汽油发动机热效率50有多难_汽油发动机热效能

2024-08-29 14:55:05

1.如热效率最高的丰田发动机能达到41%，那么来到100%会怎样？

2.在发动机的发展史上，有哪些技术大幅提高了

3.汽车发动机的热效率如果能达到100%，会有什么样的后果？

4.热效率达到40%，是否就可以说是一台好车？

5.热效率最高的5款国产发动机，奇瑞只能垫底？

6.谁说中国人造不出好发动机？全球热效率第一的发动机，中国造！

汽油发动机热效率50有多难_汽油发动机热效能

一．柴油机的主要特点

（1）有能量密度高（大型低速增压柴油机的有效热效率已超过50%），燃油消耗率低，这对节约能源和提高经济效益都很重要。

（2）好的燃油经济性；

（3）温室效应气体排放少，其二氧化碳的排放量比汽油机大约低30-35%，但废气中含有害成分（NO，颗粒物等）较多，噪声较大，在环境环抱方面已引起重视。

（4）功率和转速范围很大（功率1—65580KW，转速54—5000r/min），因此应用领域宽

（5）结构较复杂，零部件材料和工艺要求较高，制造成本较高，与汽油机相比质量较大。

（6）新技术（电子控制，增压，废气再循环，新材料）应用多，发展快。产品研制开发和生产装备的投资大，属于技术密集和资金密集性产品。

二．柴油机原理简介

柴油机所用燃料是柴油，起评价的指标是：

1. 发火性：评价柴油的自燃能力，用十六烷值来表示。

2. 蒸发性

3. 粘度：燃料流动性的尺度。

4. 凝点：柴油开始失去流动性的温度

在结构方面，柴油发动机与汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个“压燃”一个“点燃”，就是两者的根本区别点。

汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终了时直接喷注入气缸，在压缩空气中被压燃作功。

这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属件组成。

柴油机燃料输送的简单过程是：输油泵将柴油送到滤清器，过滤后进入喷油泵（为了保证充足的燃料并保持一定的压力，要求输油泵的供油量比喷油泵的需要量要大得多，多余的柴油就经低压管回到油箱，其它部分柴油被喷油泵压缩至高压）经过高压油管进入喷油器直接喷入气缸燃烧室中压燃。

为了柴油机能在怠速稳定工作和限制柴油机超速，在喷油泵上还带有调速器。喷油泵是柴油机燃料供给系统中最精密的部件，它的作用就是根据柴油机工况的变化调节柴油量，并提高柴油压力，按规定的时间与规律将柴油供给喷油器。

三．柴油机新技术

高压共轨电子控制燃油喷射技术简介

传统的柴油机存在着供油不精确的问题，解决的办法是用电子控制燃油喷射的技术。与汽油机相比柴油机的电子控制燃油喷射系统有很多相同之处，在整机电脑管理方面两者基本相同，但因柴油机的喷射系统形式多样，电控系统的硬件也呈多样形式，同时柴油机需要对油量、定时、喷油压力、喷油路等多参数进行综合控制，其软件的难度也大于汽油机。

第一代柴油机电控燃油喷射系统也称位置控制系统，它用电子伺服机构代替调速器控制供油滑套位置以实现供油量的调整，这类技术已发展到了可以同时控制定时和预喷射的 TICS 系统。

第二代系统也称时间控制系统，其特点是供油仍维持传统的脉动式柱塞泵油方式，但油量和定时的调节则由电脑控制的强力快速响应电磁阀的开闭时刻所决定。

第三代也称为直接数控系统，它完全脱开了传统的油泵分缸燃油供应方式，通过共轨压力和喷油压力／时间的综合控制，实现各种复杂的供油回路和特性。强力快速线形响应电磁阀是各种系统共同的技术难点。

因柴油机的喷射系统形式多样，国外柴油机的电控系统也形式多样，有直列泵和分配泵的可变预行程 TICS 系统，有基于时间控制泵喷嘴系统，有蓄压共轨系统和高压共轨系统等。各种技术方案都在原有的基础上发展，但高压共轨系统是总的发展方向。

共轨式电控燃油喷射技术的原理

共轨式电控燃油喷射技术通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到每个喷油器，并借助于集成在每个喷油器上的高速电磁开关阀的开启与闭合，定时、定量地控制喷油器喷射至柴油机燃烧室的油量，从而保证柴油机达到最佳的燃烧比和良好的雾化，以及最佳的点火时间、足够的点火能量和最少的污染排放。

其主要由电控单元、高压油泵、共轨管、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨，高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元从预设的 map 图中确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。

现在该项新技术已开始在国外以柴油机提供动力的汽车上投入使用。这是世界汽车工业为满足日益严格的废气排放标准的必然趋势。

共轨式电控燃油喷射技术的特点与现状

柴油机共轨式电控燃油喷射技术是一种全新的技术，因为它集成了计算机控制技术、现代传感检测技术以及先进的喷油结构于一身。该技术的主要特点是：

1. 用先进的电子控制装置及配有高速电磁开关阀；

2. 用共轨方式供油；

3. 高速电磁开关阀频响高，控制灵活；

4. 系统结构移植方便，适应范围宽。

这一技术的研究与开发热点在于：

（ 1 ）如何解决高压共轨系统的恒高压密封问题；

（ 2 ）如何解决高压共轨系统轨压力的微小波动所造成的喷油量不均匀问题；

（ 3 ）如何解决高压共轨系统的多 MAP （三维控制数据表）优化问题；

（ 4 ）如何解决微结构、高频响电磁开关阀设计与制造过程中的关键技术问题。

共轨式电控燃油喷射技术对环境保护的促进作用

共轨式燃油喷射技术有助于减少柴油机的尾气排放量，以及改善噪声、燃油消耗等方面的综合性能；它在有利于地球环境保护的同时，也必将促进柴油机工业、汽车工业及与之相关工业的发展。

