别再被忽悠了，发动机热效率等于真高效？

作者：大卫
最近，作为传统内燃机的重要指标之一的发动机热效率，博得了越来越多的关注，媒体上也经常看到某某发动机热效率达到了xx%的报道，例如上市不久的日产逍客，一直在传播发动机热效率达到37%的信息，给人一种热效率高的发动机就是一台高效的发动机的感觉。那么，发动机的热效率到底是什么？热效率高就代表发动机真的高效吗？那就让我们来一探究竟。
什么是发动机热效率？
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。热效率对综合油耗的影响不仅要看热效率高低，还要看动力总成调校，对于普通燃油车而言，降低综合工况油耗需要热效率和动力总成调校优秀双管齐下，也就是说，热效率高配合上动力总成调校优异的情况下，综合工况油耗自然会降低许多。但是受到机械结构与工作原理的影响，内燃机的热效率一直很难有很大的突破，目前传统汽油机的热效率，都相差不是很大，一个直观的概念，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。
但是长久以来，发动机的热效率的提升却没有办法进行突破。因为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。通俗说就是，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。
从下图我们就可以看出，发动机的热量由6部分构成：

为什么热效率不等于高效率？

说到这里，可能有人会问了：那是不是说一台发动机的热效率越高，燃料燃烧所带来的机械能就越大，发动机就会更高效呢？其实不然。首先我们要明白的是，这里的发动机热效率的数值，指的是发动机的最大热效率。可以这么理解，日产逍客号称搭载的发动机热效率能够达到37%，其实并不是可以维持37%的热效率，而是在某个特定工作工况下才能达到的最大热效率。
其次，一般在发动机热效率高的工况，都是燃油消耗率比较低的工作区间，而这个工作区间并不是日常驾驶最多的区间。

最后，整车的高效率是一个复杂的系统，并不是简单的提高热效率就能够起到很大的作用，需要各个系统高效配合。而且受到结构与工作方式的限制，发动机的热效率提高非常困难。现在的技术手段，通常只是一些辅助手段提高，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。
究竟如何才能达到发动机的真高效？
前面我们说了，单纯的鼓吹发动机的热效率，并不能真正的带来高效。那么，怎样才能让发动机达到高效率呢？在这方面，每个汽车品牌都有自己的解决方案。而前不久刚刚上市的别克昂科拉GX上搭载的1.3T+CVT动力系统搭载了上汽通用Smart Propulsion智驱科技，而这套系统就很好的诠释了什么叫做真高效。

从数据上看，别克这台第八代Ecotec 1.3T直喷涡轮增压发动机最大功率121KW，最大扭矩240Nm，相比于一直强调热效率的逍客2.0L自吸发动机的输出优秀的多，而且1500转就可以输出最大扭矩，很明显在城市工况下，这台发动机的表现会更好。其实，这组数据的背后，是这套全新动力系统的诸多“黑科技”加持。

为了实现更好的燃料燃烧效率，别克的工程师们首先从发动机内部入手。通用全新的1.3T发动机配备了35MPa高压直喷系统，35MPa的燃油喷射压力是一个什么概念呢？我们来看个数据，目前汽车搭载的主流直喷发动机的喷射压力大多在20MPa，也就是说通用全新的1.3T发动机要比普通的发动机要高出了50%左右。当然，更高的喷射压力能够让燃油实现更好的雾化，从而提升了燃油经济性和排放特性。

传统内燃机在诸如冷启动的工况下，排放与燃烧效率一直不理想，为了使得发动机尽可能工作在最佳温度区间，别克的工程师给出了一套ATM主动热管理系统的解决方案。这套技术方案的最大亮点就在“主动”上面，它是由电子水泵+电控球阀模块组成，可以直接通过“大脑”ECU来控制水泵的转速与球阀的开度，也就意味着，每时每刻，通过发动机的工作温度，可以进行连续精确调节，实现快速暖机，机油加热，停机冷却的功能。

在碳罐装置上，别克这次也带来了新的改变，采用了智能主动电控碳罐泵。首次应用电子泵，利用高转速的特点，加上自润滑的特性，直接由ECU来控制，实现汽油蒸汽由传统的被动脱附升级为主动脱附，燃油蒸发幅度降低了67%，同时，电脑还可以根据压差来制定诊断系统，进行智能诊断，轻松满足国六及全球最严厉的加州蒸发排放法规要求。

另外，造就高效率的另一个重要“功臣”就是这台全新的CVT变速箱。昂科拉GX这款CVT变速箱在结构上进行了优化设计，将推力带换成了钢链，解决了推力带统一打滑的问题，同时能承载更大的扭矩。并且钢链式结构半径更小，同体积下的CVT能获得更大的速比范围，让它能匹配更宽泛的发动机特性输出。

诸多“黑科技”也带来不同的实际驾驶感受。得益于宽泛的扭矩区间，昂科拉GX在常用驾驶路况的表现比较从容，而且在受到驾驶员给油的信号时响应也很及时。配合CVT变速箱的调校，在日常行驶时动力十分平顺。不仅如此，在油耗方面，昂科拉GX的表现也很不错，根据城市路况（包含堵车情况），实际油耗在8L-9L左右，综合来看昂科拉GX达到了动力与油耗的平衡。据悉，昂科拉GX的北美车型也将于明年年初上市销售，匹配1.2T、1.3T发动机，其中1.3T车型同样搭载了国内这套1.3T+CVT动力系统，作为更加成熟的北美市场，常年面对以大排量为主的消费者用车习惯，这样的布局和选择，不仅体现了通用对这套动力系统先进技术的肯定，还展示出了通用对于搭载这套动力系统的昂科拉GX日后在北美市场的充分自信。
总 结
可以看出，发动机是一个复杂的系统，纵观汽车发展的百年历史，工程师们一直在探索更加高效的动力系统，但高效的动力系统并不是一味地追求发动机热效率数据，而应该是“内外兼修”，使得整体的性能得以提升。对于用户而言，真正在实际使用中的好开、省油、实用才是他们心中对于“高效”的理解。昂科拉GX这套动力系统就是一个很好的例证：国内率先使用的35MPa高压直喷系统、全球首创的电子水泵+电控球阀模块、智能主动电控碳罐泵的采用使得这台1.3T涡轮增压发动机最大输出功率为121马力，最大扭矩240牛·米。在保持动力性能的同时，又做到百公里油耗5.9L的燃油经济性。在其他厂家都在鼓吹自家的热效率数据和技术先进性时，别克昂科拉GX却用实际行动交出了一份让用户满意的答卷。