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

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

直到1883年，德國戴姆勒（Daimler）公司制造成功了第一臺立式汽油機。100多年以來，內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生大的變化，但隨著材料工藝及電氣化時代的到來，讓內(nèi)燃機的效率、動力、排放一直在進步。

當(dāng)大部分人認為功率、扭矩越高，才能展示一臺發(fā)動機的技術(shù)水準時，豐田在去年宣布：自家發(fā)動機的熱效率達到了40%（混合動力版為41%），為目前量產(chǎn)汽油機的“全球最高水平”。很多人對此感到新鮮和疑惑：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，發(fā)動機熱效率不是什么新鮮概念，相反，它是比功率、扭矩更基礎(chǔ)的一個概念。從1862年羅沙對內(nèi)燃機提出的要求就可以看出，“熱效率”是業(yè)界衡量發(fā)動機技術(shù)水平的一個重要數(shù)據(jù)。

目前市面上的發(fā)動機熱效率大多在33%到37%之間，像豐田的40%（混合動力版為41%）的熱效率值，已經(jīng)遠遠高出行業(yè)平均水平。其實，在提高發(fā)動機燃燒效率這件事上，在日本已經(jīng)不光是某個汽車公司的目標(biāo)了，而是早已上升到其“國家戰(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)燃機研究協(xié)會（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)動機熱效率”這件事，已經(jīng)成了“廠商、高校、政府”結(jié)合的國家層面的戰(zhàn)略性行動。

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

中國品牌毫不示弱

內(nèi)燃發(fā)動機的工作原理，是把燃油燃燒產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為機械能，轉(zhuǎn)化成的機械能與燃油燃燒產(chǎn)生的能量之間的比例，就是所謂發(fā)動機的熱效率。一臺發(fā)動機不可能將所有熱能全部轉(zhuǎn)換為機械能，燃油在氣缸內(nèi)爆燃，推動活塞上下運動，活塞再通過連桿，帶動曲軸轉(zhuǎn)動起來，汽車的動力正是來源于此。而其余的熱量都白白浪費掉了，此外發(fā)動機運轉(zhuǎn)時還有泵氣損失、機械損失、排氣損失等額外的消耗，都會降低發(fā)動機的熱效率。

因此，燃油燃燒產(chǎn)生的熱能，真正能轉(zhuǎn)化成機械能的目前只有百分之三十幾，大部分都被消耗掉了，所以能達到40%左右的最大熱效率對一款汽油發(fā)動機來說已經(jīng)很厲害了。

這種通過燃料燃燒后釋放出大量熱，進而推動活塞做功來驅(qū)動汽車的能量轉(zhuǎn)化率，才是衡量發(fā)動機運轉(zhuǎn)效率最基礎(chǔ)的一個數(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)動機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)來看，目前豐田的2.5升Dynamic Force系列汽油發(fā)動機在自然吸氣領(lǐng)域為“世界之最”。而增壓型發(fā)動機要避免發(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)動機以38%的熱效率排在“增壓界”世界之最。大眾目前的主力發(fā)動機1.4T（EA211），其熱效率是37%，而新的1.5T發(fā)動機熱效率可以達到37.5%。中國品牌的發(fā)動機里，最近也出了位“世界級”選手。

長安在不久前的重慶車展上，發(fā)布了基于藍鯨NE動力平臺的首款發(fā)動機——藍鯨NE 1.4T渦輪增壓發(fā)動機，這款即將量產(chǎn)的1.4T發(fā)動機可以實現(xiàn)37.6%的最大熱效率，后期還會推出40%的升級版。這樣看來，長安的這臺1.4T完全具備與世界頂尖選手一戰(zhàn)的潛力，這也是目前中國品牌中熱效率最高的發(fā)動機。

看長安如何提高熱效率

先來看看發(fā)動機工作時，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，其次就是改善進氣和排氣，減少進排氣過程中造成的能量損失，就是所謂的“泵氣損失”。

從目前長安披露的資料看，藍鯨NE 1.4T發(fā)動機采用博世最新一代的缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，噴射壓力達到350Bar，這大概比此前主流發(fā)動機高了一倍。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，這樣一來熱效率自然會提升。官方稱這一項技術(shù)能讓發(fā)動機的動力提升1%-2%，油耗降低1%-3%，并達到國六b的顆粒物排放要求，還能降低缸內(nèi)濕壁現(xiàn)象，減少機油稀釋的風(fēng)險。

汽油在氣缸內(nèi)燃燒后，只有一小部分熱能轉(zhuǎn)化成發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動的機械能，大部分都浪費掉了。最直觀的浪費，是排氣時通過尾氣管排走了。

為了提升發(fā)動機暖機效率，這臺藍鯨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，這臺發(fā)動機還使用了雙渦管電控渦輪增壓，同時有效降低渦輪遲滯，使NE發(fā)動機在1250轉(zhuǎn)即可達到峰值扭矩，實現(xiàn)快速動力響應(yīng)。

同時，渦輪增壓的進氣方式會讓發(fā)動機的動力性能有很大提升。但弊端同樣明顯，比如，進氣溫度相比自然吸氣發(fā)動機要高一些，為了降低進氣溫度，一般都加入中冷器來降溫。藍鯨NE 1.4T發(fā)動機采用了更好的水冷式中冷器，“水冷”加“短進氣管路”，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)的動力性會提升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)動機凸輪軸相位調(diào)節(jié)速度提升175%。更快的氣門正時調(diào)節(jié)，讓發(fā)動機的燃燒效率進一步提升。

具目前官方透露的資料來看，這臺基于藍鯨NE動力平臺下的藍鯨NE 1.4T渦輪增壓發(fā)動機在熱效率上給了我們很大驚喜，現(xiàn)在熱效率已經(jīng)達到37.6%，后期還會推出40%的升級版。如果下一代發(fā)動機再加入一些技術(shù)，中國品牌發(fā)動機把熱效率提升至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)商在某些跨國汽車巨頭的操縱之下，曾對中國品牌汽車搞過“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，曾拒絕向某中國品牌提供渦輪增壓器。時過境遷，中國品牌汽車迅速成長，在行業(yè)中的話語權(quán)也不斷提升，那些全球零部件巨頭現(xiàn)如今的態(tài)度卻來了個180度掉轉(zhuǎn)，可謂自擺烏龍。

打鐵還需自身硬，我們能期待的，就是中國汽車品牌自主研發(fā)的發(fā)動機，能早日站在世界一流發(fā)動機的舞臺上。