增压中冷

增压可使柴油机在排量不变，重量增加不大的情况下达到增加输出功率的目的。与相同功率的非增压柴油机相比，增压柴油机不仅体积小，重量轻，功率大，而且还降低了单位功率的成本。因此，增压技术不仅广泛应用在柴油机上，而且还推广到汽油机，是改善内燃发动机的重要技术手段。

但是事物总有矛盾性，空气压力的提高就是空气密度的提高，空气密度的提高必然会使空气温度也同时增高，这如同给轮胎打气时泵会发热一样。发动机涡轮增压器的出风口温度也会随着压力增大而升高，温度提高反过来会限制空气密度的提高，要进一步提高空气密度就要降低增压空气的温度。据实验显示，在相同的空燃比条件下，增压空气温度每下降10摄氏度，柴油机功率能提高3%－5%，还能降低排放中的氮氧化合物（NOx），改善发动机的低速性能。因此，也就产生了中间冷却技术。

柴油机中间冷却技术的类型分两种，一种是利用柴油机的循环冷却水对中冷器进行冷却，另一种是利用散热器冷却，也就是用外界空气冷却。当利用冷却水冷却时，需要添置一个独立循环水的系统才能达到较好的冷却效果，这种方式成本较高而且机构复杂。因此，汽车柴油机大都用空气冷却式中冷器。

空气冷却式中冷器利用管道将压缩空气通到一个散热器中，利用风扇提供的冷却空气强行冷却。空气冷却式中冷器可以安装在发动机水箱的前面、旁边或者另外安装在一个独立的位置上，它的波形铝制散热片和管道与发动机水箱结构相似，热传导效率高，可将增压空气的温度冷却到50至60摄氏度。

中间冷却技术不是一项简单的技术，过热无效果白费工夫，过冷在进气管中形成冷凝水会弄巧成拙。因此要将中冷器和涡轮增压器进行精确的匹配，使得压缩空气达到要求的冷却温度。

柴油机发展展望

柴油机的大功率，低排放，良好的电子控制等显著优点将使柴油发动机在新的时代有长足的发展。现在全球各大厂商正致力于新型绿色环保柴油机的研发，在NO和颗粒物的排放方面将得到近一步改善。而起关键是在燃油的精确配置和废气的后置处理，各多的电子新科技将运用到新一带柴油机上。而且在混合动力方面柴油机也有起应用特点，高扭矩配合电动汽车的快速响应和0排放，将是一种很不错的选择。

如热效率最高的丰田发动机能达到41%，那么来到100%会怎样？

在中国市场，柴油发动机搭载在家用轿车上不多，但是在欧美国家柴油发动机是一个很普遍的机器，主要由于其出色的节能性以及强悍的扭矩得到不少消费者的喜爱。大扭矩，意味着车辆不需要特别高的转速就能得到不错的马力输出，对于日常用车来说有一定帮助，在车辆加速时不需要降挡就可以获得足够的加速度，降低了因为变速箱带来的不利影响。

压缩比

柴油机的压缩比会比汽油机的压缩比更高，而内燃机的压缩比更高，其做工的效率也会更高。柴油机比汽油机压缩比更高其中的原因是因为柴油发动机压缩时只有空气在进行压缩，即便是有很高的压缩比，也不会产生提前爆燃的情况，并且柴油机是依靠压缩空气本身的温度将喷射进去的燃油瞬间点燃，所以柴油机需要把空气压缩到柴油的自燃温度以上。

汽油机压缩的是混合气，理想情况下是压缩到一定程度后通过火花塞点燃混合气，不能将其压缩到那么高的温度，所以汽油机不会过多压缩混合气，以确保温度不会过高，而柴油机则需要更多的压缩来提升温度。压缩比的大小直接关系到发动机的效率和扭矩，所以更高压缩比的柴油机能够输出更大的扭矩。

燃烧速度

我们都知道，汽油机是通过火花塞点燃混合气，火焰以火花为中心传播开来，将所有的混合气燃尽，而柴油机是几乎在柴油被喷射进燃烧室的瞬间就被点燃了，所以能在更短时间内完全燃烧。

观察活塞运动可以发现，汽油机的活塞在混合气燃烧完之前已经下行了相当长的距离，而柴油机的活塞在燃油完全燃烧前只移动了很小的距离，这样的结果就是柴油机的燃烧火焰有更多的时间在推动活塞下行，转化为更多的有用功和更大的扭矩。而汽油机上，如果活塞在远离上止点后还有燃烧在发生，而这部分火焰就只能推动活塞很短的距离，如果更靠近上止点，就可以推动活塞运行更长的距离。所以汽油机如果拥有柴油机的瞬燃特性也能最大化扭矩输出。

缸径行程比

事实上柴油机更倾向于长行程小缸径，汽油机则更倾向于大缸径短行程，因为扭矩即力x距离，所以在柴油机应用中，不但有更大的力，还有更长的距离（更长的曲轴曲柄）来放大这个力，最终下来这些都转化为更大的扭矩。

举个例子，如有两台0.6L的单缸发动机，柴油机缸径为80mm，行程120mm；汽油机缸径为100mm，行程80mm，排量都为0.6L，但是柴油机的行程长的多。

值得一提的是，因为柴油机的燃烧速度要快得多，所以燃烧发生的时机并不在最佳的曲轴角度，所以长行程对于制造更多的扭矩有明显帮助。更重要的是柴油机有着更高的压缩比，配合瞬间燃烧和涡轮增压等才是影响柴油机扭矩高的原因。

