霧化的就更徹底，柴油顆粒越小，和空氣接觸的就越充分，燒的自然更充分。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)就不用說(shuō)了，本身就是氣體，和空氣混合的自然更充分。

半掛車的熱效率高，能讓天上少點(diǎn)霧霾，那平時(shí)老百姓自己開(kāi)的車，熱效率能到什么水平？

大眾——低調(diào)但大派

先說(shuō)說(shuō)大眾，大眾的EA888表面上看起來(lái)熱效率一般，也就38%，和現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)車動(dòng)不動(dòng)40多的熱效率沒(méi)法比，但是大眾第五代EA888裝在途昂上能做到百公里八個(gè)油，比有些混動(dòng)車還要低，要知道最新一代的發(fā)動(dòng)機(jī)是272馬力的高功機(jī)，能做到這個(gè)水平相當(dāng)可以了。

那憑什么大眾的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率這么低，但是油耗也能這么低呢？是國(guó)產(chǎn)廠商的數(shù)據(jù)作假嗎？還是說(shuō)大家都在玩文字游戲？

很多國(guó)產(chǎn)車的熱效率確實(shí)是真的，但是它們不會(huì)說(shuō)一件事——那個(gè)高得離譜的熱效率只能在特定的環(huán)境下出現(xiàn)，比如特定的轉(zhuǎn)速，特定的扭矩輸出以及特定的溫度下。溫度高了或者低了，再或者把車開(kāi)到高原上去，熱效率分分鐘掉下來(lái)。

大眾這個(gè)EA888不一樣，雖然最高的熱效率只有30%多，但是它能保持在大多數(shù)環(huán)境下都是這個(gè)熱效率。雖然很多發(fā)動(dòng)機(jī)都在用米勒循環(huán)，但實(shí)際情況是適宜轉(zhuǎn)速下用米勒循環(huán)，轉(zhuǎn)速拉高之后就恢復(fù)到奧托循環(huán)。

而大眾這個(gè)不一樣，任何環(huán)境下它都是米勒循環(huán)狀態(tài)，哪怕高速上深踩油門(mén)，發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)不會(huì)有太多的波動(dòng)。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，配合500Bar高壓噴油，緊耦合顆粒捕捉器，優(yōu)化過(guò)的潤(rùn)滑系統(tǒng)等等技術(shù)，這才能做到現(xiàn)在一個(gè)看起來(lái)不錯(cuò)的油耗。

再說(shuō)本田，它的熱效率之所以高，主要就是缸內(nèi)直噴，高壓噴油，阿特金森循環(huán)，還有更高的壓縮比之類，這些和主流的國(guó)產(chǎn)車差不多。熱效率能做到40.6%，也和現(xiàn)在國(guó)內(nèi)主流的混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)也接近。

本田——JDM遺風(fēng)

但是本田的發(fā)動(dòng)機(jī)有個(gè)不一樣的地方，保持熱效率夠高，同時(shí)還保持了響應(yīng)靈敏，拉轉(zhuǎn)速拉的快的特點(diǎn)，畢竟本田在JDM時(shí)期也是一大巨頭。

這就得益于本田的VTEC技術(shù)，現(xiàn)在本田在1.5T的L15B發(fā)動(dòng)機(jī)上用的是雙VTC技術(shù)，起到的作用類似，都是可變氣門(mén)正時(shí)和可變氣門(mén)升程。可變氣門(mén)正時(shí)可以控制新鮮空氣進(jìn)入的時(shí)間，可變氣門(mén)升程可以控制新鮮空氣進(jìn)入的速度。如果突然深踩油門(mén)，轉(zhuǎn)速基本上可以做到無(wú)延遲拉高。

除了本田之外，豐田算是國(guó)產(chǎn)混動(dòng)爆發(fā)式增長(zhǎng)之前，市面常見(jiàn)的車?yán)餆嵝首罡叩闹涣恕?/p>

豐田——不變應(yīng)萬(wàn)變

豐田的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高其實(shí)多多少少是沾了混動(dòng)變速箱的光，它的本體結(jié)構(gòu)和純?nèi)加蛙噮^(qū)別不算大。最主要的就是調(diào)節(jié)氣門(mén)正時(shí)，使用阿特金森循環(huán)，減少泵氣損失；使用低溫EGR循環(huán)，讓廢氣里邊沒(méi)燒干凈的汽油重新燃燒等等。

