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目前，一直热衷于发动机技术的丰田、马自达也很难将发动机热效率做到40%，发动机热效率为什么都这么低？
文 田忠朝
印象中，日企是最喜欢谈发动机热效率的，但前些日子，奇瑞也搞了一场研讨会，称其E4T15B发动机热效率高达37.1%，在行业内引起一片哗然，其真实性很让人怀疑。就像100分的试卷，大家都考了30分，这时突然冒出一个人来说他考了40分，你是不是也会问“真的吗？”。
这还是国内首个敢谈发动机热效率的自主品牌，姑且不论这里面有多少技术含量和可信度，但为什么吃瓜群众都觉得发动机热效率37.1%是一个很高的数值？
首先，要明白什么是发动机的热效率？
热效率指的是发动机输出的机械功与发动机燃料燃烧产生能量的比值，是衡量发动机技术水平的一个重要数据。那么发动机热效率37.1%是一个啥概念？传统蒸汽机的热效率是4%-8%，汽油机的热效率在25%-35%之间，柴油机的热效率能达到35%-45%，喷气发动机的热效率在50%-60%之间。前段时间丰田推出了一款2.5L直列四缸汽油发动机，混动版热效率达41%，据说是目前量产汽油机中热效率最高的，这样你就可以理解37.1%是一个什么水平了。
那么，发动机热效率为什么都这么低？
这个问题要解释清楚非常复杂！发动机是热机的一种，整个过程可以看做高温物质转化为低温物质同时输出功。根据热力学第二定律：不可能从单一热源吸收热能并使之完全转换为有用功而不产生其他变化。说人话就是，热能不可能完全用来做功，在能量转化过程中必然会有一定的损失。
这里就涉及到各种能量间的平衡关系
发动机热平衡
在发动机的气缸中，燃料燃烧的总能量，除了一部分转化为机械能，推动活塞运动，其他部分都以不同的方式散失到外界。燃料的总热量在有效功与各种损失直接的分配利用情况，称为发动机的热平衡。
机械损失
发动机在运转过程中，活塞与缸壁的摩擦，各齿轮间的相互磨损都会造成能量损失，这部分消耗就称为机械损失。一般发动机的机械效率在70%~90%之间，机械效率越高，说明机械损失越少。
那么为什么汽车发动机发展了近百年，热效率始终在一个学渣的水平上徘徊，提高发动机热效率有这么难吗？
难！受热机理论限制，根据“卡诺循环”η=1-T2（低温物体）/T1（高温物体），所以要提高热效率，从公式上看，是尽可能降低低温和提高高温，但在发动机上要想做到这一点很难，所以发动机热效率每提高1%都非常困难。
现在的技术手段，如阿特金森或米勒循环、缸内直喷、提高压缩比、HCCI压燃技术等，通常只是一些辅助手段提高燃料燃烧效率。而涡轮增压是从废气中回收一部分能量，减少排气损失。其他如低摩擦设计、低粘度润滑油等，则是为了减少机械损失。这些都能在一定程度上提高热效率，但不会太明显。在不改变发动机现有构造的情况下，发动机热效率很难做到大幅度提升。
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发表于 福建省 2017-4-10 23:19
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