更长的行程限制了柴油机的转速，因为如果行程更长，相同转速下活塞就要移动得更快，以上文的参数为例，设转速在3000rpm，120mm行程的柴油机活塞平均速度为12m/s，这这个活塞平均速度对应80mm行程的汽油机转速为4500rpm。所以两台发动机的活塞平均速度一样，但是汽油机的转速要高得多。

柴油机更适合涡轮增压

柴油机的零部件强度更高，铸铁缸体、活塞、连杆、曲轴的强度很高，这些会使发动机更加笨重，但也可以承受更大的扭矩。

柴油机另外一个特性是稀薄燃烧，柴油机的空燃比可以达到18:1~70:1之间，通过稀薄燃烧，就会有更多的空气可以用于膨胀做有效功，因此发动机的效率会更高，达到这种效果就需要涡轮增压器的帮助，使用涡轮尽可能压入更多的空气进行高效的燃烧。

同时，柴油机的泵气损失也比汽油机小，因为柴油机不需要节气门，或者说有一个几乎常开到最大的节气门。相反，汽油机的空燃比范围就小得多，同时增压值也不会太大，因为原厂的汽油机并不像柴油机那样设计得能承受很大的增压值。总的来说，更大的增压值、更多的燃油就等于更大的马力，也就拥有更大的扭矩。

柴油的能量密度大

相同体积的燃油，无论是1L柴油还是1L汽油，柴油大约比汽油多10-15%的能量，所以喷射同样多的燃油，柴油会制造更多的能量，也就是更多的扭矩。

美国威斯康辛大学有过一个研究，通过柴油和汽油混合达到60%热效率的发动机，不过这是在实验室条件下达成。主要是因为柴油和汽油的燃烧速度不同，通过歧管喷射汽油，随后通过缸内直喷喷射柴油，再通过柴油引燃汽油的方式来做功，低负载情况下汽油用量较少，使用更多柴油，而在高负载情况下汽油和柴油的比例最高可达9：1。

这种技术首先排放很低，几乎不会产生氮氧化物，同时由于进行了提前喷射进行混合，充分混合的柴油并不容易产生颗粒物；此外，虽然使用了柴油，但是这种发动机可以在不安装尾气处理装置满足2010年EPA排放法规，所以在排气处理上会比传统柴油机更有优势。

但由于需要有两种燃油，所以需要有两套燃油装置，这是这种发动机不足的地方。同时如果想要达到60%的热效率，就必须停止对活塞的冷却，但这样对于零部件的耐用程度是一种考验，也是以后量产需要解决的地方。

这种发动机的优点同样在热效率上，根据了解，最大热效率可达55%，不过其做功形式跟传统柴油发动机有所区别，这种发动机使用对向燃烧室的设计，这种发动机有achates power研发。

最早的对向活塞发动机要追溯到19世纪末期，被用在船、飞机、潜艇、坦克、火车等交通工具上，劳斯莱斯甚至在1950年代开发了用于军事用途的对向活塞发动机。

对向活塞发动机的活塞区别于普通发动机，它的活塞是对向运动的，在上止点相遇，之后分别开始做功，这种发动机是两冲程发动机，这意味着每当活塞在中间相遇的时候就开始做功，所以不需要四冲程发动机的换气冲程。

这个发动机的基本工作原理的很简单的，当活塞到达下止点时，新鲜的空气从气缸下面的进气口进入气缸，燃烧后的气体从气缸顶部的排气口排出，之后两个活塞相互靠近，在接近中点之前柴油会被直接喷入气缸，每个气缸有两个对向安装的喷油嘴。燃烧开始后将活塞分离，之后整个循环不断重复，上面的活塞和下面的活塞各自使用一根独立的曲轴，两根曲轴通过齿轮结合在一起，作为一根轴输出动力。

使用两根曲轴看似很复杂，实际上这个发动机没有气门结构，意味着没有凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧甚至连气缸缸头都没有。举个例子，一台2.7L 3气缸的这种高电脑挂机可以输出270匹马力，650N·m的扭矩。

首先，没有了缸头，燃烧后炙热气体接触的面积更小，相比起燃烧室的面积，接触面积减少了很多，相对于把热量传递给缸头，它的热量传递给了两侧对向的活塞，这意味着有更多的热量被用于做功，并且把整个气缸的运动距离分给了两个活塞，这使得冲程缸径比很大，并且活塞的运动速度很低，这就使得能量的利用率更高。

此外，两侧活塞顶部的燃烧室能设计得非常理想，这样空气和燃油混合得更快，燃烧速度也就更快；这台两冲程发动机由机械增压来控制进气压力，并且还有涡轮增压的双增压结构，进气孔和排气孔被设计得最有利于扫气，排气口会首先打开，让燃烧后的高温高压气体排出，当气缸内压力降低，进气口打开，新鲜空气进入气缸将剩余的废气排出，进排气口在活塞向中心运动时关闭，会有少量的废气剩余。

从效率角度来讲，这是最理想的配置，如果只有两个气缸，供给涡轮的气流就会有很大的真空期，会降低整体的效率，尤其是低转速、低负载时，没有足够的排气气流去推动涡轮。如果是四个气缸，一个气缸的排气口打开时间和另外一个气缸的进气口打开时间就会有过多重合，这就会让气缸内剩余的废气变多，降低扫气效率，最终同样会降低整体效率。

