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什么叫发动机热效率?哪些发动机热效率较高?
2018-03-28来源:时代汽车网

汽车发动机工作原理可以概括为通过燃烧化学燃料,产生高温高压来推动活塞向下运动,从而带动曲轴旋转做功。目前大多数的发动机上,只有一半都不到的燃料能被真正地转化为机械能被加以利用,这个转化的比值也就是我们常说的热效率,即发动机输出的机械功与燃烧燃油产生的化学能之间的比率。同等排量下这个比值越高发动机越有劲,同时油耗、排放更低。

看一辆车省油与否,除了看排量,就要看热效率的高低了。目前全世界主流的引擎热效率在30-38%之间,个别引擎热效率能突破40%。比如此前以节油见长的丰田“DynamicForceEngin”直列四缸2.5L直喷发动机,可以达到41%的热效率。而马自达推出的Skyactiv-X发动机理论热效率高达48%。现代汽车发布了“SmartSream”动力技术总成,有望达到50%发动机热效率。“SmartSream”是现代公司未来动力总成战略的名称,致力于整合各种高效技术。

以使用33%热效率的汽车来说,改用40%的热效率后,它的燃油经济性可以降低15%~20%,即以一年行驶15000公里的汽车计算,使用热效率40%的发动机后,一年平均能省200升汽油。

同时,热效率越高,还可以获得更好的性能表现。与一辆热效率33%的汽车相比,热效率50%的能量转化效率更高,用最低挡也可以轻松地爬坡,用最高挡可以获得更高的行驶速度。

那么世界上热效率最高的发动机有哪些呢?    

丰田Dynamic Force系列2.5L发动机

热效率:40~41%

主要搭载车型:第八代凯美瑞

这款基于丰田TNGA架构下的Dynamic Force系列2.5L发动机以传统自然吸气发动机为基础,包括引入高速燃烧的理念,增加进气气门以及排气气门的夹角,进气歧管优化设计,以提高空气流速,提高燃烧效率;实现超高的压缩比、排气歧管一体化等等来实现。而这款发动机未来将会搭载在新款的凯美瑞身上,匹配电动机,组成一套新的混合动力系统。同时,丰田的设计师还为这款新车研发出一款全新的变速箱来降低动力在传递过程中的损耗,从而降低新车油耗。丰田近日还发布了“Dynamic Force”系列的两款全新发动机:2.0L 汽油发动机以及搭载在混合动力车型的派生型号,热效率同样高达40%以及41%。两款2.0L发动机的缸径为80.5mm,冲程为97.6mm,排量均为1986ml,压缩比分别为13以及14,采用了D-4S燃油双喷射系统(包括歧管喷射以及缸内直喷)。输出分别为汽油版171hp/6600rpm和205Nm/4800rpm,以及混动版的136hp/6000rpm,180Nm/4400rpm。两款发动机的排放标准均符合美国、欧盟、中国以及日本未来10年环保条例。包括针对提高燃油经济性的可变水泵、热管理、高能点火线圈、减少活塞与气缸壁摩擦阻力的激光交叉纹坑活塞裙、单气缸500cc的排量等。

本田L15B型1.5T涡轮增压发动机

热效率:38%

主要搭载车型:思域、冠道

与丰田可用于混动系统的2.5L发动机不同,这款本田的全新1.5T涡轮增压发动机主要应用在传统的燃油车型上,其中最具代表的是十代思域和冠道220TURBO。这款具备38%热效率的涡轮增压发动机运用了诸多本田黑科技,诸如多孔缸内直喷技术、进排气双VTC、电动废气门以及水冷式排气歧管等等。涡轮增压的L15B系列发动机在缸径和冲程数据上与自然吸气版本保持相同的数据,缸径为73.0mm,冲程为89.4mm,实际排气量为1496cc。其使用的涡轮为三菱重工业代工的TD03系列涡轮,但相较之庞大的TD03系列当中此前的型号,改善了叶片的形状,提高了响应性。同时,本田还采用了以电控方式控制的排气泄压阀,可在增压范围减少排气损失,保持增压值,防止了燃油效率的恶化和响应性的降低。相较之自然吸气版本的L15B系列发动机,涡轮增压版发动机除取消进气侧VTEC,增设排气侧VTC之外,还进行了进气口高度降低、形状改善,改用浅碟状顶部的活塞等改良,提高了缸内混合气体的流速、使缸内能够产生更强更大量的滚流,促进极速燃烧。本田L15B型涡轮增压发动机在不具备可切换为阿特金森循环的功能的前提下,实现了超越此前的量产汽油涡轮增压发动机的最大热效率记录保持者。在给车型带来低油耗的同时,还能提供极大的低扭与动力输出。

大众EA211 1.5L TSI Evo涡轮增压发动机

热效率:37.5%

主要搭载车型:暂无

这款大众的1.5T涡轮增压发动机是目前大众EA211发动机的升级版,虽然排量有所增加,但是热效率却高达37.5%,大众1.5TSI搭载了众多在业内领先的涡轮增压汽油发动机技术配置,包括12.5:1的高压缩比、可变几何截面涡轮、喷射压力达350bar的燃油喷嘴以及能提高燃油经济性的米勒循环等。众多技术“加持”使得这款1.5TSI发动机的热效率达到37.5%,达到行业领先水平。除此以外,这款发动机也体现了欧洲厂商的发动机技术路线由小排量化向适度小排量化转变,使其拥有更好的燃油经济性和排放水平。同时,通过结合热效率更高的米勒循环工作模式,有利于未来搭配电动机组成混合动力系统,为混合动力汽车大规模市场化做准备。大众EA2111.4TSI发动机的燃油喷射压力为200bar,而全新的1.5TSI发动机的燃油喷射压力提升至350bar。提升喷射压力能够增强燃油雾化效果从而提升燃效,同时更大限度地限制颗粒物排放。最新的EA211有着更早的最大扭矩输出时机、更广的最大扭矩输出范围以及更高的热效率。也就是说,单纯从发动机层面来说,新款1.5T发动机将比如今的1.4T更为实用以及省油。

马自达SKYACTIV-X发动机(2019年上市)

热效率:50%

主要搭载车型:马自达3

马自达全新SkyActiv-X发动机将于2019年随新款马自达3一起亮相,将作为未来混合动力的基础动力装置。马自达计划利用SKYACTIV-X(第二代创驰蓝天)技术让发动机热效率在2019年达到50%。在创驰蓝天技术刚刚推出的时,其厂家就宣称这套技术拥有高压缩比的特点,在老款创驰蓝天技术上,它们的做法是采用了阿特金森循环,在原有的奥托循环上推迟了进气门关闭的时间,使膨胀比高于压缩比,在同样的压缩行程下,膨胀行程的增加可以获得更多的有效功。而在最新的创驰蓝天技术中,马自达在汽油发动机中模仿利用了柴油发动机特有的压燃点火方式,在原来基础上再次提升了压缩比,获得了更好的发动机热效率。SKYACTIV-X的核心是一个被马自达称为SPCCI的技术。SPCCI的全称是Spark Controlled Compression Ignition,即火花塞控制的压燃点火技术。更高的热效率,低的氮氧化物及颗粒物的排放、燃烧更稳定是压燃的优势。但并非所有工况下都能实现压燃,例如在高转速的工况下,发动机依然需要采用传统方式即用火花塞引燃,马自达可以让这台发动机实现压燃和引燃的平稳过渡,从而拥有更好的燃油经济性和动力响应。

编辑:张翔
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