從歷史發展角度，人們在提高汽車燃效上都做過哪些努力？

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從第一輛賓士誕生依然，汽車燃效一定是逐步提高的一個過程，更加流線的造型、輕量化的車身、動力總成的燃效優化，甚至電能的加持等等，都有利於燃油經濟性的提升，想問下在這一百多年的汽車史上，各個階段人們在提高汽車燃效上都做過哪些努力？

謝 @束靜邀

我覺得我比較適合從動力總成角度來談談這個問題

這是一個非常好，也非常大的問題,大到可以成為一部內燃機編年史。

內燃機歷史

內燃機的出現可以追溯到1860年，至今已經150多年歷史，最初的內燃機是煤氣機，這種機器熱效率不到5%，功率也不超過6KW；

時間來到1867年，尼古拉斯~奧托提出了一種四衝程循環的內燃機，這種內燃機就是我們熟知的汽油機，當時的熱效率提高到了11%左右；

到了1892年，魯道夫~迪塞爾提出了一種壓燃式四衝程內燃機，就是我們現在熟知的柴油機，當時直接將熱效率提高了一倍。

100多年以來，內燃機結構並沒有發生大的變化，但是內燃機的效率，動力，排放卻一直在進步。

因為從內燃機的各個零部件結構，材料以及加工工藝；到電氣化控制手段，再到燃燒方式都經歷了大的革命。

比如：

結構的優化，讓發動機「身材」越來越好。

新材料的運用，使得內燃機輕量化；並將熱損失降低到極限。

控制手段的多樣化，使得發動機總是運行在最合理的工況。

燃燒方式以及燃料的的優化，使得每一滴油總是發揮最佳效果。

這個問題可以從幾個方面來講：

結構的革命;

其實早期的內燃機跟我們現在看到的並沒有多大的變化，氣缸活塞連桿曲軸這些都在，但是關鍵部件都進化了。

早期的汽油機是化油器式的，利用空氣流帶入汽油，這種燃油供給方式雖然簡單成本低，但存在燃油分配不均等一系列問題，落後的汽油噴射系統跟不上日益嚴格的性能和排放要求，我國早在2001年停止了化油器類轎車的售賣，所以有了現在噴油器的廣泛運用。

說到噴油器就不得不說油泵：

對於汽油機來說，油泵並沒有柴油機那麼重要，因為汽油機噴油壓力並不高，即使是直噴汽油機，也只需要提供不超過15個大氣壓的壓力。

但對於柴油機而言，油泵的發展對於柴油機的進步起了莫大的作用。由於柴油蒸發性和流動性都較差，因此柴油機需要較高的噴油壓力，早期的柴油機背負著「傻大黑粗」的名聲，而噴油泵提供的高噴射壓力能夠提高霧化質量，減少碳煙生成。

比如博世第一代共軌系統噴射壓力達到140MPa，最新一代可達到200MPa。高壓共軌系統的出現，對於柴油機的燃效改觀是巨大的。

在說完油之後可以說說進氣這方面：

在這方面，百多年來無非是增壓以提高進氣壓力，從而提高升功率。

另外，可變配氣系統技術如可變氣門正時（VVT）；可變凸輪機構（VCS）也可以算是百多年來，工程師在提高能效上做的努力吧。

還有各種奇奇怪怪形狀的進氣道排氣道形狀，組織進氣渦流改善燃燒，或者減少排氣背壓，降低泵氣損失等等。

然而這些都太常見了，我要說的並不是這個，以下這個才吊炸天：

通用早期推出了一款無凸輪的電磁氣門驅動機構，理想的氣門正時應該是跟發動機噴油正時一樣，根據工況來靈活調整，而電磁驅動的氣門就能做到這一點。

2016年4月，觀致汽車與 FreeValve公司聯手，合作研發的全新"Qamfree"發動機正式於北京國際車展亮相，這個qamfree就是無凸輪軸技術，傳統發動機靠凸輪軸來驅動氣門，這樣氣門正時可變度很小，而使用電子或者液壓機構，可以靈活調整氣門正時。