当然，这不能说明这种发动机不能使用其他的布局，2、3、4、5缸都是可以的，achates也在开发一种以性能为目标的四缸发动机，但是在效率角度来讲，三缸是最理想的。说到效率，测试数据显示在很宽泛的负载条件下，发动机输出热效率都能处于40%以上，最大热效率达到46%，气缸内热效率在负载测试下都没有低于51%，所以这个发动机的优势不仅仅是最大热效率很高，而且具有非常宽泛的转速和负载下都能有非常高的热效率。在2012年就达到了SAE一项2018年的研究报告中，使用三缸对向活塞柴油机达到了55%的最大热效率。

在2017年底特律车展上，有9家主机厂成为了这种该发动机的研发参与伙伴，如今只有有一家已经开始实验生产这种对向活塞发动机了。但是由于这是两冲程发动机，在环保上会有明显的劣势，因为两冲程发动机的机油是参与燃烧的，在日益严格的环保法规限制下，必然会遭受毁灭性打击。此外，由于没有配气机构，所以进排气口的位置、高度都会影响着发动机的进排气相位，同时直接影响发动机的性能，同时不同拥有可变气门技术，所以难以满足在任何工况下的效率、动力表现。

以上，就是柴油发动机比汽油发动机优胜之处，但想要柴油发动机在中国能够普及，油品质量必须先提高，只有拥有良好的配套设施，发动机才能出色发挥实力，而这一点是我国的短板。混合燃烧发动机拥有出色的热效率表现，但是由于需要两套燃油加注系统，不利于量产车型的使用；对向活塞发动机也是如此，热效率高，但发动机的震动，各个工况下的输出、排放是否能达到量产化标准，还需要厂家们继续努力。

在发动机的发展史上，有哪些技术大幅提高了

丰田发动机非常先进，可以说是最先进的，但提高热效率并不容易，因为能量是守恒的。同时，我们知道当燃料燃烧时，首先是排放热尾气，这是一个很大的损失，然后燃烧不足，发动机是四个冲程，三个冲程是无用的空转，它仍然会失去能量，所以热效率不能达到100%，一半以上可能很小。汽车发动机更努力，还有一辆日本马自达汽车，它也非常专注于发动机的追求，当然，丰田和马自达也有合作，包括汽车发动机。热效率达到100%。你开玩笑吗？这是不可能的。无论未来技术如何发展，无论发生多么不可思议，都不可能达到100%的热效率。100%热效率，意思就是汽油能量全部转化为车辆动能，中间没有任何能量损耗，我想说的是，作为一个资深机械人，我可以负责人的告诉你，所有的机械结构件都有能量损耗，立此帖为证。

发动机只是由一堆机械领组件组装而成的成品。基本上不可能实现中间传动机构没有机械损失的难度。同时，会产生热量，必然会有浪费。大部分能量都是通过热传导热传递热辐射传导来浪费的。如果未来能量利用率真的达到100%，当时燃油消耗100公里2-3什么样的新能源汽车还在？一般来说，热效率是指当燃料在发动机中充分燃烧时，将产生的热量转化为机械能并加以利用。这种转换比是我们通常所说的热效率。如果热效率达到100%，则意味着燃烧时不会产生任何热量，通过所有部件时不会产生任何消耗，燃烧时需要充分燃烧。因此，理论上，以目前的技术水平，发动机的热效率达到100%是不可能的。这种热效率的主要作用是什么？我们可以理解，效率越高，发动机功率越强，油耗越低，排放越环保。目前，汽车行业绝大多数汽油发动机的效率比一般保持在30%左右。

超过此值的发动机性能突出，省油环保。比如丰田发动机的热效率是汽车行业第一个能达到最高热效率的品牌。丰田最好的技术曾经只能保证发动机的热效率达到40%左右。后来经过多年的努力，效率达到了41%，被认为是丰田喜大普奔的成就。但最近刚上市的马自达三，在对外宣传中提到，该车型可以将发动机的热效率提高到50%，保持油耗3.3L/100km，有点惊讶。让我们来看看国内品牌发动机的性能。以长安为例。目前最好的发动机是蓝鲸发动机。可以说，它集成了长安目前拥有的最佳技术和燃油经济性。该发动机的最大热效率可达40%以上。同时，它在功率提升和零部件集成技术方面与国际主流品牌相当。

为了产生前进的动力，发动机在工作过程中产生的能量必须通过各部件之间的配合最终提供给车辆驱动力。在这个过程中，当每个部件传递时，能量会产生一定程度的消耗，这是高是低，但车辆最终获得的动力不能是100%。任何车辆制造材料都能承受不同的温度，特别是当发动机燃烧时，它会产生高温。为了控制发动机本身的材料，发动机的冷却系统和发动机工作所需的进排气会产生一些能量消耗。在每个部分，似乎可能消耗的能量并不多，但在一个循环中，能量消耗的比例仍然很大。这就是为什么丰田的热效率比可以达到41%，这曾经是最高的效率比。综上所述，目前汽车行业的技术水平和热效率达到100%是不现实的。虽然新款马3声称热效率比可以达到50%，但没有人知道该车型是否还没有上市，也没有通过专业机构的测试和认证。

汽车发动机的热效率如果能达到100%，会有什么样的后果？

这样的前提下，柯尼塞克找家民用车企来靠走量(但这么说的话找观致貌似找错了呢……)冲淡下技术成本，观致找个牛逼技术来提升提升门面，也算得上是各取所需吧……@_@谢邀~ 当时参加了车展现场活动，而且参加了workshop，（当时录了，这是已经上传的部分观致QamFree发动机技术讲解（part3））。

