卡车小百科(55):什么是发动机热效率？

【卡车之家 原创】50%热效率意味着什么，什么又是热效率？发动机热效率是发动机将热能转化为动能效率的衡量标准，热效率越高，燃油利用越充分，节能减排的效果就越明显。

2020年9月16日，潍柴集团在中国山东济南举行发布会，正式发布全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。据潍柴介绍，这台柴油内燃机搭载了包括协同燃烧技术、协调设计技术、排气能量分配技术、分区润滑技术、智能控制技术在内的诸多先进技术，最终这台发动机本体突破50%的热效率，达到了50.26%。

50%热效率意味着什么，什么又是热效率？今天的卡车小百科，我们就来讲讲发动机的热效率。

▎物尽其用——热效率

对于往复式内燃机而言，热效率（thermal efficiency）指的是缸内气体对活塞做的功和放热量的比值。然而除了热效率外，内燃机还有燃烧效率和机械（摩擦）效率。

燃烧效率指的是缸内燃料完全燃烧的程度，这个燃烧效率目前一般都在90-95%以上。一台发动机的热效率如果是50%，并不是说缸内有一半的燃料烧掉了。而是缸内的燃料燃烧以后，只有50%的能量转化成机械动能。

而机械（摩擦）效率就很好理解，就是发动机在运转过程中，各类机械转动时需要克服的（摩擦）阻力。阻力越小，效率越高，如果阻力过大，机械效率自然就低下了。

因此，燃烧效率、热效率、机械效率相乘，可以认为是整个发动机的总效率，也就是发动机的热效率。

简单来说，发动机热效率就是发动机将热能转化为动能效率的衡量标准，热效率越高，燃油利用越充分，节能减排的效果就越明显。

▎“臣妾做不到啊”——把浪费的燃料利用起来

我们的柴油发动机达到了50%的热效率，那剩下的50%左右的能量都跑到哪里去了？其实，驾驶室下方的滚滚热浪、水箱里的冷却液、排气管排出的热气、引擎轰鸣的噪声，这些就是没利用到的那50%的能量。

百公里33升的油耗，驱动车辆行驶的部分只占了17升左右，剩下的部分，都从排气管及其它地方消耗掉了。换句话说，你加5000块的油钱，2500块都真的是“烧”掉的。那么，如何提升发动机的热效率呢？

提升马力好解决，多喷油、多泵气，多气缸就行。然而提升热效率不同于其它项目那样简单粗暴。提升热效率是一个精细求精的过程，需要在整个发动机层面上的各个细小环节细细打磨，才能达到提升热效率的目的。

举例几个提升发动机效率的例子来说。

1、提升发动机的（进气）泵气效率，减少泵气时的能量损失，我们需要尽可能的优化进气通道，并尽可能的打磨进气道的内壁，让空气顺畅的流入到气缸内。

2、为了降低发动机内部（附属）的机械摩擦力，目前越来越多的设备例如空调压缩机，起动机等，不再使用皮带传动，采用齿轮传动的起动机和电驱动的空调压缩机，可以大幅减少发动机的运转阻力。

电控离合的硅油散热风扇也能够减少传动损失，减少能源浪费，同时还能提高热管理能力。

与凸轮轴接触的气门挺柱，也由以前的滑动摩擦改为滚动摩擦。以前是凸轮轴直接与气门杆接触，仅靠机油润滑来减少摩擦。现在为了进一步减少阻力，气门杆顶部也集成了一个轴承，将滑动摩擦变为了滚动摩擦，进一步减少运转阻力。

现在，还有一种前沿发动机气门技术，这个技术直接取消了凸轮轴、正时链条等部件，气门开合全靠电控（液压\气压）控制，不仅省掉复杂的机械结构，大大减少了机械摩擦，而且电控的气门可以随意控制开闭时间和开合角度，是未来发动机的发展方向。然而这一切仅仅是提升发动机热效率的沧海一粟。

沃尔沃甚至还有一种技术，回收多余的排气余热和压力来推动涡轮，从而带动曲轴转动，最多可以提供300牛米的额外扭矩，并提升车速，降低油耗。

总的来说，提升发动机的热效率，主要方向就是降低摩擦、减少泵气损失、余热收集利用、电控执行等等。作为一个世界性的难题，在目前阶段的全球量产车中，最高汽油机热效率仅达到42%左右。而柴油机由于工作方式和汽油机有所差别，效率稍高一些，多为45%左右。目前潍柴发布的这款发动机宣称达到50%左右，已经是非常难能可贵了。

●  编后语

提升发动机的热效率对整个社会意义重大，对环境来说，最大化利用能源，减少了无用的污染排放，对个人来说，你加同样的油，可以跑出更多里程。关于热效率，大家还有什么问题，可以在评论区留言。（文/朱鹏飞）