終極黑科技：可變壓縮比技術

內燃機向來被人詬病的無非就是熱效率太低，30%-40%的熱效率確實有點拿不出手，而壓縮比跟熱效率是直接掛鉤的，如果能夠在不同工況下，靈活調節壓縮比，那帶來效率提升會是巨大的。

近日：英菲尼迪發布了一款全新的VC-T 2.0T可變壓縮比發動機，將搭載在英菲尼迪QX50上，這台VC-T發動機壓縮比能夠在8-14之間變化，對於普通愛好者，你只需要知道可變壓縮比技術對於提高熱效率是兩位數級別的。

說完結構，必須說到發動機管理系統了：

如果是結構的改進是「強身健體」的話，那麼控制系統的進步則是「武裝大腦」了。

以前發動機基本是完全的機械機構，噴油以及進氣時間都是相對固定的。而現代控制系統，則可根據汽車的各種指標進行監測以不斷的自我調整，從而達到性能的最優。

以博世為例，發動機管理系統（EMS）如汽油機的ME7_Motronic以及柴油機EDC17系統。

發動機管理系統由感測器，ECU，執行器組成。發動機管理系統採集汽車感測器信號，這些信號反映了汽車當前的工況，信號進入ECU經過計算，發出一系列指令讓動力系統處於最合適的工作狀態，同時ECU接收感測器反饋信息，不斷調整自己的指令，就這樣一來一回，動力系統總是會最合理的執行工程師的標定思路。

發動機管理系統（EMS）必然是經過合理標定，並在能效，排放，動力上經過綜合考慮的。

這是典型的發動機管理系統組織架構圖。

發動機靠燃油燃燒而產生力量，可以說，發動機的所有的改進都是為了優化燃燒：

燃燒

對於燃燒的組織和控制而言，其精髓是為了使每一滴都能夠在合適的時間，合適的地點釋放出最多的熱量。

對於普通的汽油機，燃燒方式是預混燃燒，柴油機則是擴散燃燒。稍微擴展一點的話就是分層燃燒，熟知的例子有奧迪的TFSI分層燃燒發動機。

當然這些都是小兒科，進來有消息稱2020年業界標杆豐田公司將實現50%的熱效率，早就有所耳聞豐田黑科技，不過這50%還是讓人激動了一把，據找不到任何資料的小道消息，豐田將會採用一種叫PPCI的燃燒技術，全稱叫做「部分預混合燃燒」，即汽油在缸內開始燃燒時時已經部分混合，介於柴油機邊混合邊燃燒以及汽汽油機的完全混合燃燒方式之間，對於直噴汽油機來說能夠帶來油耗的友好，同時這種燃燒方式屬於低溫燃燒，能夠降低燃燒溫度，也就能降低氮氧化物的排放。

既然說到了燃燒，就不得不提到馬自達。

馬自達的創馳藍天系列發動機聲稱壓縮比已經達到了14，而一般的汽油機壓縮比在10左右；同時採用了阿特金森循環，而阿特金森循環比普通汽油機的奧托循環熱效率高。

對於熱效率來說，提高壓縮比是最直接也最有效的手段（我就不上公式了）。

盜張圖來證明阿特金森的熱效率：感謝 @無往

馬自達的創馳藍天技術為啥可以降低油耗？ - 汽車發動機

材料

發動機畢竟是將燃料內能轉化成機械能的機器，因此提高熱效率除了壓榨燃料內能之外，還有個重要的因素是減少內能的損失，這就是：

不遺餘力的減少缸內散熱損失。

道理很簡單，燃料燃燒後釋放出大量熱，進而推動活塞做功，減少熱損失就能將更多的能量用來推動活塞，從而提高熱效率。

在這我又要安利豐田了，豐田在2015年第44屆車展上推出一款2.8L排量直噴渦輪柴油發動機「1GD-FTV」：

「為了提高熱效率，1GD-FTV採用了減少燃燒時的冷卻損失的燃燒改善技術「TSWIN（Thermo Swing Wall Insulation Technology）」。在活塞的頭頂部採用了隔熱性和散熱性都很好的「易熱易冷」二氧化硅強化多孔質陽極氧化膜塗層，減少燃燒時由活塞傳給汽缸體和冷卻水的熱量」