第三，观致并非第一个与FreeValve公司合作的车企，但是由于观致没有历史包袱，所以才有机会首先将其量产。热效率一般在30%左右，最高的也不到40%。

如果热效率能提高到50%，那就意味着相比现有发动机，能耗可以降低20%-40%！丰田宣布将于2015年内上市的新一代普锐斯所配备的汽油发动机，最高热效率将达到40%，这也是量产汽油发动机的“全球最高值”。至于单位燃油产生的功率是不是大了——单位燃油产生的热量可以看作不变，但是热量转化为发动机的输出功，是随着发动机转速、负荷的不同变化的。

发动机的燃油经济性和整车的燃油经济性不是一回事。

通常自然吸气发动机高效率区域出现在高负荷中高转速，一般城市甚至高速工况都无法在此区域内工作；而增压发动机的万有特性高效率区域可以出现在比自然吸气发动机低负荷低转速的区域，通过合理的传动系统匹配，可以让整车工作在这一区域或者尽可能靠近，从而达到节省燃油的目的。

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1886年被视为汽车的诞生日，那辆奔驰一直为人所津津乐道。但是其动力单元却实在“寒酸”：第一辆“三轮奔驰”搭载的卧式单缸二冲程汽油发动机，最高时速16KM每小时。这就是第一辆汽车的发动机，那时勇敢卡尔奔驰的夫人驾驶这辆奔驰1号上坡还需要儿子推车，当然沿途不停的熄火，转向也不灵，回娘家100公里的路程硬是走了一整天。

四冲程发动机其实早就由德国人奥托研制出来了。但应用的汽车上不得不提戴姆勒，他由于协助奥托研制四冲程发动机的原因而成为了第一个将四冲程发动机装上汽车的人。显然，从四冲程到二冲程是个巨大的进步。四冲程发动机的平衡性与燃烧效率都更加好。如今的汽车发动机技术已经基本全部用的是四冲程技术。而在发动机的基本运行方式确定后，却有人又向传统发出了挑战。

1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。如今转子发动机依然只是马自达一家公司在用，不知道马自达这门独门技术何时能全面开花。

发动机的工作形式确定后，就是发动机技术的完善了，随着时间的推移，好多发动机的经典设计都已经不能满足人们的需求了。

化油器最早诞生于1892年，由美国人杜里埃发明。随着技术的演进，化油器功能愈加完备，直到上个世纪中后期，化油器已经分为五部分：主供油系统、起动系统、怠速系统、大负荷加浓系统（省油器）和加速系统。五部分的作用在于：根据发动机在不同情况下的需要，将汽油气化，并与空气按一定比例混合成可燃混合气，及时适量进入气缸。

化油器的优点有：能够将内燃机的油气比控制在理想的水平上，不论天候、温度，永远进行着一成不变的工作。而且化油器的成本低、可靠度高，维修、保养容易。当然化油器也存在许多弱点：比如，在冷车启动、怠速运转、急加速或低气压环境等，这样固定的供油方式实际上并无法全面满足引擎的运转需求，甚至可能因而产生黑烟、燃烧不全与马力不足等状况。因此，2002年起，中国已经明令禁止销售化油器轿车，此后所有车型都改用电喷发动机。

当然目前在马路上跑的还有化油器式的发动机，随着时间的推移，化油器式发动机将彻底退出历史的舞台。

电喷提供最早出现于1967年，由德国保时捷公司研制的D型电子喷射装置，随后被用在大众等德系轿车上。这种装置是以进气管里面的压力做参数，但是它与化油器相比，仍然存在结构复杂，成本高，不稳

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定的缺点。针对这些缺点，波许公司又开发了一种称为L型电子控制汽油喷射装置，它以进气管内的空气流量做参数，可以直接按照进气流量与发动机转速的关系确定进气量，据此喷射出相应的汽油。这种装置由于设计合理，工作可靠，广泛为欧洲和日本等汽车制造公司所用，并奠定了今天电子控制燃油喷射装置的雏形。

目前为止，电喷系统的行车电脑会随时侦测引擎温度、进气流量、转速变化、震动状况，并依照实际需求调整供油量与点火时间，因此在动力输出、燃油经济与排污表现上可以取得相当不错的平衡。同时为了增加发动机进气量，提高燃油效率，发动机从早期的单点喷射，演化至多点喷射，气门数量从两个增加至五个。目前最先进的当属搭载VVT可变气门技术的电喷发动机。

总体而言，电喷供油系统的最大优点就是燃油供给之控制十分精确，让引擎在任何状态下都能有正确的空燃比，不仅让引擎保持运转顺畅，其废气也能合乎环保法规的规范。然而，电喷供油系统并不是最科学的。由于内燃机构造的先天限制，电喷喷嘴安装在气门旁，只有在气门打开时才能完成油气喷射，因此喷射会受到开合周期的影响，产生延迟，因而影响电脑对喷射时间的控制。不过好在这一问题已经被缸内直喷技术解决了。

近两年，当欧美厂商意识到电喷技术的研发已经进入瓶颈期，于是缸内直喷技术成为了各大厂商的主攻方向。目前市场上备受关注的缸内直喷发动机包括：奥迪FSI缸内直喷发动机、凯迪拉克SIDI双模直喷发动机。

与电喷发动机相比，缸内直喷发动机的喷油嘴被移到了汽缸内部，因此缸内油气的量不会受气门开合的影响，而是直接由电脑自动决定喷油时机与份量，至于气门则仅掌管空气的进入时程，两者则是在进入到汽缸内才进行混合的动作。由于油、气的混合空间、时间都相当短暂，因此缸内直喷系统必须依靠高压将燃油从喷油嘴压入汽缸，以达到高度雾化的效果，从而更好的进行油气混合。

