汽车铲历史学家:探索100年热效率的编年史，丰田四次获得冠军，这是世界上第一次。

8大家好，我是一家汽车技术公司，我热衷于挖掘各种汽车技术的内幕。我最喜欢铲粪便...哦，不，铲历史！没错，在汽车的100年历史中，各种技术的进化过程都被探索过。今天，官方将带你去探索“发动机热效率的演变历史”。干货已经满了，没有中间广告，所以你可以清楚地知道你的汽车油耗是如何从一百年前的每100公里几十升下降到现在的每100公里5.6升的，你的汽车未来的油耗极限是多少？

1776，热效率从2%的蒸汽机开始。

铲历史前，发动机的热效率是多少？简而言之，当发动机工作时，只有一部分燃油热量转化为有效驱动能量，有效驱动能量与总燃油能量的比率就是热效率

我们通常所说的热效率实际上是最大热效率。最高热效率越高，发动机的有效工作区域越宽，发动机的能耗越低。

最早的发动机热效率是多少？2%—4%！

时间追溯到1776年，英国瓦特改进了蒸汽机，使其热效率达到2%-4%，这是一个很低的数值，但在当时的技术条件下，蒸汽机已经是最好的汽车动力载体，使人类开始告别马车旅行

1860年，第一台内燃机诞生

虽然蒸汽机带领人们从马车时代走向机械时代，但蒸汽机的短板仍然非常明显:它离不开又重又大的锅炉，热效率难以提高，转速(速度)有限，功率输出不连续，等等

因此，蒸汽机注定要与汽车竞争说再见。是新老板上台的时候了。这就是一个多世纪以来主宰汽车动力的内燃机！

1年至1860年，法国的勒诺瓦(lenovar，是的，法语)发明了第一台内燃机，它通过燃烧气体产生热量和动力。目前，

内燃机的性能参数根本不能使用:压缩比为1，最大功率为4.5千瓦，热效率为4.5%

Nani？读者可能会说，这并不比蒸汽机高多少。的确，当时蒸汽机的热效率已经提高到10%，不仅没有高出一头，内燃机也低得多！

1876奥托:我是真正的父亲

9雷诺瓦的气体内燃机热效率很低，但它使人们看到了改进的曙光。因此在1876年，德国工程师奥托开发了第一台四冲程气体内燃机，压缩比为2.5，热效率为14%，高于蒸汽机。

，可以说奥托的四冲程气体发动机真正打开了汽车发动机的新世界，使长途旅行成为可能。尽管他的机器还没有被应用(他只想使用工厂、矿山等)，他的“学生”敏锐地抓住了全球交通改革的主要机遇。

1883戴姆勒:请叫我汽油发动机之父

无论如何，尽管汽油发动机也是一种内燃机，但它的缺点是气体能量低，储存量不变，产量不稳定，这仍然是老戴姆勒所看到的，所以他老人家把重点放在了更高能量的载体——汽油上。

1883年，戴姆勒从德国天然气公司(奥托拥有的公司)辞职:奥托先生，请慢慢玩工程引擎。我不会再和你玩了。转向戴姆勒，他与麦巴克合作，麦巴克跟随他建造了世界上第一台立式四冲程汽油发动机。

因此，内燃机的热效率在1883年历史上增加到15%。戴姆勒的老人并不满意，继续努力终于在1894年增加了20%！此时的

汽油发动机终于能够支持更快的速度和更高的耐久性。汽车开始进入富裕家庭，原因很简单，汽车很贵，尼玛汽油更贵。

进展缓慢90年

之后，汽油机的热效率开始缓慢提高。尽管瑞士的布什在1926年引入了废气涡轮增压理论，直接喷射技术的原型在1950年开始出现，但是汽油发动机的热效率提高得非常缓慢，以0.5%和1%的速度逐渐增加

直到1990年，计算机技术飞速发展，汽油发动机的热效率才开始显著提高。到2000年，精确喷射发动机的热效率最终达到30%的目标。

进展缓慢有许多原因，不仅与技术环境本身有关，也与现阶段各国政府不重视汽车油耗管理密切相关。因此，直到2000年，随着汽车拥有量的大幅增加，主要国家终于开始收紧燃油消耗法规，迫使汽车公司开始考虑发动机。