最重要的，其實(shí)就是豐田的THS混動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能時(shí)時(shí)刻刻保持在高效區(qū)間，不用太過(guò)于考慮低扭和全速域的熱效率問(wèn)題，只要專心做好某個(gè)轉(zhuǎn)速下的熱效率就行。目前豐田的混動(dòng)車基本都能做到熱效率41%以上，凱美瑞能做到百公里4個(gè)油，漢蘭達(dá)也能做到7個(gè)以內(nèi)。

吉利——玩火玩到極限

放在過(guò)去，豐田的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率算是獨(dú)步天下，但是這兩年國(guó)產(chǎn)車在熱效率上已經(jīng)開(kāi)始摳小數(shù)點(diǎn)后兩位了，目前國(guó)產(chǎn)主流的品牌里，官方熱效率能查到最高的是吉利星艦7上那臺(tái)1.5L自吸發(fā)動(dòng)機(jī)，熱效率能到46.5%。之前比亞迪秦L上市的時(shí)候，吉利和比亞迪還隔空pk了一下各自的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，能看出來(lái)，吉利最近對(duì)熱效率這事很上心。

那具體是怎么上心的？

首先就是燃燒優(yōu)化，空氣流進(jìn)氣缸里的時(shí)候是以滾流的形式，而不是渦流，這兩種區(qū)別看圖就能看出來(lái)，滾流的話可以把氣體集中在中間那一小塊區(qū)域，這樣火花塞點(diǎn)火的時(shí)候也能盡可能一次性把汽油燒干凈。

為了實(shí)現(xiàn)滾流，進(jìn)氣道用的是鴨嘴形進(jìn)氣，活塞頂部也做了導(dǎo)氣槽，再加上16：1的壓縮比和阿特金森循環(huán)機(jī)構(gòu)，基本上這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗就不會(huì)高。

而且吉利在這套發(fā)動(dòng)機(jī)上沒(méi)有用渦輪增壓，就是簡(jiǎn)單的自然吸氣，功率只有112馬力，再配上P1+P3混動(dòng)，馬力不大，始終都運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間，那油耗比不可能高。據(jù)說(shuō)這套混動(dòng)能做到虧電百公里2.9L的油耗。

其他的主流國(guó)產(chǎn)品牌，基本上用到的技術(shù)也都大同小異，比如廣汽的矩浪動(dòng)力，東風(fēng)的馬赫動(dòng)力，比亞迪的驍云動(dòng)力，奇瑞的鯤鵬動(dòng)力，長(zhǎng)城的蜂巢動(dòng)力等等，都是在混動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把某一個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間的熱效率做到家。

馬自達(dá)：不走尋常路

和上邊這些品牌相比，馬自達(dá)突出一個(gè)不走尋常路。

除了豐田和本田這種混動(dòng)大戶之外，馬自達(dá)的創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)也有點(diǎn)東西，Skyactiv-G壓縮比能到14：1，用的是自然吸氣動(dòng)力，這么高的壓縮比還能使92號(hào)汽油，那它是怎么防止爆震的？

其中一個(gè)方法就是在排氣管上下功夫。

1-3氣缸的排氣管先匯成一股，再與2-4氣缸的排氣管匯成的另一股相匯，最后匯成一股。這樣能保證廢氣匯合到一起的時(shí)候都已經(jīng)經(jīng)過(guò)冷卻，不會(huì)因?yàn)闇囟忍弑豁敾貧飧桌铮瑥亩乐贡鸬陌l(fā)生。

另外，結(jié)合電控雙可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)（Daul S-VT），及以下的多項(xiàng)改進(jìn)：

? 采用滾輪從動(dòng)件(節(jié)氣門(mén)摩擦力減少50%以上)

? 采用電控可變油壓小型油泵(燃油泵送損失減少約45%)

? 連桿主軸頸曲軸小型化(直徑減少6%，寬度減少8%)? 活塞&活塞銷輕量化(減少20%)

? 減少活塞環(huán)張力(減少37%))

? 連桿輕量化(減少15%)使Skyactiv-G發(fā)動(dòng)機(jī)整體減重10%，降低機(jī)械阻力損耗30%，中低轉(zhuǎn)速扭矩提升了15%，油耗降低了15%，二氧化碳排放降低了15%，且只需要喂食92/93號(hào)汽油。