其中混合油气的压缩比越高的发动机，它的动力表现越强大，相应的节能效果越明显。奥迪3.2升FSI缸内直喷发动机的压缩比达到了10.3：1；凯迪拉克3.6升SIDI 双模缸内直喷发动机的压缩比达到了11.3：1。此外，缸内直喷系统的燃烧室、活塞也大多具有特殊的导流槽，以供油气在进入燃烧室后能够产生气旋涡流，来提高混合油气的雾化效果与燃烧效率。

一般而言，应用了缸内直喷技术的发动机要比同排量的多点喷射发动机的峰值功率提升10%至15%，而峰值扭矩能提升5%至10%。这样的提升，可谓是一种质变，而单靠增加气门数量是难以达到这一效果的。

在发动机的工作方式和喷油方式确定后，发动机的进化之路并没有终止，在发动机技术的完善上一代一代的汽车人在做着不懈的努力。有些完善甚至都没办法记录。很显然现在的发动机运转更加平顺了，抖动也不是那么激烈了。燃油经济性也更好了，马力更足了。而这些都是依赖于新技术的运用。为了改善进气就有了：本田的ECVT,丰田的VVT-I,现代的CVVT，通用的DVVT等可变气门正时技术；为了获得更好的空燃比，就有了大众的TFSI分层喷射技术，VIS可变进气道技术，涡轮增压中冷技术等等；为了使环境污染最小在排气管里又增加了氧传感器，三元催化转化器，以及废弃在循环技术。

目前，由于环境污染的恶劣影响，对汽车尾气排放的要求也越来越高，老气的发动机技术淘汰已经成了必然，更多充分利用能源的技术也在不停的研发当中。同时由于全球能源危机的巨大影响，更加节能的新能源技术必将在发动机技术的发展上书写重重的一笔。

热效率达到40%，是否就可以说是一台好车？

什么是热效率？热效率指的是：当燃油在发动机内进行充分燃烧时，将所产生的热量转化成机械能并加以利用。而这个转化比例，也就是我们通常所说到的热效率。如果热效率达到100%，也就意味着在进行燃烧时，不产生任何热量，同时在经过所有零部件时，没有产生任何消耗，而且还要求在燃烧时，必须做到充分燃烧。从理论上来讲，要想发动机的热效率达到100%，以目前的技术水平是根本做不到的。

常见的发动机热效率：

1、蒸汽轮机热效率：4%-8%

2、汽油发动机热效率：25%-35%

3、柴油发动机热效率：35%-45%

发动机的热效率不可能达到100%。原因其一：发动机材质不能接受这么高的温度，发动机都是由金属制造，金属有一定的耐热点，超过一定的温度就会变形，导致零件损毁，所以必须一部分的热能传递给冷却液，也就是散热。

其二：发动机机械运动会损失很大一部分的热量，发动机的核心部件是活塞连杆机构缸体、曲轴，有产生的热能，推动零部件工作输出动力，零件运动摩擦也会损失一定的热量，降低发动机的热效率。

其三：废气排除也会损失热量。发动机的工作原理：进气、燃烧、排气往复不断。排气过程一是损失部分热量，另一部分人呢过转化为动能，推动气体运动。热效率不要说百分之百，41%已经很不容易了，如果50%的马自达创驰蓝天二代实现，那绝对是具有里程碑式的突破。其实发动机也是热机的一种，只要是热机，就不可能达到100%，如果达到了，那么之前所建立的一系列科学认知，一些方面都要打破，这是一件非常可怕的事情。

热效率最高的5款国产发动机，奇瑞只能垫底？

现在不少厂商宣传发动机性能的时候都爱说“热效率”，那么什么是热效率呢？

热效率就是指燃料燃烧时产生的热量转换成机械能的比例。发动机通过燃烧汽油，将化学能转化成热能，热能推动活塞进行运动而产生机械能。由于发动机并非在完全理想的情况下工作，所以实际转化效率并不能达到理想值（100%），初中物理相信大家都学过“热力学第二定律”吧，因为存在摩擦，散热等各种情况，所以热效率达到100%永动机是不存在的。

对于厂家来说，热效率是代表自己的硬实力的，当然是越高越好。

但对于我们普通老百姓来说，热效率还真不一定是越高就是越好。不考虑成本的话，自然是热效率越高汽车越贵咯，?F1的热效率就45%，但又有几个人买得起呢？

目前，市面上已上市的车型中，热效率最高的当属丰田凯美瑞上搭载的Dynamic?Force系列2.5L发动机，热效率高达40~41%，除此之外，丰田C-HR、RAV4荣放，搭载的是丰田旗下的全新的2.0L的自然吸气发动机，热效率也可以达到40%。当然咱们国产品牌也不甘示弱，长安的蓝鲸发动机以及吉利缤越1.5TD发动机都达到了40%的热效率。

时至今日不少车企工程师还在不断想办法提高热效率，目前行业内热效率最高水准是45%，也就是说只有45%的热量被转化为机械能，其余的热量都浪费了。

其实对于汽车发动机来说，能量的损耗是不可避免的。就算给汽车加了满满一箱油，真正变成动力的又有多少呢，甚至连一半都没有，大部分都变成热能损耗了。

一辆车省不省油，最重要的就是它的热效率。同样排量的车型，发动机热效率高的那台车，其燃油经济性就越好。然而?高热效率与强动力输出从本质上说是背道而驰的，要么轻而缓的高效率要么急而促的强动力，以目前的技术水平，很难做到两者得兼。这也就是为什么动力强的发动机热效率不高，而热效率高的发动机动力不强的根本原因。