這款發動機將裝于海拉克斯，熱效率達到44%。除了改善結構使得熱量不輕易擴散，這款發動機還在活塞頂部加了一層覆膜材料，減少熱量逃逸。

未完待續，在歷史上為提高能效做出的努力太多了，慢慢來。

佔個位子，慢慢答。我從發動機中進排氣、噴油相關的系統開始慢慢說吧~

缸內直噴（我感覺這個視頻配音挺傻的。）

1.化油器改為電噴，電噴系統依靠感測器來精確計算進氣流量，不僅僅優化了燃燒，更關鍵的選擇是排放法規的限制。（博世M7電噴系統）

2.增壓，其實我認為小型化對發動機的油耗的降低並不是體現在排量上，使用增壓發動機在油耗的直接貢獻僅僅是節氣門的節流損失減少，而更為總要的是發動機升功率的提高，重量的減輕，體積減小。

3. vvt vvl。vvt可變氣門正門正時，低速時減小氣門重疊角，穩定燃燒，減少怠速抖動。高速高負荷時增大氣門重疊角，利用慣性進氣增加進氣量提高發動機功率。

豐田VVT-i發動機

vvl是可變氣門升程，就是隨著發動機的工況，氣門升程會發生變化~目前主要由分段式氣門升程（一般就是多個凸輪來回切），以及高檔的無級氣門升程系統。

相比分段式，氣門升程無級可調技術則更為先進，其最大優勢就是可以利用氣門升程來控制進氣量，這樣節氣門的作用就被弱化，大大降低了泵氣損失，同時發動機進氣遲滯的現象也會減輕，直接提升了發動機的響應速度。由於進氣不存在遲滯，因此發動機的點火正時和配氣正時的配合也更為精確，最終發動機的效率得到提升。

ps：無凸輪軸神車！觀致——QamFree，這個技術如果能保證可靠性的話，對汽油機的改變是飛躍性的~~

全球首試!觀致3用了一台無凸輪軸發動機

觀致推出的Qamfree無凸輪軸發動機有什麼樣的意義？ - 汽車 - 知乎

4、直噴

對於均質燃燒的直噴，其實降不了多少油，真正可以顯著提高汽油機熱效率的直噴是分層，稀燃。

稀薄燃燒技術的最大特點就是燃燒效率高，經濟、環保，同時還可以提升發動機的功率輸出。因為在稀薄燃燒的條件下，由於混合氣點火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就更不容易發生，因此可以採用較高的壓縮比設計提高熱能轉換效率，再加上汽油能在過量的空氣里充分燃燒，所以在這些條件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。稀燃最關鍵的是如何在火花塞附近產生均質的混合氣~

不過制約稀燃最大的問題是排放，在稀燃的情況下，無法使用三元催化劑，得使用昂貴的後處理來除去排氣中的NOX，這一直制約著稀燃技術的推廣。5、EGR技術，這個本來是用於柴油機降低NOX的，後來被汽油機引用，EGR的主要目的就是降低泵氣損失，在中低負荷下，可以產生較為明顯的效果，但同時又要保證缸內燃燒的穩定性，技術難點還是比較多的。

博格華納汽油機EGR 讓發動機更高效

有一個人叫Rudolf Diesel，他發明了柴油機。他是不可一世的天才，但是他死得蹊蹺。我讀過他的一本傳記，有人感興趣了解更多嗎？先留個坑，以後填。

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==更多回答請看王洪浩答過的問題

缸內噴水啊(?_?)

