来自18个国家的工程师说：发动机越“热”越出色

说起内燃机的出现，可以追溯到150多年前的1860年。经过科学家们的不断完善，这种利用燃烧压力推动活塞作功的动力来源形式，已经得到了广泛应用。汽车业、农业机械、工程机械、船舶以及某些小型飞机也都由内燃机作为动力来源。而最初的内燃机的热效率不到5%，功率也不超过6千瓦。

两年后也就是1862年，法国科学家罗沙对内燃机热力过程进行理论分析后，提出了提高内燃机效率的要求。随后的1876年，德国发明家尼古拉斯·奥托（Otto）运用罗沙的原理，创制成功第一台往复活塞式、单缸、卧式、3.2千瓦（4.4马力）的四冲程内燃机，转速为156.7转/分，压缩比为2.66，热效率达到14%。这在当时，无论是功率还是热效率都是最高的。

直到1883年，德国戴姆勒（Daimler）公司制造成功了第一台立式汽油机。100多年以来，内燃机结构并没有发生大的变化，但随着材料工艺及电气化时代的到来，让内燃机的效率、动力、排放一直在进步。

当大部分人认为功率、扭矩越高，才能展示一台发动机的技术水准时，丰田在去年宣布：自家发动机的热效率达到了40%（混合动力版为41%），为目前量产汽油机的“全球最高水平”。很多人对此感到新鲜和疑惑：为什么“热效率”一词最近总是频繁出现？

比马力更为重要的指标

其实，发动机热效率不是什么新鲜概念，相反，它是比功率、扭矩更基础的一个概念。从1862年罗沙对内燃机提出的要求就可以看出，“热效率”是业界衡量发动机技术水平的一个重要数据。

目前市面上的发动机热效率大多在33%到37%之间，像丰田的40%（混合动力版为41%）的热效率值，已经远远高出行业平均水平。其实，在提高发动机燃烧效率这件事上，在日本已经不光是某个汽车公司的目标了，而是早已上升到其“国家战略”层面，并设立了由丰田、本田、日产、铃木等八家车企和一家研究所共同组成的“汽车内燃机研究协会（AICE）”。

再加上日本东京大学、早稻田大学等一流大学的参与，让“提升发动机热效率”这件事，已经成了“厂商、高校、政府”结合的国家层面的战略性行动。

在汽车领域，占有一席之地的日本汽车厂商都选择了“抱团取暖”，到底这个被日本人这么重视的发动机热效率能代表什么？

中国品牌毫不示弱

内燃发动机的工作原理，是把燃油燃烧产生的热量转化为机械能，转化成的机械能与燃油燃烧产生的能量之间的比例，就是所谓发动机的热效率。一台发动机不可能将所有热能全部转换为机械能，燃油在气缸内爆燃，推动活塞上下运动，活塞再通过连杆，带动曲轴转动起来，汽车的动力正是来源于此。而其余的热量都白白浪费掉了，此外发动机运转时还有泵气损失、机械损失、排气损失等额外的消耗，都会降低发动机的热效率。

因此，燃油燃烧产生的热能，真正能转化成机械能的目前只有百分之三十几，大部分都被消耗掉了，所以能达到40%左右的最大热效率对一款汽油发动机来说已经很厉害了。

这种通过燃料燃烧后释放出大量热，进而推动活塞做功来驱动汽车的能量转化率，才是衡量发动机运转效率最基础的一个数据，像功率、扭矩这些参数，都是建立在这一数据基础之上。之所以日本把发动机的热效率放到这么高的位置上去研究，道理正是如此。

从世界范围内来看，目前丰田的2.5升Dynamic Force系列汽油发动机在自然吸气领域为“世界之最”。而增压型发动机要避免发生爆震，设定了较低的压缩比，因此本田的1.5T（L15B）系列发动机以38%的热效率排在“增压界”世界之最。大众目前的主力发动机1.4T（EA211），其热效率是37%，而新的1.5T发动机热效率可以达到37.5%。中国品牌的发动机里，最近也出了位“世界级”选手。

长安在不久前的重庆车展上，发布了基于蓝鲸NE动力平台的首款发动机——蓝鲸NE 1.4T涡轮增压发动机，这款即将量产的1.4T发动机可以实现37.6%的最大热效率，后期还会推出40%的升级版。这样看来，长安的这台1.4T完全具备与世界顶尖选手一战的潜力，这也是目前中国品牌中热效率最高的发动机。

看长安如何提高热效率

先来看看发动机工作时，热能是怎么丢掉的。首先，汽油在气缸内不能完全燃烧，导致燃烧不充分，结果就是有一部分汽油的能量并没有转化成热能。所以最直接有效的方式就是提高燃烧效率，其次就是改善进气和排气，减少进排气过程中造成的能量损失，就是所谓的“泵气损失”。

从目前长安披露的资料看，蓝鲸NE 1.4T发动机采用博世最新一代的缸内直喷系统，喷射压力达到350Bar，这大概比此前主流发动机高了一倍。更大的喷射压力让汽油分子雾化效果更好，结果就是燃烧效率更高，这样一来热效率自然会提升。官方称这一项技术能让发动机的动力提升1%-2%，油耗降低1%-3%，并达到国六b的颗粒物排放要求，还能降低缸内湿壁现象，减少机油稀释的风险。

汽油在气缸内燃烧后，只有一小部分热能转化成发动机曲轴转动的机械能，大部分都浪费掉了。最直观的浪费，是排气时通过尾气管排走了。

为了提升发动机暖机效率，这台蓝鲸NE 1.4T使用了集成式排气歧管。为了有效合理地利用废气，减小排气损失，这台发动机还使用了双涡管电控涡轮增压，同时有效降低涡轮迟滞，使NE发动机在1250转即可达到峰值扭矩，实现快速动力响应。

同时，涡轮增压的进气方式会让发动机的动力性能有很大提升。但弊端同样明显，比如，进气温度相比自然吸气发动机要高一些，为了降低进气温度，一般都加入中冷器来降温。蓝鲸NE 1.4T发动机采用了更好的水冷式中冷器，“水冷”加“短进气管路”，在降低“泵气损失”和改善燃烧方面有着显著效果。官方称在夏季比风冷式中冷器降低气温10-15℃，相应的动力性会提升3-5%，油耗降低2-10%。

再配合由舍弗勒提供的VVT执行器，让发动机凸轮轴相位调节速度提升175%。更快的气门正时调节，让发动机的燃烧效率进一步提升。

具目前官方透露的资料来看，这台基于蓝鲸NE动力平台下的蓝鲸NE 1.4T涡轮增压发动机在热效率上给了我们很大惊喜，现在热效率已经达到37.6%，后期还会推出40%的升级版。如果下一代发动机再加入一些技术，中国品牌发动机把热效率提升至50%是不是指日可待？

写在最后

曾记得，一些全球重要零部件供应商在某些跨国汽车巨头的操纵之下，曾对中国品牌汽车搞过“技术封锁”，比如：某知名涡轮增压器供应商就在某巨头之下，曾拒绝向某中国品牌提供涡轮增压器。时过境迁，中国品牌汽车迅速成长，在行业中的话语权也不断提升，那些全球零部件巨头现如今的态度却来了个180度掉转，可谓自摆乌龙。

打铁还需自身硬，我们能期待的，就是中国汽车品牌自主研发的发动机，能早日站在世界一流发动机的舞台上。