而且热效率不是一成不变的，是随着发动机的负荷变化而变化的。它是一个区间而不是一个值。通常我们所说的发动机40%热效率指的是最高热效率，它只是在发动机状态最好的时候才有，一般这个最佳状态很短暂也可以说很小，只有很少一部分情况发动机才处于最佳效率区间。

例如凯美瑞2.5L发动机，官方说法是发动机热效率40%，但是根据实际检测数据来说，只有在扭矩输出151-172N·m时才会接近官方数据40%的热效率。当不在这个扭矩范围时，热效率就会马上下跌，由此可见热效率这个东西参考的意义更大，更多的时候只是厂商包装的一个噱头，没有太大实际意义。

另外柴油发动机的强项是省油，汽油发动机得到强项是动力，所以针对不同的发动机会有不同的侧重点。如果你是一个性能控，那给你再高的热效率发动机也是没有太大的意义的。

高热效率发动机是一种趋势，但是各个品牌还是会在动力和油耗之间进行权衡。随着时间的发展，科技的进步，可能在未来会出现高效率+高动力的完美发动机，希望那一天的早点到来。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

谁说中国人造不出好发动机？全球热效率第一的发动机，中国造！

目前量产车中发动机热效率最高的是搭载在海外版马自达3上的那台SkyActiv-X压燃发动机，理论上最大热效率达到43%，有着技术宅之称的马自达终于如愿从丰田手中抢回了第一的位置，捍卫了自己在发动机领域的地位。不过量产车热效率第一的位置恐怕很快就要易主，而这一次不是马自达的老对手丰田、本田，而是很多人口中所谓“不行”的国产发动机。

这事还得从去年6月举行的长城汽车“2019?蜂巢易创新一代动力总成技术发布会”说起，会上长城推出了全新4N20平台发动机的首个量产机型EN01，该发动机热效率达到了38.3%，而升级产品的样机最佳指示热效率为48%。按照规划，长城还将研发热效率高达50%的发动机，比目前量产车中排量前两位的马自达3?SkyActiv-X压燃发动机（43%）和凯美瑞2.5L发动机（41%）热效率都要高。

那么发动机热效率是什么，车企为什么热衷于发动机热效率。

我们知道发动机一个周期包括了吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在做功冲程中，通过燃烧汽缸中的汽油/柴油等，将燃料的化学能转化为热能，然后热能再转化为推动活塞往复运动的机械能，最后通过活塞的往复运动来推动曲轴的转动。而热效率是指发动机中转变为机械能的有效热量与所消耗燃料的总热量的比值。

例如一台发动机的热效率为36%，那么它消耗的燃油中只有36%的能量转化为实际动力，而其他的64%能量因为排气损失、机械损失、冷却损失等等而浪费掉，简单来说你每加100元油，就有64元打了水漂。

听着有些夸张，但事实就是这么残暴，所以理论上，发动机热效率越高，在输出相同动力的情况下消耗的燃油越少，也就越省油。

有人估计会问，发动机热效率既然对油耗这么重要，那车企为什么不加足马力提高它呢？

尼古拉斯·奥托

其实从1860年第一台内燃机诞生以来，科学家就就尝试着各种努力去提高发动机热效率。从最早煤气机不到5%的热效率到1876年尼古拉斯·奥托提出的四冲程内燃机（汽油机），热效率一下子提高到了11%，再到1892年，鲁道夫·迪塞尔提出的压燃式四冲程内燃机（柴油机），热效率再次提高了一倍。

而到现在喷油器、油泵、缸内直喷、米勒循环、可变气门正时（VVT）、可变凸轮机构（VCS）、高压缩比、发动机管理系统等先进技术的运用，都和提高发动机热效率有关。所以有人说发动机的发展史就是热效率的发展史。

14RT-flex96C船用柴油机

不过从160年的内燃机发展史来看，热效率的提升似乎很慢，从最开始的5%左右到目前热效率最高内燃机——14RT-flex96C船用柴油机，其最高热效率也不过55%，160年来只增长了11倍，相比电脑性能每隔18-24个月便会增加一倍的速度来看，简直小巫见大巫。

SkyActiv-X压燃发动机

而四冲程的汽油发动机热效率的提升就更慢了，从1876年的11%到目前汽油发动机热效率普遍不到35%，搭载在马自达3上的那台SkyActiv-X压燃发动机，是目前量产车中热效率最高的汽油发动机，也不过43%。144年来，四冲程汽油发动机热效率提升不到4倍。

所以很多行业人士吐槽发动机热效率每提高1%都非常困难，但就是在如此困难的情况下，有些国产品牌却把发动机热效率做到了38%，而有些甚至有望突破50%。

红旗是去年发展势头最猛的自主品牌车企之一，也是第一个把车卖到500万却还一车难求的国产品牌，而更出人意料的就是红旗的技术。搭载在红旗HS5上的那台2.0T发动机，热效率达到了39%，是目前量产车中，热效率最高的国产发动机。

这台发动机用全铝合金缸体材质，用了350bar缸内直喷、进排气双VVT气门正时系统、热管理模块等技术。其中双VVT技术，可以在压缩阶段通过延迟关闭进气门使部分混合气体溢出气缸外，让发动机的膨胀比大于压缩比，从而提高发动机热效率。

一汽的这台代号CA4GC20TD-32的2.0T发动机最大功率为224马力，最大扭矩为340N·m，目前主要应用在红旗HS5上，将来或将运动在HS7等车型上，成为家族的主力发动机。

在去年6月举行的长城汽车“2019?蜂巢易创新一代动力总成技术发布会”上，长城品牌旗下专注于动力总成和智能研发的蜂巢易创公司推出了全新4N20平台发动机的首个量产机型EN01，该发动机融入米勒循环，在压缩阶段通过延迟关闭进气门使部分混合气体溢出气缸外，膨胀比大于压缩比使得气缸内剩余的气体燃烧更加充分。据悉热效率达到了38.3%，将来新发动机或将替代现款的2.0T发动机。