曾經有一個東西叫轉子引擎

私以為，淘寶上的電動渦輪賣家不可忽略。雖不堪與奧托、狄塞爾、阿特金森、汪克爾等歷史名人相提並論，但這群默默無聞的民間高手奸商也不是全無貢獻啊，因為那動輒15%的動力提升可不是鬧著玩兒的！

含鉛汽油算是最有效的抗爆性差的汽油大概辛烷值也就70多含鉛汽油賽用的能超過100

數據可能記得不準但比例差不多

發動機技術一直是提高燃效的關鍵。歷史上發動機做了無數次的創造和改進。

汽車發動機的歷史上的幾次大革命

第一次革命：電噴

發動機的工作原理其實在初中物理課上都學過，吸氣-噴油-混合氣體-點火-燃燒-推動活塞-排氣這個原理大家已經很熟悉了，根據這些原理，汽車上產生了相應的部件，氣缸，活塞，氣門，油路，水路，氣路，等等。由於環保能耗效率等問題，汽車發動機進行了一次革命，從化油器變成了電噴，化油器時代的發動機，化油器幾乎是汽車的心臟，它油路和氣路交界的地方，通過真空的方式吸入汽油和空氣進行混合，然後再點火燃燒，但是這個過程幾乎全部是物理髮生，在細節上和長期工作的時候會產生效果不好，效率不高，已經跟不上時代了。所以在電子技術發展下，推出了電噴技術。電噴發動機出了工作原理上還是那簡單的幾個步奏之外和化油器發動機有著革命性的區別，電噴發動機依靠電子技術的成熟，對汽車的噴油和混合氣體這一過程進行了精細的優化，依靠各個位置的感測器，如溫度，氣流，等來計算汽車當時的工作狀態，來合理的使用噴油嘴和油泵來進行噴油工作。

關鍵詞：化油器消失，噴油嘴出現

第二次革命：配氣結構的革命

在電噴發動機的基礎上，有了電子控制系統也就是行車電腦或者叫ECU，在這個基礎上通過感測器等信號的接受處理判斷汽車的工況，來對氣門進行調節，這次革命並不是一次統一的革命，但是汽車發動機現在基本都在配氣結構也就是我們俗稱的缸蓋上做文章，最開始只有凸輪軸，頂桿，彈簧，氣門，隨著發動機的啟動，氣門就啪啪啪的統一的又規律的開合，但是在這個規律的開合上並不能滿足所有時間段發動機工作的需求，所以為了追求高效，在對氣配結構進行優化，各家公司都開發了自己的技術專利，可變氣門正時，可變氣門生程，可變氣門正時和升程等技術，通過行車電腦對汽車工況的了解和計算，通過電子控制，有的是油壓，有的是電磁閥不同工作原理來實現對氣門的正時生程進行優化和調節，市面上幾乎這些技術是發動機的標配和電噴是一個普及程度。

關鍵詞：氣門控制系統：可變氣門正時/升程VVT、VVL、VTEC等

市面上傳統汽車發動機已經都擁有這些技術，在進油和氣配結構上有著優化的發動機，隨著對新能源的研發和使用，傳統發動機的技術始終沒有迎接來第三次革命，但是任然有著一些執著的廠家在對著最後的小數點發起衝擊，追求著發動機的極致的燃油經濟性和高效。

豐田和馬自達在這兩個詞革命的基礎上還在進行著優化，豐田的d-4s雙噴射和馬自達的創馳藍天HCCI二代發動機，都在展示自己的燃油發動機研究的極致追求，豐田的D-4S雙噴射技術，在第一電噴的革命上，又進行了一次優化，電噴發動機發展分為進氣歧管噴射和缸內直噴兩種，兩種模式各有優點，但是世面上的發動機很多都是只採用一個，但是豐田為了追求最後那幾個小數點，研發了D-4S雙噴射技術，在發動機不同工況下，使用不同的噴射技術來更好的滿足和適應發動機的工作需求。這一技術已經上市，同時創造了接近40%熱效率的高效發動機。

