動不動就40%熱效率 這事到底有譜沒有？

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

過去的物理書上說汽車的熱效率一般都在30%左右，柴油機有可能達到40%以上。但是這兩年在網(wǎng)上看，混動車沒有個40%多的熱效率都不好意思出來和人打招呼，最離譜的發(fā)動機熱效率能到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了？

匯總了一下目前廠商們公開出來的資料，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關系。

先說現(xiàn)在馬路上能看見的，熱效率最高的——濰柴

現(xiàn)在濰柴的天然氣發(fā)動機熱效率能到54.16%，柴油機熱效率能到53.09%，基本上算是所有路上跑的汽車里邊，發(fā)動機熱效率天花板了。

能達到這個熱效率的，基本都是12升排量以上的直六發(fā)動機，一個缸就是一個2.0T，用這種發(fā)動機的，基本都是半掛。聽起來，普通人關系不大，但實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年全國機動車污染物排放總量為1924.6萬噸，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？

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

因為柴油機不是靠點火，而是靠壓燃，汽油機才是靠火花塞點燃的，火花是從火花塞一點點往外擴散的，所以就會存在火苗還沒燒到邊緣位置，就已經(jīng)排氣排出去了。柴油機沒有這個問題，所以天生燃燒得就更徹底。

在這個基礎上，發(fā)動機的噴油壓力高也能幫著省油，長安的藍鯨和大眾的EA888發(fā)動機發(fā)展到現(xiàn)在也才剛實現(xiàn)500Bar高壓噴油，濰柴的發(fā)動機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)動機就不用說了，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，能讓天上少點霧霾，那平時老百姓自己開的車，熱效率能到什么水平？

大眾——低調但大派

先說說大眾，大眾的EA888表面上看起來熱效率一般，也就38%，和現(xiàn)在國產(chǎn)車動不動40多的熱效率沒法比，但是大眾第五代EA888裝在途昂上能做到百公里八個油，比有些混動車還要低，要知道最新一代的發(fā)動機是272馬力的高功機，能做到這個水平相當可以了。

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

很多國產(chǎn)車的熱效率確實是真的，但是它們不會說一件事——那個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，再或者把車開到高原上去，熱效率分分鐘掉下來。

大眾這個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)境下都是這個熱效率。雖然很多發(fā)動機都在用米勒循環(huán)，但實際情況是適宜轉速下用米勒循環(huán)，轉速拉高之后就恢復到奧托循環(huán)。

而大眾這個不一樣，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，發(fā)動機狀態(tài)不會有太多的波動。

在這個基礎上，配合500Bar高壓噴油，緊耦合顆粒捕捉器，優(yōu)化過的潤滑系統(tǒng)等等技術，這才能做到現(xiàn)在一個看起來不錯的油耗。

再說本田，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，這些和主流的國產(chǎn)車差不多。熱效率能做到40.6%，也和現(xiàn)在國內(nèi)主流的混動發(fā)動機也接近。

本田——JDM遺風

但是本田的發(fā)動機有個不一樣的地方，保持熱效率夠高，同時還保持了響應靈敏，拉轉速拉的快的特點，畢竟本田在JDM時期也是一大巨頭。

這就得益于本田的VTEC技術，現(xiàn)在本田在1.5T的L15B發(fā)動機上用的是雙VTC技術，起到的作用類似，都是可變氣門正時和可變氣門升程。可變氣門正時可以控制新鮮空氣進入的時間，可變氣門升程可以控制新鮮空氣進入的速度。如果突然深踩油門，轉速基本上可以做到無延遲拉高。

除了本田之外，豐田算是國產(chǎn)混動爆發(fā)式增長之前，市面常見的車里熱效率最高的之一了。

豐田——不變應萬變

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

最重要的，其實就是豐田的THS混動系統(tǒng)，發(fā)動機的轉速能時時刻刻保持在高效區(qū)間，不用太過于考慮低扭和全速域的熱效率問題，只要專心做好某個轉速下的熱效率就行。目前豐田的混動車基本都能做到熱效率41%以上，凱美瑞能做到百公里4個油，漢蘭達也能做到7個以內(nèi)。