按照规划，4N20平台发动机还将推出代号为RY29的机型，用低压EGR（废气再循环）和停缸技术，热效率将达到41%；而代号为EY26的机型，用稀薄燃烧、EGR等技术，压缩比达到17:1，据悉热效率将达到50%。而至于这些发动机什么时候落地，买买君还没有得到确切的消息。

作为中国品牌第一阵营的车企，长安向来比较注重自主研发，拥有着国产品牌首个动力模块化平台——蓝鲸NE动力平台，该平台是长安中小排量模块化平台，可覆盖1.0-1.8L不同排量的发动机，零件通用率达到98%，并且兼容48V轻混、PHEV插电混动以及乙醇燃料。

而搭载在逸动蓝鲸版和CS35?PLUS蓝鲸版上的那台蓝鲸1.4T发动机，则是蓝鲸NE动力平台的首款产品。发动机用了350bar高压燃油直喷、可变排量机油泵、双VVT可变气门正时等技术，发动机最大功率为158马力，最大扭矩为260牛·米，热效率能够达到38%。

按照规划，蓝鲸NE动力平台还将推出一台1.5T发动机，其发动机热效率将达到40%，未来该发动机或将替代CS55?PLUS上的那台1.5T发动机。

广汽第三代2.0T发动机热效率同样达到38%，与长安蓝鲸1.4T并列国产量产发动机热效率第三名。

这款代号为4B20J1的2.0T发动机是广汽G平台下的第三代涡轮增压直喷发动机，相比第二代2.0T发动机保守求稳的做法，第三代加入了350bar高压燃油直喷、双涡管单涡轮、进排气双VVT等先进技术。发动机最大功率达到252马力，最大扭矩达到390牛·米，相比第二代发动机分别提升51马力和70牛·米。

奇瑞被称为中国的技术宅，在建厂初期就在走上了自主研发的道路，路途虽然充满荆棘，但却积累了丰富的经验和技术，并且打造出了当时国内热效率最高的国产发动机——ACTECO?1.6TGDI发动机，其热效率达到了37.1%。

奇瑞的这台1.6T发动机家族的第三代产品，用缸内直喷技术，搭载了奇瑞最新的iHEC燃烧系统，通过高强度进气系统、200bar高压供油系统，90毫米高能点火系统、第三代智能控制系统等技术来实现高热效率。

目前搭载这台1.6TGDI发动机的车型包括星途TX、瑞虎8、星途LX等，主要是奇瑞品牌旗下的高端车型。

理论上发动机热效率越高越省油，但是发动机热效率是随着发动机负荷变化而变化，其最高热效率只是在发动机状态最好的时候才会出现。

我们以凯美瑞的2.5L发动机为例，官方声称最高热效率达到40%，在SkyActiv-X压燃发动机没面世之前，是世界上量产车型中，热效率最高的发动机。我们从实车数据来看，只有当发动机转速在1800-2300rpm之间，扭矩在151-172N·m之间，两个条件同时满足时，才接近40%的最高热效率，只要其中任何一个条件不满足，热效率就达不到最高。而在日常的道路环境中，是很难让发动机处于最佳的工作状态（混动除外）。

所以车子是否省油，除了看最高热效率之外，还要看最高值是否持久。另外，影响油耗的因素还有很多，包括驾驶习惯、路况、车重、风阻等等，所以我们在购车时，不能单凭发动机的热效率去判断一款车是否省油。

热效率高的车虽然并不一定省油，但对于厂家来说，能否研发出热效率高的发动机一定程度上代表了厂家的研发能力。我们很欣慰的看到，随着技术的积累和研发的不断投入，国产发动机的热效率不断提高，甚至有了和国外品牌扳手腕的实力。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

众所周知，我国汽车产业发展较晚，在三大件领域缺乏技术积累，其中在发动机领域，国产发动机距离世界先进水平的发动机还有一段距离。因此，很多人便认为，中国人造不出优秀的燃油发动机，但是有一家国内企业却第一个不服。

这家企业前不布了全球首款热效率突破50%的发动机，也是目前全球热效率第一的发动机，这就是潍柴。潍柴在山东济南高调发布了全球首款热效率突破50%（达到了50.26%）的13L车用柴油发动机，并且潍柴对外宣称具备量产能力。

很多人都对潍柴这个名字很陌生，实际上潍柴在柴油机领域的实力非常强，在多缸柴油机行业排名第一，2019年销量约为76.56万台。

我们都知道，柴油发电机本身的热效率就是要比汽油机更高的，因为柴油机可以实现压燃，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多，所以柴油机的热效率一般是34-45％。而潍柴的这台发动机，之所以能够达到超过50%的热效率，主要是取了五种创新技术。

1、协同燃烧技术：通过气道、喷油、燃烧室型线等系统更加巧妙的设计，可以使燃烧室内速度场、浓度场等物理场之间的关系更加和谐，燃烧速度提升30%。

2、协调设计技术：这种技术可以让发动机本体承受更大的燃油压力，强化整体结构，提高压燃比。

3、排气能量分配技术：通过更优化的排气系统设计，提高废气循环的效率，提高涡轮机的效率。

4、分区润滑技术：根据系统各摩擦副的不同特性，分区域有针对性地用了不同的减摩技术，使整体的摩擦降低20%。

5、智能控制技术：利用自主ECU的优势，创造性地开发出一系列更加精准控制的预测模型，使柴油机工作的每一部分区域均能够更加高效。