汽油发动机热效率公式_汽油发动机热效率记录

1.100多年，从14%提升到43%，发动机热效率的提升为什么这么难？

2.为什么汽车发动机热效率不能达到100%

3.汽油发动机40%热效率意味着什么

4.汽车发动机的热效率如果能达到100%，会有什么样的后果？

5.汽油发动机热效率达到 40% 是什么概念？实现起来有多难

6.热效率达到40%，是否就可以说是一台好车？

目前量产车中发动机热效率最高的是搭载在海外版马自达3上的那台SkyActiv-X压燃发动机，理论上最大热效率达到43%，有着技术宅之称的马自达终于如愿从丰田手中抢回了第一的位置，捍卫了自己在发动机领域的地位。不过量产车热效率第一的位置恐怕很快就要易主，而这一次不是马自达的老对手丰田、本田，而是很多人口中所谓“不行”的国产发动机。

这事还得从去年6月举行的长城汽车“2019?蜂巢易创新一代动力总成技术发布会”说起，会上长城推出了全新4N20平台发动机的首个量产机型EN01，该发动机热效率达到了38.3%，而升级产品的样机最佳指示热效率为48%。按照规划，长城还将研发热效率高达50%的发动机，比目前量产车中排量前两位的马自达3?SkyActiv-X压燃发动机（43%）和凯美瑞2.5L发动机（41%）热效率都要高。

那么发动机热效率是什么，车企为什么热衷于发动机热效率。

我们知道发动机一个周期包括了吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在做功冲程中，通过燃烧汽缸中的汽油/柴油等，将燃料的化学能转化为热能，然后热能再转化为推动活塞往复运动的机械能，最后通过活塞的往复运动来推动曲轴的转动。而热效率是指发动机中转变为机械能的有效热量与所消耗燃料的总热量的比值。

例如一台发动机的热效率为36%，那么它消耗的燃油中只有36%的能量转化为实际动力，而其他的64%能量因为排气损失、机械损失、冷却损失等等而浪费掉，简单来说你每加100元油，就有64元打了水漂。

听着有些夸张，但事实就是这么残暴，所以理论上，发动机热效率越高，在输出相同动力的情况下消耗的燃油越少，也就越省油。

有人估计会问，发动机热效率既然对油耗这么重要，那车企为什么不加足马力提高它呢？

尼古拉斯·奥托

其实从1860年第一台内燃机诞生以来，科学家就就尝试着各种努力去提高发动机热效率。从最早煤气机不到5%的热效率到1876年尼古拉斯·奥托提出的四冲程内燃机（汽油机），热效率一下子提高到了11%，再到1892年，鲁道夫·迪塞尔提出的压燃式四冲程内燃机（柴油机），热效率再次提高了一倍。

而到现在喷油器、油泵、缸内直喷、米勒循环、可变气门正时（VVT）、可变凸轮机构（VCS）、高压缩比、发动机管理系统等先进技术的运用，都和提高发动机热效率有关。所以有人说发动机的发展史就是热效率的发展史。

14RT-flex96C船用柴油机

不过从160年的内燃机发展史来看，热效率的提升似乎很慢，从最开始的5%左右到目前热效率最高内燃机——14RT-flex96C船用柴油机，其最高热效率也不过55%，160年来只增长了11倍，相比电脑性能每隔18-24个月便会增加一倍的速度来看，简直小巫见大巫。

SkyActiv-X压燃发动机

而四冲程的汽油发动机热效率的提升就更慢了，从1876年的11%到目前汽油发动机热效率普遍不到35%，搭载在马自达3上的那台SkyActiv-X压燃发动机，是目前量产车中热效率最高的汽油发动机，也不过43%。144年来，四冲程汽油发动机热效率提升不到4倍。

所以很多行业人士吐槽发动机热效率每提高1%都非常困难，但就是在如此困难的情况下，有些国产品牌却把发动机热效率做到了38%，而有些甚至有望突破50%。

红旗是去年发展势头最猛的自主品牌车企之一，也是第一个把车卖到500万却还一车难求的国产品牌，而更出人意料的就是红旗的技术。搭载在红旗HS5上的那台2.0T发动机，热效率达到了39%，是目前量产车中，热效率最高的国产发动机。