汽油机迎来了新的发展阶段！

2003:丰田36.8%获得第1

名说实话，在20世纪50年代和60年代，丰田的发动机还是一个渣。直到1970年石油危机后，丰田开发出节能汽车并成功进入美国市场，丰田才真正尝到了发动机节油技术的好处，而且这种技术已经失控。

2003年，经过多年的努力，丰田终于发明了震惊世界的发动机(代码1NZ-FXE)。这台发动机的热效率高达36.8%，远远高于同期其他汽车公司。

是不是太高了36.8%？这么说吧，许多主流发动机的热效率还没有达到36%，一般在30%到34%之间，你会知道16年前的1NZ-FXE有多强！

丰田将这款1NZ-FXE置于第二代普锐斯之上。在城市条件下，排量为1.5升的普锐斯的动力性能相当于传统车型的2.0升，而油耗仅相当于传统车型的1.0升(4.7升/100公里)

2008:丰田37%超过

第二代普锐斯带来的热度让丰田无比满足。结果，丰田人在热效率的道路上越走越远，并开始疯狂奔跑。

据说引擎建成后，终于唤醒了其他竞争对手:让你一直享受太多了。如果我们继续这样下去，我们会不会像魔鬼的步伐一样被你的丰田车碾得粉碎？

2009:丰田再次打破38.5%的记录

觉醒，但仍难以阻止丰田的进步

2009，丰田，或丰田，这家伙想出了另一个38.5%的家伙:2ZR-FXE！热效率在220克/千瓦时范围内达到38.5%

熟悉这个名字吗？它与第二代普锐斯的1ZR-FXE非常相似吗？是的，这是第三代普锐斯发动机！

您应该知道，2016年，通用1.8L自然吸气发动机的最高热效率仅为37.43%，2017年，大众2.0T低功率发动机(EA8883B)的最高热效率仅为37%，而独立的奇瑞在2017年仅为37.1%。这只是退休球员打出王牌的节奏。

的情绪只能通过看图来表达:

2013:本田38.9%略高于

。并不是这些汽车公司不给力，而是这些汽车公司在涡轮增压的道路上走得太远，长期以来对自然吸入无动于衷。

的关键是，100年前，老奥托告诉我们，只有通过提高压缩比，我们才能提高热效率，但遗憾的是，由于缸内压力，增压器本来就难以达到比自吸式机器更高的压缩比。

所以丰田的摩擦任务只能留给日本汽车公司。

例如，本田大发在

3013年，它连续几次以微弱优势击败丰田本田大发，在代号为LFA系列的2.0升直列四缸汽油发动机上实现了38.9%的最高热效率，成功打破了丰田的垄断！

发动机采用电动可变正时气门技术，因此可以在阿特金森循环和奥托循环之间来回切换。加上马达，最高的热效率成功地抑制了第三代普锐斯的2ZR-FXE。不幸的是，对热效率的过度追求导致本田LFA车型的最大功率为143ps/6200rpm，最大扭矩为165Nm/4500rpm。

:肉鸡

2016:丰田自吸机40%里程碑抑制

睡椅侧允许他人打鼾。丰田没有让本田在第一的位置停留太久。在3年内，丰田迈出了一大步

2，016年，丰田发布了世界上第一台热效率为40%的发动机。为了表明这款发动机与众不同，丰田特意取了一个响亮的名字:动力发动机

，在这款2.5升直列式自然吸气汽油发动机的基础上，丰田还开发了一款特殊的混合动力车型，最高热效率为41%！然而，两者本质上是相同的，但它们只是“促进”高效率范围的混合添加。

回顾日本汽车工业疯狂的热效率排名竞争的历史，铁铲历史学家不得不说，它在日本乃至世界汽车工业中发挥了极其明显的作用。不说别的，日本的汽车燃油经济性已经有了直观的改善，尤其是在2009年之后。

2019属于蓝鲸:拥有世界上第一台40%热效率的机械增压机

的朋友们可能已经看到了。汽油发动机的最高热效率通常被自然吸气发动机打破，增压器很少出现。

增压器真的不能提高热效率吗？

肯定不是！

2年6月4日，019长安汽车在其新成立的全球研发中心揭开了“蓝鲸动力”的神秘面纱，并悄悄向世界宣布世界上第一台40%热效率的增压汽油发动机问世！

发动机采用极其先进的结构设计和AGILE燃烧系统。通过应用350巴超高压直喷、外水冷中冷、变截面涡轮增压器(VGT)、全变排量油泵、TMM热管理系统、0W-20低粘度油等领先技术，增压器热效率的上限被打破！