而馬自達則是在第二次革命的基礎上又進行了一次優化，第一代創馳藍天使用了兩種循環模式，奧托循環和阿特金森循環，通過對氣門精確控制，進氣和排氣之間的調節優化，讓發動機需要動力的時候使用奧拓循環，在需要燃油經濟性的時候使用功率較低的阿特金森循環工作，比單純的控制氣門調節進氣量實現了更好的優化，但是這還遠遠不夠，馬自達還沒有止步於此，馬自達第二代創馳藍天發動機使用了更極致的HCCI工作模式的發動機，「均質充量壓燃」在精確的控制噴油和進氣的情況下，是汽油機壓燃達到和柴油機一樣的高效動力,燃效達到50%，百公里油耗3L。

但是這也只是作為汽車工業的傳統燃油發動機的極致的追求，這些技術並不能改變傳統燃油發動機會被替代的命運，在石油這種不可再生資源的前提下，傳統燃油發動機始終會被替換掉，只是在後續技術還沒穩定成熟之前，這些高效的燃油發動機在為新能源發動機爭取著更多的時間。

汽車發動機即將到來的第三次革命是能源以及工作原理的徹底革命。

我覺得豐田的THS，本田的i-MMD等這些混聯式不插電混動可以算一個

其實他們的思路和變速箱還是異曲同工的，盡量維持發動機在最佳工況內，通過改變傳動系統使車速變化。只不過變速箱是通過改變傳動比，為了讓發動機盡量穩定，就要換擋。而且每個擋位固定的齒比，不能讓發動機的工況與車速完全脫節。由於發動機的最佳燃效的區間其實非常窄，不能穩定工作就意味著不能永遠在最省油的工況來運行。

傳統變速箱里，最省油的CVT就是因為傳動比可以連續變化，發動機能盡量定轉速工作，所以能相對省油。

但是定轉速不等於定負荷，車速變化，發動機負荷多少都會有變化。CVT也不能完全讓發動機在最穩定的狀態下工作，於是出現了HEV。

HEV的思路，就是通過讓發動機盡量在最省油的轉速及負荷下工作，通過蓄電池來調節發動機產出能量與車輪實際消耗能量的關係，削峰填谷。而發動機產出的能量總量不通過發動機運轉功率，而是通過運轉時長來改變。這樣發動機要麼不工作，要麼就在熱效率最佳的狀態下工作，從而實現其省油的目的。

豐田的THS和本田i-MMD等混聯式系統，可以讓車輛在高速（消耗功率超過發動機最佳燃效時的功率）時，發動機被迫轉速提升後，盡量減小電傳動在高速狀態下的損耗，避免了純電傳動高速效率較低的工況。這一點上本田做得比豐田好，THS的行星齒輪組不能脫開電機，有一定損耗。

說一個冷門的，就是油泵上面的控制器，目前大眾和現代用的是最多的，這個集成在油泵法蘭或者線束上的小盒子，就是一個小型的處理器，會根據發動機的工況來影響油泵的轉速，從而實現油泵的變流量供應，達到節油目的

簡單說目前技術就這幾種可實施，直噴，進排氣門VVT，減小內部磨擦力，大功率進氣，阿爾金森循環，換裝高效的變速箱，精確保證點火提前角，稀薄燃燒

不只說發動機，就說提高汽車燃油效率這事上，日系開頭的減配防撞鋼樑也有很大的效果。

我看過一部短記錄片

其中一件事講一個美國人（應該是美國的）

在以前（具體忘記了）發明一台汽車發動機

一升油大概一百公里政府和油田老闆知道後

威脅道不要在製作出第二個這種發動機

那個人不聽不久後就神秘失蹤發動機也跟著失蹤