上邊這些技術(shù)，比如高壓噴油，優(yōu)化摩擦損耗等等這些技術(shù)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)都有。那有沒(méi)有什么國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有的，那就是超稀薄燃燒，超稀薄燃燒的意思就是空氣特別多，噴油相對(duì)特別少。空氣夠多，汽油燃燒就充分，這一點(diǎn)不難理解。

如果吸入的空氣太多的話容易產(chǎn)生氮氧化物，但是如果吸入的空氣超過(guò)需要的空氣一倍以上，氮氧化物排放反而會(huì)減少，因?yàn)檫@時(shí)候吸入的空氣多，燃燒溫度更低，不容易產(chǎn)生污染物。

但是空氣太多了又有一個(gè)問(wèn)題，一般的火花塞點(diǎn)火點(diǎn)不著。這時(shí)候就需要靠高壓把汽油壓燃。因?yàn)槠筒皇遣裼停雺喝夹枰芨叩膲毫Γ话愕幕钊麎毫Ω静粔颉＿@時(shí)候就需要用虛擬活塞，也就是先點(diǎn)燃一部分汽油，把剩下沒(méi)燒起來(lái)的汽油擠壓到一個(gè)很小的空間里，這時(shí)候剩余的汽油再被壓燃，這就能燒的更徹底。

目前馬自達(dá)的壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)能做到43%熱效率，實(shí)驗(yàn)室能做到60%。落實(shí)到實(shí)際上，馬自達(dá)3壓燃版能降低百公里0.6升油，但是指導(dǎo)價(jià)能到18萬(wàn)多，其實(shí)多少是有點(diǎn)撿了芝麻丟西瓜。

類似的，瑪莎拉蒂的海神發(fā)動(dòng)機(jī)也有這類技術(shù)。因?yàn)榉ɡ辉俟?yīng)瑪莎拉蒂發(fā)動(dòng)機(jī)，瑪莎拉蒂需要自己開(kāi)發(fā)新的發(fā)動(dòng)機(jī)。作為性能車，需要大馬力，但是歐規(guī)排放標(biāo)準(zhǔn)又是一次比一次嚴(yán)，馬上開(kāi)發(fā)一臺(tái)新的V8不現(xiàn)實(shí)。想要在3.0T發(fā)動(dòng)機(jī)里壓榨出六百多馬力，其實(shí)是有點(diǎn)難為人。

瑪莎拉蒂是怎么做的？它把燃燒室分成兩部分，火花塞周圍是一個(gè)比較狹小的空間，這里邊先把一部分汽油點(diǎn)燃，等到這部分汽油噴到氣缸里的時(shí)候已經(jīng)變成一個(gè)大火球了，用大火球點(diǎn)燃?xì)飧桌镞叺钠停@樣就比單獨(dú)用火花塞點(diǎn)燃汽油燒得更徹底。目前瑪莎拉蒂能用3.0升的動(dòng)力做出630馬力，升功率能做到210馬力每升，這在量產(chǎn)車?yán)镆呀?jīng)是相當(dāng)夸張的了。

馬自達(dá)是為了馬力不變的情況下油耗更低，而瑪莎拉蒂則是油耗不漲，馬力加倍，雖然追求不一樣，但是技術(shù)上有點(diǎn)異曲同工的意思。

活塞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率發(fā)展到現(xiàn)在這一步已經(jīng)算是米上雕花了，有人說(shuō)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展了一百多年才把熱效率提到這么高，現(xiàn)在隨便一個(gè)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率都得40%以上，東方電氣的G50燃?xì)廨啓C(jī)甚至能到55%，為什么不把這種發(fā)動(dòng)機(jī)放到汽車上？

其實(shí)不是沒(méi)有，美國(guó)的M1坦克和俄羅斯的T80用的都是燃?xì)廨啓C(jī)，當(dāng)初克萊斯勒也出過(guò)Turbine轎跑，用的是燃?xì)廨啓C(jī)，結(jié)構(gòu)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)類似，都是渦輪噴氣式結(jié)構(gòu)。好處就是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，進(jìn)氣/壓縮/點(diǎn)火/排氣是同時(shí)連續(xù)進(jìn)行的，不存在抖動(dòng)和頓挫問(wèn)題。