显然，凭借如此高的热效率，其压缩比也是一个突破，达到13: 1，相当于目前在马自达使用的SkyActive自然吸气式汽油发动机的压缩比，可以说是目前世界上增压器达到的最高压缩比。

和长安汽车蓝鲸增压器达到如此高的压缩比，关键在于采用米勒循环(可以简单理解为阿特金森循环的一种变体):通过巧妙的进排气控制策略，实现额外的活塞压缩冲程，产生更高的压缩比，并利用更多的能量

在排放方面，长安汽车的1.5T蓝鲸动力也提前达到了国家6 B排放标准(预设欧7升级路径)，并且没有添加尾气GPF，有效节约了后期使用成本。

令人震惊的是，长安汽车还在这款1.5T超高热效汽油发动机的平台上开发了一款超大功率版本，提升扭矩为200 Nm，峰值扭矩为1250rpm，达到300 Nm(世界领先)，最大功率为130kW。就NVH而言，这款1.5吨的蓝鲸动力也达到了60.8分贝的怠速，非常安静！

，也就是说，在日本四届冠军丰田未能打破40%的增压器热效率和本田的高热效率以换取动力肉的前提下，长安汽车实现了对蓝鲸动力的热效率(油耗)、动力、排放和NVH的综合考虑。

坦率地说，从发动机100年的历史来看，长安汽车的蓝鲸动力发动机不愧为世界第一，十年都不会过时。

增压更困难，但用两条腿走路更稳定

回顾全球汽油机热效率提高的100年历史，我们可以清楚地看到，欧美汽车工业由于其对增压技术的重视，一直难以突破上限，并且无法突破大众EA888 Gen3B上38%的热效率障碍。另一方面，日本特别强调自然吸气技术路线，因此尽管热效率超过40%，但其弱功率长期以来一直受到消费者的批评。

因此，提高增压器的热效率更为重要。从这个角度来看，长安蓝鲸动力发动机在增压的基础上实现了40%的最大热效率，兼顾了节油和动力，这是一件非常积极的事情。

但是说实话，提高增压器的热效率还是很困难的，因为从技术角度来看，增压器的单位进气量大于自吸量，所以气缸压力、气缸内的温度等。容易超过自吸式，导致更大的爆震可能性。

并且为了避免爆震，增压器必须“故意”降低气缸压缩比，这比自吸式机器更难实现相同的热效率:简单地说，为了实现相同的热效率，自吸式机器就像150公斤人举起150公斤一样困难，而增压器必须实现100公斤人举起150公斤

，然而，增压器和自吸式发动机是两种重要的发动机技术路线，市场上总是有一个强大的“自吸党”。因此，将这两种技术路线结合起来，共同促进热效率的提高更为安全。幸运的是，长安汽车正在开发热效率为43%-45%的车型，包括两类增压器和自吸式机器。随着难度越来越高，也标志着中国汽车工业不同于欧美增压方和日本的自吸流，正以更加平稳、平衡的步伐向汽车工业的皇冠不断前进。事实上，虽然由于先天原因，柴油机的热效率已经超过40%，但汽油机的热效率超过40%后，仍会在一段时间内陷入瓶颈展望未来，汽油发动机在很长一段时间内仍将是国内汽车的主要类型，不断提高其热效率是汽车企业必须的。

据报道，日产已经计划在未来推出热效率为43%的自然吸气发动机。马自达还计划使用压缩点火技术来提高自吸气发动机的热效率。然而，就机械增压而言，1.5吨重的蓝鲸长安有望在很长一段时间内成为世界顶级车手。唯一可以打破的是长安汽车目前正在开发的43%热效率的增压器。

的技术进步永无止境。铲历史学家也希望看到更多的汽车公司加入到提高热效率的大军中来，更新自吸式机器和机械增压机的排名，说它应该很小，这样我们普通人就可以少花些钱在石油上，毕竟地球是我们的家，不是吗？