量產發動機熱效率第一的豐田才40%,為什么和100%差那么多?

我們在初中課本上都學過“熱力學第二定律”,簡單地講,就是“第二類永動機”是不可能實現的。

如果發動機的熱效率達到了100%,其實就變成“第二類永動機”了,燒油產生的能量100%變成動力。

發動機沒有振動、沒有聲音、更不會發熱,這明顯是不可能的事情。

發動機熱效率為什么做不到100%?

  • 熱效率是什么

所謂的熱效率,意思就是,發動機輸出的機械功,和燃料燃燒產生能量的比。

簡單地把它理解為就是產品合格率,數字越大,說明原料浪費的少,生產出來的效率高。

  • 為什么達不到100%

之所以熱效率做不到100%,我們可以從2方面來講。

第1方面,汽油在發動機里面,本身就不是完全燃燒的。

道理就和你吃下去的東西,不可能100%消化,道理是一樣的。排氣管黑黑的,其實就是沒燒干凈的東西。

另一方面,發動機避免不了熱量損失、機械損失、泵氣損失。

說人話,發動機工作的時候會發熱的,熱量其實也是燒汽油產生的,白白的其實是浪費掉的。

再比如說開車的時候發動機不是有噪音的?進排氣的聲音「嗡嗡」 ,這個也是燒油產生的結果,它是需要能量的,我們也是用不上的。

現在量產車能做到多少?

  • 熱效率每提升1%都很艱難

雖然達不到100%,但對于發動機工程師來說,他們大部分的工作,其實都是在讓熱效率變得更高。

1876年,德國人奧托,制造了世界上第1部4沖程內燃機,這臺機器熱效率是14%。

到現在過了143年,目前市面上量產的動力系統,熱效率普遍都在40%上下。

其中比較突出的馬自達,最新量產的Skyactiv-X發動機,熱效率43%,比豐田混動系統41%還要高2個百分點。

143年來,從14%到43%,熱效率只提升了29%,但是每提高1%,都是很大的進步。

這個就好比是100m跑步比賽,1968年的時候,美國人海因斯,第1次跑進10秒,成績9.95。

到了2009年,博爾特成績已經是9.58了。你看,40多年總共成績就提升了0.37秒,但是每次刷新世界紀錄的時候,大家都很激動,對吧?

單位都是零點零幾秒,每一次都是在突破極限了,別小看這1%了。

  • 國產的高熱效率發動機,還需時間

相比國外的品牌,國產發動機的熱效率怎么樣?發展其實也不錯。

比如說奇瑞目前量產的F4J16 1.6T發動機,熱效率超過37.1%。吉利現在主推的1.0TD發動機,熱效率36.8%,也是不錯的。

但是要追上馬自達、豐田這種技術大廠,國產品牌還是要繼續加油努力。

比如說奇瑞2019年7月發布的1.6TGDI混動專用發動機。

根據熱力學開發實驗來看,“樣機”熱效率達到了41%,算是可以和豐田五五開了。

  • 國產車熱效率超過40%要等3年甚至更久

但是從“樣機”到量產,再到“大規模裝車”還有很多事情要做的。

這個就好像你自己家里做了2個小籠包,感覺吃起來味道挺好的,“我可以開飯店啦”。

真的去開飯店,拿出來賣,涉及的東西就沒有想象中那么少了。

江淮汽車有資料:完成一個新型發動機的研發,周期大概是36到42個月。

說人話,我們要用上國產的,熱效率超過40%以上的發動機,可能要等個3年,或者是更久。

熱效率是不是越高越好

  • 熱效率越高越好

對于廠家來說,熱效率是代表自己的硬實力的,當然是越高越好。

但對于我們買車的人來說,熱效率還真不一定是越高就是越好。

不考慮成本,廠家做一臺熱效率比較高的發動機也是做得出來的,F1的發動機,熱效率45%了。

  • F1發動機不可能裝在家用車上

這就好像你考試的時候,如果不限制時間限定,一張卷子做個10遍,10遍再不行做個20遍,你成績估計還是會有提升的。

但是高考不可能沒有時間限制,F1的發動機,也是不可能裝到我們每個人的家用車上面來的。

一方面,是因為貴,另一方面,因為要壓榨性能,F1發動機的壽命也是不長的。

最好的例子就是梅賽德斯AMG的 project one,真的是用F1發動機的,車子賣1800萬,我們先不說價格,你買得起好了。

發動機壽命也只有5萬公里,超過5萬公里報廢,對不起,換一臺新的,只是有錢人買來爽一爽了。

對于我們家用車的發動機來說,既要追求熱效率,同時也要考慮成本、耐用性等等的。

一輛家用車A級的,裝一個50%熱效率的發動機賣個100萬,顯然它就不是家用車了,誰買?對不對?

  • 熱效率做不到100%是不符合科學原理

總結一下,發動機熱效率做不到100%,是物理原理決定的。

對我們來說,熱效率高的車子,也的確是厲害,但選的時候,也沒必要老盯著熱效率來糾結。

一輛車39% ,另一輛車41%,技術確實是有差距,但開起來的油耗,其實差別沒有我們想象中那么大的。

為什么覺得加油站油不耐燒

?除了熱效率,影響我們車子油耗的因素,到底還有哪些呢?很玄學。

有些人說油品很重要,有的說是踩油門的腳感很重要,有的說壓縮比也是很關鍵的。

同樣的車子有的人開6、7個油,有的人開12、13個油?到底是駕駛因素還是油品問題?

還是說其他有些東西,在影響著這個玄乎的油耗?

資料、論文、實驗、案例全部都給你搜好了,想要了解很簡單。

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來自:揚眉劍客  > 科技
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