吉利——玩火玩到極限

放在過去，豐田的發(fā)動機熱效率算是獨步天下，但是這兩年國產(chǎn)車在熱效率上已經(jīng)開始摳小數(shù)點后兩位了，目前國產(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1.5L自吸發(fā)動機，熱效率能到46.5%。之前比亞迪秦L上市的時候，吉利和比亞迪還隔空pk了一下各自的發(fā)動機熱效率，能看出來，吉利最近對熱效率這事很上心。

那具體是怎么上心的？

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

為了實現(xiàn)滾流，進氣道用的是鴨嘴形進氣，活塞頂部也做了導氣槽，再加上16：1的壓縮比和阿特金森循環(huán)機構，基本上這個發(fā)動機的油耗就不會高。

而且吉利在這套發(fā)動機上沒有用渦輪增壓，就是簡單的自然吸氣，功率只有112馬力，再配上P1+P3混動，馬力不大，始終都運轉在最佳轉速區(qū)間，那油耗比不可能高。據(jù)說這套混動能做到虧電百公里2.9L的油耗。

其他的主流國產(chǎn)品牌，基本上用到的技術也都大同小異，比如廣汽的矩浪動力，東風的馬赫動力，比亞迪的驍云動力，奇瑞的鯤鵬動力，長城的蜂巢動力等等，都是在混動系統(tǒng)的基礎上，把某一個轉速區(qū)間的熱效率做到家。

馬自達：不走尋常路

和上邊這些品牌相比，馬自達突出一個不走尋常路。

除了豐田和本田這種混動大戶之外，馬自達的創(chuàng)馳藍天發(fā)動機其實也有點東西，Skyactiv-G壓縮比能到14：1，用的是自然吸氣動力，這么高的壓縮比還能使92號汽油，那它是怎么防止爆震的？

其中一個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候都已經(jīng)經(jīng)過冷卻，不會因為溫度太高被頂回氣缸里，從而防止爆震的發(fā)生。

另外，結合電控雙可變氣門正時技術（Daul S-VT），及以下的多項改進：

? 采用滾輪從動件(節(jié)氣門摩擦力減少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)動機整體減重10%，降低機械阻力損耗30%，中低轉速扭矩提升了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號汽油。

上邊這些技術，比如高壓噴油，優(yōu)化摩擦損耗等等這些技術國產(chǎn)發(fā)動機都有。那有沒有什么國產(chǎn)發(fā)動機沒有的，那就是超稀薄燃燒，超稀薄燃燒的意思就是空氣特別多，噴油相對特別少。空氣夠多，汽油燃燒就充分，這一點不難理解。

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需要的空氣一倍以上，氮氧化物排放反而會減少，因為這時候吸入的空氣多，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問題，一般的火花塞點火點不著。這時候就需要靠高壓把汽油壓燃。因為汽油不是柴油，想壓燃需要很高的壓力，一般的活塞壓力根本不夠。這時候就需要用虛擬活塞，也就是先點燃一部分汽油，把剩下沒燒起來的汽油擠壓到一個很小的空間里，這時候剩余的汽油再被壓燃，這就能燒的更徹底。

目前馬自達的壓燃發(fā)動機能做到43%熱效率，實驗室能做到60%。落實到實際上，馬自達3壓燃版能降低百公里0.6升油，但是指導價能到18萬多，其實多少是有點撿了芝麻丟西瓜。

類似的，瑪莎拉蒂的海神發(fā)動機也有這類技術。因為法拉利不再供應瑪莎拉蒂發(fā)動機，瑪莎拉蒂需要自己開發(fā)新的發(fā)動機。作為性能車，需要大馬力，但是歐規(guī)排放標準又是一次比一次嚴，馬上開發(fā)一臺新的V8不現(xiàn)實。想要在3.0T發(fā)動機里壓榨出六百多馬力，其實是有點難為人。

