科普詞條：熱效率

導言：

在汽車世界里，有些詞一開始只是實驗室里的術(shù)語，比如“熱效率”最初是工程師們評判發(fā)動機表現(xiàn)的一個專業(yè)指標，但如今隨著燃油價格越來越高、環(huán)保要求越來越嚴，人們開始關(guān)注一臺發(fā)動機能不能用更少的油跑得更遠時，“熱效率”就成為廠商們廣泛使用的宣傳亮點。

在汽車領(lǐng)域，“熱效率”這個詞近些年才被大家熟知。過去人們更熟悉的衡量單位是“油耗”，因為油耗最直觀，百公里幾升油，一目了然。但油耗會受到的外界影響很多，比如車身重量、輪胎阻力、路況，甚至駕駛習慣，所以同一臺車在不同人的手里油耗差別會很大。相比之下，熱效率關(guān)注的是發(fā)動機自身的能力，一升油里有多少能量，發(fā)動機又能從中轉(zhuǎn)換出多少來驅(qū)動車輛，這個數(shù)值不會受任何外界影響，無論是激烈駕駛還是保守代步，發(fā)動機的熱效率都不會改變。

什么是熱效率

熱效率其實就是發(fā)動機把燃料能量變成實際推動汽車動力的能力，比如兩臺排量相同的發(fā)動機，一臺發(fā)動機的熱效率為35%，說明它有35%的燃料能量可以被轉(zhuǎn)化為實際動力；而另一臺達到40%的發(fā)動機，則說明它40%的燃料能量可以被轉(zhuǎn)化為實際動力，那么同樣跑一百公里，熱效率更高的那臺自然消耗的燃油會明顯更少。

工作中的V8電機活塞、閥門、控制桿和曲軸

這就是因為當燃油進入氣缸和空氣混合燃燒，釋放的熱量推動活塞上下運動，讓汽車前進的這整個過程看似簡單，但里面的能量流動其實很復(fù)雜，并不是每一滴燃油都能轉(zhuǎn)化為有效動力。

汽車發(fā)動機的活塞點火時間

在這個過程中，一部分能量會以多種方式流失。最直觀的是廢氣損失，燃燒后的高溫氣體排出時帶走大量能量；還有冷卻損失，發(fā)動機必須保持在合適的溫度防零件過熱損壞，多余的熱量會被冷卻系統(tǒng)帶走；此外，活塞、氣缸、曲軸和軸承之間的摩擦都會消耗一部分能量。

四沖程發(fā)動機的工作過程

在這些損失中，有些是無法避免，但有些則可以通過設(shè)計和優(yōu)化來減少。例如減少摩擦、改進燃燒、優(yōu)化氣缸進排氣、精確控制噴油和點火時機。因此，工程師們才會不斷嘗試新的技術(shù)，只為讓發(fā)動機多省下一點能量。

提升熱效率的技術(shù)

隨著技術(shù)的進步，出現(xiàn)了越來越多讓燃料用得更有價值的技術(shù)，發(fā)動機的熱效率也有了明顯的提升。

缸內(nèi)直噴工作圖

例如大家熟悉的渦輪增壓， 廢氣推動渦輪旋轉(zhuǎn)，把原本要排出的能量回收，壓入進氣系統(tǒng)，讓更多空氣進入氣缸?？諝舛嗔?，燃油就能完全燃燒，發(fā)動機在相同排量下輸出更大動力，也讓熱效率提升；缸內(nèi)直噴則把燃油直接噴入氣缸，而不是先和空氣混合在進氣歧管。這樣燃油霧化更細、混合更均勻，燃燒更充分；還有混動車型里常用的阿特金森循環(huán)，它通過延遲壓縮行程或提前排氣，減少活塞在吸氣和壓縮階段白白消耗的能量，把低負荷時浪費掉的功盡量省下來。

渦輪增壓器的外觀像蝸牛一樣

此外，現(xiàn)代車型中常見的還有高壓縮比設(shè)計。高壓縮比設(shè)計主要是對燃燒室結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，讓氣缸在燃燒前把空氣壓得更緊密。壓縮得越高，燃燒產(chǎn)生的壓力就越大，推動活塞做的功也越多，從而提升發(fā)動機的熱效率。

結(jié)語

雖然“熱效率”這個詞在日常生活中并不常見，但它與每一滴燃油、每一次加速都密切相關(guān)。對工程師來說，它是一場與能量浪費的長期較量；而對駕駛者而言，它意味著更省油、更環(huán)保，也更省錢。因此，熱效率只要提高哪怕一點點，就能讓燃油更充分地發(fā)揮作用，提升我們?nèi)粘５挠密圀w驗。

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