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发动机热效率为什么做不到 100%

备胎说车 11-13

发动机热效率为什么做不到 100%

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以下是文字版

我们在初中课本上都学过 " 热力学第二定律 ",简单地讲,就是 " 第二类永动机 " 是不可能实现的。

如果发动机的热效率达到了 100%,其实就变成 " 第二类永动机 " 了,烧油产生的能量 100% 变成动力。

发动机没有振动、没有声音、更不会发热,这明显是不可能的事情。

发动机热效率为什么做不到 100%?

热效率是什么

所谓的热效率,意思就是,发动机输出的机械功,和燃料燃烧产生能量的比。

简单地把它理解为就是产品合格率,数字越大,说明原料浪费的少,生产出来的效率高。

为什么达不到 100%

之所以热效率做不到 100%,我们可以从 2 方面来讲。

第 1 方面,汽油在发动机里面,本身就不是完全燃烧的。

道理就和你吃下去的东西,不可能 100% 消化,道理是一样的。排气管黑黑的,其实就是没烧干净的东西。

另一方面,发动机避免不了热量损失、机械损失、泵气损失。

说人话,发动机工作的时候会发热的,热量其实也是烧汽油产生的,白白的其实是浪费掉的。

再比如说开车的时候发动机不是有噪音的?进排气的声音「嗡嗡」 ,这个也是烧油产生的结果,它是需要能量的,我们也是用不上的。

现在量产车能做到多少?

热效率每提升 1% 都很艰难

虽然达不到 100%,但对于发动机工程师来说,他们大部分的工作,其实都是在让热效率变得更高。

1876 年,德国人奥托,制造了世界上第 1 部 4 冲程内燃机,这台机器热效率是 14%。

到现在过了 143 年,目前市面上量产的动力系统,热效率普遍都在 40% 上下。

其中比较突出的马自达,最新量产的 Skyactiv-X 发动机,热效率 43%,比丰田混动系统 41% 还要高 2 个百分点。

143 年来,从 14% 到 43%,热效率只提升了 29%,但是每提高 1%,都是很大的进步。

这个就好比是 100m 跑步比赛,1968 年的时候,美国人海因斯,第 1 次跑进 10 秒,成绩 9.95。

到了 2009 年,博尔特成绩已经是 9.58 了。你看,40 多年总共成绩就提升了 0.37 秒,但是每次刷新世界纪录的时候,大家都很激动,对吧?

单位都是零点零几秒,每一次都是在突破极限了,别小看这 1% 了。

国产的高热效率发动机,还需时间

相比国外的品牌,国产发动机的热效率怎么样?发展其实也不错。

比如说奇瑞目前量产的 F4J16 1.6T 发动机,热效率超过 37.1%。吉利现在主推的 1.0TD 发动机,热效率 36.8%,也是不错的。

但是要追上马自达、丰田这种技术大厂,国产品牌还是要继续加油努力。

比如说奇瑞 2019 年 7 月发布的 1.6TGDI 混动专用发动机。

根据热力学开发实验来看," 样机 " 热效率达到了 41%,算是可以和丰田五五开了。

国产车热效率超过 40% 要等 3 年甚至更久

但是从 " 样机 " 到量产,再到 " 大规模装车 " 还有很多事情要做的。

这个就好像你自己家里做了 2 个小笼包,感觉吃起来味道挺好的," 我可以开饭店啦 "。

真的去开饭店,拿出来卖,涉及的东西就没有想象中那么少了。

江淮汽车有资料:完成一个新型发动机的研发,周期大概是 36 到 42 个月。

说人话,我们要用上国产的,热效率超过 40% 以上的发动机,可能要等个 3 年,或者是更久。

热效率是不是越高越好

热效率越高越好

对于厂家来说,热效率是代表自己的硬实力的,当然是越高越好。

但对于我们买车的人来说,热效率还真不一定是越高就是越好。

不考虑成本,厂家做一台热效率比较高的发动机也是做得出来的,F1 的发动机,热效率 45% 了。

F1 发动机不可能装在家用车上

这就好像你考试的时候,如果不限制时间限定,一张卷子做个 10 遍,10 遍再不行做个 20 遍,你成绩估计还是会有提升的。

但是高考不可能没有时间限制,F1 的发动机,也是不可能装到我们每个人的家用车上面来的。

一方面,是因为贵,另一方面,因为要压榨性能,F1 发动机的寿命也是不长的。

最好的例子就是梅赛德斯 AMG 的 project one,真的是用 F1 发动机的,车子卖 1800 万,我们先不说价格,你买得起好了。

发动机寿命也只有 5 万公里,超过 5 万公里报废,对不起,换一台新的,只是有钱人买来爽一爽了。

对于我们家用车的发动机来说,既要追求热效率,同时也要考虑成本、耐用性等等的。

一辆家用车 A 级的,装一个 50% 热效率的发动机卖个 100 万,显然它就不是家用车了,谁买?对不对?

热效率做不到 100% 是不符合科学原理

总结一下,发动机热效率做不到 100%,是物理原理决定的。

对我们来说,热效率高的车子,也的确是厉害,但选的时候,也没必要老盯着热效率来纠结。

一辆车 39% ,另一辆车 41%,技术确实是有差距,但开起来的油耗,其实差别没有我们想象中那么大的。

为什么觉得加油站油不耐烧

除了热效率,影响我们车子油耗的因素,到底还有哪些呢?很玄学。

有些人说油品很重要,有的说是踩油门的脚感很重要,有的说压缩比也是很关键的。

同样的车子有的人开 6、7 个油,有的人开 12、13 个油?到底是驾驶因素还是油品问题?

还是说其他有些东西,在影响着这个玄乎的油耗?

资料、论文、实验、案例全部都给你搜好了,想要了解很简单。

关键词:油耗

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