說(shuō)起內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，可以追溯到150多年前的1860年。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的不斷完善，這種利用燃燒壓力推動(dòng)活塞作功的動(dòng)力來(lái)源形式，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。汽車業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、船舶以及某些小型飛機(jī)也都由內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源。而最初的內(nèi)燃機(jī)的熱效率不到5%，功率也不超過(guò)6千瓦。vip網(wǎng)

兩年后也就是1862年，法國(guó)科學(xué)家羅沙對(duì)內(nèi)燃機(jī)熱力過(guò)程進(jìn)行理論分析后，提出了提高內(nèi)燃機(jī)效率的要求。隨后的1876年，德國(guó)發(fā)明家尼古拉斯·奧托（Otto）運(yùn)用羅沙的原理，創(chuàng)制成功第一臺(tái)往復(fù)活塞式、單缸、臥式、3.2千瓦（4.4馬力）的四沖程內(nèi)燃機(jī)，轉(zhuǎn)速為156.7轉(zhuǎn)/分，壓縮比為2.66，熱效率達(dá)到14%。這在當(dāng)時(shí)，無(wú)論是功率還是熱效率都是最高的。

直到1883年，德國(guó)戴姆勒（Daimler）公司制造成功了第一臺(tái)立式汽油機(jī)。100多年以來(lái)，內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生大的變化，但隨著材料工藝及電氣化時(shí)代的到來(lái)，讓內(nèi)燃機(jī)的效率、動(dòng)力、排放一直在進(jìn)步。

當(dāng)大部分人認(rèn)為功率、扭矩越高，才能展示一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水準(zhǔn)時(shí)，豐田在去年宣布：自家發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率達(dá)到了40%（混合動(dòng)力版為41%），為目前量產(chǎn)汽油機(jī)的“全球最高水平”。很多人對(duì)此感到新鮮和疑惑：為什么“熱效率”一詞最近總是頻繁出現(xiàn)？

比馬力更為重要的指標(biāo)

其實(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率不是什么新鮮概念，相反，它是比功率、扭矩更基礎(chǔ)的一個(gè)概念。從1862年羅沙對(duì)內(nèi)燃機(jī)提出的要求就可以看出，“熱效率”是業(yè)界衡量發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。

目前市面上的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率大多在33%到37%之間，像豐田的40%（混合動(dòng)力版為41%）的熱效率值，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出行業(yè)平均水平。其實(shí)，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率這件事上，在日本已經(jīng)不光是某個(gè)汽車公司的目標(biāo)了，而是早已上升到其“國(guó)家戰(zhàn)略”層面，并設(shè)立了由豐田、本田、日產(chǎn)、鈴木等八家車企和一家研究所共同組成的“汽車內(nèi)燃機(jī)研究協(xié)會(huì)（AICE）”。

再加上日本東京大學(xué)、早稻田大學(xué)等一流大學(xué)的參與，讓“提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率”這件事，已經(jīng)成了“廠商、高校、政府”結(jié)合的國(guó)家層面的戰(zhàn)略性行動(dòng)。

在汽車領(lǐng)域，占有一席之地的日本汽車廠商都選擇了“抱團(tuán)取暖”，到底這個(gè)被日本人這么重視的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率能代表什么？

中國(guó)品牌毫不示弱

內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，是把燃油燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能與燃油燃燒產(chǎn)生的能量之間的比例，就是所謂發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不可能將所有熱能全部轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，燃油在氣缸內(nèi)爆燃，推動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，活塞再通過(guò)連桿，帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，汽車的動(dòng)力正是來(lái)源于此。而其余的熱量都白白浪費(fèi)掉了，此外發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還有泵氣損失、機(jī)械損失、排氣損失等額外的消耗，都會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

因此，燃油燃燒產(chǎn)生的熱能，真正能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的目前只有百分之三十幾，大部分都被消耗掉了，所以能達(dá)到40%左右的最大熱效率對(duì)一款汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)已經(jīng)很厲害了。

這種通過(guò)燃料燃燒后釋放出大量熱，進(jìn)而推動(dòng)活塞做功來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)化率，才是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率最基礎(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)，像功率、扭矩這些參數(shù)，都是建立在這一數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上。之所以日本把發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率放到這么高的位置上去研究，道理正是如此。

從世界范圍內(nèi)來(lái)看，目前豐田的2.5升Dynamic Force系列汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在自然吸氣領(lǐng)域?yàn)椤笆澜缰睢?。而增壓型發(fā)動(dòng)機(jī)要避免發(fā)生爆震，設(shè)定了較低的壓縮比，因此本田的1.5T（L15B）系列發(fā)動(dòng)機(jī)以38%的熱效率排在“增壓界”世界之最。大眾目前的主力發(fā)動(dòng)機(jī)1.4T（EA211），其熱效率是37%，而新的1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率可以達(dá)到37.5%。中國(guó)品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)里，最近也出了位“世界級(jí)”選手。