瑪莎拉蒂是怎么做的？它把燃燒室分成兩部分，火花塞周圍是一個比較狹小的空間，這里邊先把一部分汽油點燃，等到這部分汽油噴到氣缸里的時候已經(jīng)變成一個大火球了，用大火球點燃氣缸里邊的汽油，這樣就比單獨用火花塞點燃汽油燒得更徹底。目前瑪莎拉蒂能用3.0升的動力做出630馬力，升功率能做到210馬力每升，這在量產(chǎn)車里已經(jīng)是相當夸張的了。

馬自達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，但是技術上有點異曲同工的意思。

活塞內(nèi)燃發(fā)動機的熱效率發(fā)展到現(xiàn)在這一步已經(jīng)算是米上雕花了，有人說活塞發(fā)動機發(fā)展了一百多年才把熱效率提到這么高，現(xiàn)在隨便一個渦扇發(fā)動機熱效率都得40%以上，東方電氣的G50燃氣輪機甚至能到55%，為什么不把這種發(fā)動機放到汽車上？

其實不是沒有，美國的M1坦克和俄羅斯的T80用的都是燃氣輪機，當初克萊斯勒也出過Turbine轎跑，用的是燃氣輪機，結構和航空發(fā)動機類似，都是渦輪噴氣式結構。好處就是運轉平穩(wěn)，進氣/壓縮/點火/排氣是同時連續(xù)進行的，不存在抖動和頓挫問題。

但是有個問題，這種發(fā)動機想要熱效率高，那噴出來的氣體必須溫度夠高，因為這種噴氣式發(fā)動機是靠高溫高壓氣體推動葉片轉動的，如果溫度低下來那就推不動了。

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，散熱問題首先就不好解決，另外燃氣輪機裝在車上可不是單純靠噴氣把車推走的，它也是用轉動的葉輪帶動齒輪，然后驅動車輛前行的，高速情況下還好，低速情況下車速慢，葉片轉動也很慢，這時候熱效率其實是很低的。所以噴氣式發(fā)動機裝車其實不是太現(xiàn)實。

發(fā)動機里邊，想要把熱效率提高，但是又能保證運轉穩(wěn)定性的，其實還有一種結構——斯特林發(fā)動機。和汽車發(fā)動機不一樣的是：斯特林發(fā)動機是在氣缸外邊燒，燃燒不受轉速，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，推動活塞運動，然后把熱空氣冷卻，用機械結構重新把空氣鼓進氣缸里，這么里外循環(huán)，發(fā)動機自然就轉起來了。

因為是用火在外邊燒，你用什么燃料都可以，只要熱量用來加熱氣缸內(nèi)的空氣，沒有白白散發(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)動機是711所研制的船用斯特林發(fā)動機，最大能做到320千瓦，和汽車上的V8發(fā)動機差不多水平。

目前斯特林發(fā)動機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。不考慮實際情況，僅限于實驗室的話，斯特林發(fā)動機的熱效率能做到60%以上，正常的斯特林發(fā)動機，比如711所的船用發(fā)動機，在實際情況下也能做到40%多。

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

能說出這個話的，其實都是外行了。

現(xiàn)在熱電廠所謂的90%熱效率，實際上是煤燃燒之后，有90%的熱量都拿來加熱水了，剩下的10%沒燒干凈，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，還要帶動輪機組，這個過程中也會有散熱，也會有機械損失，最后輪機組發(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合一下，發(fā)電之后的廢熱拿來供暖的話，那熱效率有可能高一點，但是也不太可能到90%，因為被浪費的能量有一部分是機械損耗和電力損耗，這部分是廢熱利用也用不了的部分。

早在幾年前，網(wǎng)上總有人說活塞式發(fā)動機到現(xiàn)在已經(jīng)過時了，是個老舊的東西了，甚至有人覺得它早就該淘汰了。但是發(fā)現(xiàn)沒有？在各種發(fā)動機里邊，汽車用的活塞發(fā)動機發(fā)展到今天，其實熱效率已經(jīng)很高了，相比于其它各種形式的發(fā)動機，熱效率不拖后腿，同時還能做到使用方便，啟動和停機也比噴氣式發(fā)動機之流要方便得多，即使到今天，活塞發(fā)動機也還遠遠稱不上過時。

最后問評論區(qū)一句，你們在買車的時候，會關注發(fā)動機的熱效率嗎？