面對新能源衝擊，傳統燃油發動機熱效率還有多大潛力？

近年來，新能源汽車正逐步受到重視，而反觀傳統燃油汽車則因排放法規和禁售令等原因，處境愈發艱難。想要讓內燃機汽車存活更長時間，降低能耗無疑最有效的辦法，而提升發動機熱效率，又是節油最直接的方式，那麼傳統內燃機熱效率，還能有多大提升空間呢？

內燃機熱效率現狀

眾所周知，燃料燃燒所釋放的能量，並不能完全為我們所用，它會被廢氣、冷卻水帶走，會在摩擦和泵氣中消耗，最後用於做功的只有很小一部分，而發動機熱效率簡單來說就是這一小部分能量與燃料所具有能量的比值。

就目前來看，大型船隻採用的燃氣輪機熱效率可以超過45%，而普通汽車搭載的發動機，熱效率則僅為35%左右，其中柴油機熱效率又比汽油機高30%左右。目前市面上量產的汽油機中，熱效率最高的為豐田普銳斯所搭載的1.8L阿特金森循環發動機，熱效率超過40%；同時，馬自達創馳藍天發動機，也能夠達到這一水平，可見日系車企在提升發動機熱效率方面頗有心得。

其實，早在2015年，日系車企就制訂了有關發動機熱效率提升的計劃。計劃表明，在2020年時，日系車企發動機熱效率將在15年的水平上再提升30%，達到50%的高度，從40%和50%之間的距離，從數字上看並不大，但對於內燃機熱效率來說，卻是一道難以逾越的鴻溝。對比一家車企前後兩代發動機你會發現，新版發動機熱效率只不過提升了1%-1.5%，日系究竟要如何實現他們的目標呢？

提升熱效率的技術

提升發動機熱效率的技術，每個車企都有研究，大眾有TSI、福特有EcoBoost、豐田有阿特金森循環+廢氣EGR技術。

以40%熱效率的豐田普銳斯為例，它的EGR率為28%，遠高於以前的21%，能夠將廢氣最大限度的利用起來，同時為了保證EGR的正常運行，豐田還增大了發動機的輪流比和點火能量，進而在一些細微之處改變了發動機內部的結構，技術的難度可想而知。此外，該發動機還通過提升加工精度、用電控替代傳統機械液壓來減少了摩擦損失。據豐田官方透露，如果將這套技術輔以渦輪增壓，那麼其熱效率能夠達到43%以上，但迫於成本、壽命等原因，未能成行。

可以說豐田已經榨乾了這套系統的潛力，但與50%的目標仍有一段距離。這時候馬自達又提出一項技術——HCCI，均質充量壓縮點燃，通俗來講就是均勻的可燃混合氣在氣缸內通過壓縮的方式點燃做功。

這一技術的特點在於擁有超高的壓縮比、燃燒時間短且排放較低。使用缸內直噴和18:1的超高壓縮比，讓可燃混合氣高度混合、壓縮，並通過壓燃的方式使充量燃燒，讓燃燒幾乎同時發生，使得燃燒更加充分、均勻，馬自達號稱這一技術能夠達到50%的熱效率，並表示會將其搭載於第二代創馳藍天發動機上與大家見面。

達到50%後，熱效率還能否有所提升呢？答案是肯定的。

RCCI，燃油反應活性控制壓燃技術，在HCCI的基礎上採用分層燃燒的方式，在汽缸中形成不同的燃燒層，使每個燃燒層擁有合理的配比，提升了均質燃燒的可控性，並減少爆震幾率、提升熱效率。據美國威斯康星大學的論文介紹，該技術支持下，柴油發動機的指示熱效率能夠達到60%，汽油機熱效率也高達53%。

傳統燃油發動機的前景

儘管新能源勢頭正猛，但不可否認的是，傳統燃油發動機在近些年依然會是市場主流，依然具有發展潛力，達到60%有效熱效率仍是國際內燃機界奮鬥的目標。

除了上述燃燒技術能夠很大程度提升熱機熱效率外，電控技術的發展、汽車電腦運算量的提升，在很大程度上也推動了內燃機熱效率發展的進程，像可變增壓技術、可變氣門正時和升程技術、可變壓縮比等技術，無不讓內燃機工作更高效；同時，加工工藝的進步，讓摩擦損失、泵氣損失逐漸減小，餘熱回收等技術的研發，更是可以將部分損失的能量回收起來，供我們使用。可以說，雖然內燃機很大一部分技術還存在於實驗室內，受成本等因素的限制無法量產，但內燃機仍有旺盛的生命力。

此外，混動技術的發展給內燃機提供了另一個展示自我的平台，與電機共同工作的發動機，能夠儘可能多的保持在最佳工況、完美燃燒，提升效率；還有，諸如豐田無曲軸發動機等創新發動機的出現，也為內燃機注入了新鮮血液。

總之，新能源雖漸行漸近，傳統燃油發動機依然大有可為！