長(zhǎng)安在不久前的重慶車展上，發(fā)布了基于藍(lán)鯨NE動(dòng)力平臺(tái)的首款發(fā)動(dòng)機(jī)——藍(lán)鯨NE 1.4T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這款即將量產(chǎn)的1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)37.6%的最大熱效率，后期還會(huì)推出40%的升級(jí)版。這樣看來(lái)，長(zhǎng)安的這臺(tái)1.4T完全具備與世界頂尖選手一戰(zhàn)的潛力，這也是目前中國(guó)品牌中熱效率最高的發(fā)動(dòng)機(jī)。

看長(zhǎng)安如何提高熱效率

先來(lái)看看發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，熱能是怎么丟掉的。首先，汽油在氣缸內(nèi)不能完全燃燒，導(dǎo)致燃燒不充分，結(jié)果就是有一部分汽油的能量并沒(méi)有轉(zhuǎn)化成熱能。所以最直接有效的方式就是提高燃燒效率，其次就是改善進(jìn)氣和排氣，減少進(jìn)排氣過(guò)程中造成的能量損失，就是所謂的“泵氣損失”。

從目前長(zhǎng)安披露的資料看，藍(lán)鯨NE 1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)采用博世最新一代的缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，噴射壓力達(dá)到350Bar，這大概比此前主流發(fā)動(dòng)機(jī)高了一倍。更大的噴射壓力讓汽油分子霧化效果更好，結(jié)果就是燃燒效率更高，這樣一來(lái)熱效率自然會(huì)提升。官方稱這一項(xiàng)技術(shù)能讓發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力提升1%-2%，油耗降低1%-3%，并達(dá)到國(guó)六b的顆粒物排放要求，還能降低缸內(nèi)濕壁現(xiàn)象，減少機(jī)油稀釋的風(fēng)險(xiǎn)。

汽油在氣缸內(nèi)燃燒后，只有一小部分熱能轉(zhuǎn)化成發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，大部分都浪費(fèi)掉了。最直觀的浪費(fèi)，是排氣時(shí)通過(guò)尾氣管排走了。

為了提升發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)效率，這臺(tái)藍(lán)鯨NE 1.4T使用了集成式排氣歧管。為了有效合理地利用廢氣，減小排氣損失，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還使用了雙渦管電控渦輪增壓，同時(shí)有效降低渦輪遲滯，使NE發(fā)動(dòng)機(jī)在1250轉(zhuǎn)即可達(dá)到峰值扭矩，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)力響應(yīng)。

同時(shí)，渦輪增壓的進(jìn)氣方式會(huì)讓發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能有很大提升。但弊端同樣明顯，比如，進(jìn)氣溫度相比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)要高一些，為了降低進(jìn)氣溫度，一般都加入中冷器來(lái)降溫。藍(lán)鯨NE 1.4T發(fā)動(dòng)機(jī)采用了更好的水冷式中冷器，“水冷”加“短進(jìn)氣管路”，在降低“泵氣損失”和改善燃燒方面有著顯著效果。官方稱在夏季比風(fēng)冷式中冷器降低氣溫10-15℃，相應(yīng)的動(dòng)力性會(huì)提升3-5%，油耗降低2-10%。

再配合由舍弗勒提供的VVT執(zhí)行器，讓發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸相位調(diào)節(jié)速度提升175%。更快的氣門正時(shí)調(diào)節(jié)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率進(jìn)一步提升。

具目前官方透露的資料來(lái)看，這臺(tái)基于藍(lán)鯨NE動(dòng)力平臺(tái)下的藍(lán)鯨NE 1.4T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在熱效率上給了我們很大驚喜，現(xiàn)在熱效率已經(jīng)達(dá)到37.6%，后期還會(huì)推出40%的升級(jí)版。如果下一代發(fā)動(dòng)機(jī)再加入一些技術(shù)，中國(guó)品牌發(fā)動(dòng)機(jī)把熱效率提升至50%是不是指日可待？

寫在最后

曾記得，一些全球重要零部件供應(yīng)商在某些跨國(guó)汽車巨頭的操縱之下，曾對(duì)中國(guó)品牌汽車搞過(guò)“技術(shù)封鎖”，比如：某知名渦輪增壓器供應(yīng)商就在某巨頭之下，曾拒絕向某中國(guó)品牌提供渦輪增壓器。時(shí)過(guò)境遷，中國(guó)品牌汽車迅速成長(zhǎng)，在行業(yè)中的話語(yǔ)權(quán)也不斷提升，那些全球零部件巨頭現(xiàn)如今的態(tài)度卻來(lái)了個(gè)180度掉轉(zhuǎn)，可謂自擺烏龍。

打鐵還需自身硬，我們能期待的，就是中國(guó)汽車品牌自主研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)，能早日站在世界一流發(fā)動(dòng)機(jī)的舞臺(tái)上。