但是有個(gè)問(wèn)題，這種發(fā)動(dòng)機(jī)想要熱效率高，那噴出來(lái)的氣體必須溫度夠高，因?yàn)檫@種噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是靠高溫高壓氣體推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的，如果溫度低下來(lái)那就推不動(dòng)了。

這種高溫噴氣可不是汽車尾氣能比得了的，溫度高，噴氣量巨大，散熱問(wèn)題首先就不好解決，另外燃?xì)廨啓C(jī)裝在車上可不是單純靠噴氣把車推走的，它也是用轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪帶動(dòng)齒輪，然后驅(qū)動(dòng)車輛前行的，高速情況下還好，低速情況下車速慢，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)也很慢，這時(shí)候熱效率其實(shí)是很低的。所以噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)裝車其實(shí)不是太現(xiàn)實(shí)。

發(fā)動(dòng)機(jī)里邊，想要把熱效率提高，但是又能保證運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的，其實(shí)還有一種結(jié)構(gòu)——斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣的是：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是在氣缸外邊燒，燃燒不受轉(zhuǎn)速，扭矩這些東西的影響，始終都保持平穩(wěn)充分燃燒。

它的核心原理是先加熱一部分空氣，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，然后把熱空氣冷卻，用機(jī)械結(jié)構(gòu)重新把空氣鼓進(jìn)氣缸里，這么里外循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)自然就轉(zhuǎn)起來(lái)了。

因?yàn)槭怯没鹪谕膺厽阌檬裁慈剂隙伎梢裕灰獰崃坑脕?lái)加熱氣缸內(nèi)的空氣，沒(méi)有白白散發(fā)到空氣里，熱效率就可以做到非常高。

目前最大的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是711所研制的船用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，最大能做到320千瓦，和汽車上的V8發(fā)動(dòng)機(jī)差不多水平。

目前斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率主要取決于加熱的溫度夠不夠高，以及散熱那一端的溫度夠不夠低。不考慮實(shí)際情況，僅限于實(shí)驗(yàn)室的話，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率能做到60%以上，正常的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，比如711所的船用發(fā)動(dòng)機(jī)，在實(shí)際情況下也能做到40%多。

有人說(shuō)車船用的這些內(nèi)燃機(jī)，外燃機(jī)都是落后技術(shù)，電動(dòng)的才是未來(lái)，哪怕是火電廠的鍋爐，也能有90%多的熱效率，比任何發(fā)動(dòng)機(jī)都要高得多。

能說(shuō)出這個(gè)話的，其實(shí)都是外行了。

現(xiàn)在熱電廠所謂的90%熱效率，實(shí)際上是煤燃燒之后，有90%的熱量都拿來(lái)加熱水了，剩下的10%沒(méi)燒干凈，或者變成廢氣從煙囪排出去了。

這90%的熱量傳遞到水蒸氣里之后，還要帶動(dòng)輪機(jī)組，這個(gè)過(guò)程中也會(huì)有散熱，也會(huì)有機(jī)械損失，最后輪機(jī)組發(fā)電，變壓，最終傳遞到家家戶戶之后，基本上熱效率也就是45%到50%的水平。

如果火電廠和熱力公司結(jié)合一下，發(fā)電之后的廢熱拿來(lái)供暖的話，那熱效率有可能高一點(diǎn)，但是也不太可能到90%，因?yàn)楸焕速M(fèi)的能量有一部分是機(jī)械損耗和電力損耗，這部分是廢熱利用也用不了的部分。

早在幾年前，網(wǎng)上總有人說(shuō)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)到現(xiàn)在已經(jīng)過(guò)時(shí)了，是個(gè)老舊的東西了，甚至有人覺(jué)得它早就該淘汰了。但是發(fā)現(xiàn)沒(méi)有？在各種發(fā)動(dòng)機(jī)里邊，汽車用的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展到今天，其實(shí)熱效率已經(jīng)很高了，相比于其它各種形式的發(fā)動(dòng)機(jī)，熱效率不拖后腿，同時(shí)還能做到使用方便，啟動(dòng)和停機(jī)也比噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)之流要方便得多，即使到今天，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)稱不上過(guò)時(shí)。

最后問(wèn)評(píng)論區(qū)一句，你們?cè)谫I(mǎi)車的時(shí)候，會(huì)關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率嗎？