这台发动机用全铝合金缸体材质，用了350bar缸内直喷、进排气双VVT气门正时系统、热管理模块等技术。其中双VVT技术，可以在压缩阶段通过延迟关闭进气门使部分混合气体溢出气缸外，让发动机的膨胀比大于压缩比，从而提高发动机热效率。

一汽的这台代号CA4GC20TD-32的2.0T发动机最大功率为224马力，最大扭矩为340N·m，目前主要应用在红旗HS5上，将来或将运动在HS7等车型上，成为家族的主力发动机。

在去年6月举行的长城汽车“2019?蜂巢易创新一代动力总成技术发布会”上，长城品牌旗下专注于动力总成和智能研发的蜂巢易创公司推出了全新4N20平台发动机的首个量产机型EN01，该发动机融入米勒循环，在压缩阶段通过延迟关闭进气门使部分混合气体溢出气缸外，膨胀比大于压缩比使得气缸内剩余的气体燃烧更加充分。据悉热效率达到了38.3%，将来新发动机或将替代现款的2.0T发动机。

按照规划，4N20平台发动机还将推出代号为RY29的机型，用低压EGR（废气再循环）和停缸技术，热效率将达到41%；而代号为EY26的机型，用稀薄燃烧、EGR等技术，压缩比达到17:1，据悉热效率将达到50%。而至于这些发动机什么时候落地，买买君还没有得到确切的消息。

作为中国品牌第一阵营的车企，长安向来比较注重自主研发，拥有着国产品牌首个动力模块化平台——蓝鲸NE动力平台，该平台是长安中小排量模块化平台，可覆盖1.0-1.8L不同排量的发动机，零件通用率达到98%，并且兼容48V轻混、PHEV插电混动以及乙醇燃料。

而搭载在逸动蓝鲸版和CS35?PLUS蓝鲸版上的那台蓝鲸1.4T发动机，则是蓝鲸NE动力平台的首款产品。发动机用了350bar高压燃油直喷、可变排量机油泵、双VVT可变气门正时等技术，发动机最大功率为158马力，最大扭矩为260牛·米，热效率能够达到38%。

按照规划，蓝鲸NE动力平台还将推出一台1.5T发动机，其发动机热效率将达到40%，未来该发动机或将替代CS55?PLUS上的那台1.5T发动机。

广汽第三代2.0T发动机热效率同样达到38%，与长安蓝鲸1.4T并列国产量产发动机热效率第三名。

这款代号为4B20J1的2.0T发动机是广汽G平台下的第三代涡轮增压直喷发动机，相比第二代2.0T发动机保守求稳的做法，第三代加入了350bar高压燃油直喷、双涡管单涡轮、进排气双VVT等先进技术。发动机最大功率达到252马力，最大扭矩达到390牛·米，相比第二代发动机分别提升51马力和70牛·米。

奇瑞被称为中国的技术宅，在建厂初期就在走上了自主研发的道路，路途虽然充满荆棘，但却积累了丰富的经验和技术，并且打造出了当时国内热效率最高的国产发动机——ACTECO?1.6TGDI发动机，其热效率达到了37.1%。

奇瑞的这台1.6T发动机家族的第三代产品，用缸内直喷技术，搭载了奇瑞最新的iHEC燃烧系统，通过高强度进气系统、200bar高压供油系统，90毫米高能点火系统、第三代智能控制系统等技术来实现高热效率。

目前搭载这台1.6TGDI发动机的车型包括星途TX、瑞虎8、星途LX等，主要是奇瑞品牌旗下的高端车型。

理论上发动机热效率越高越省油，但是发动机热效率是随着发动机负荷变化而变化，其最高热效率只是在发动机状态最好的时候才会出现。

我们以凯美瑞的2.5L发动机为例，官方声称最高热效率达到40%，在SkyActiv-X压燃发动机没面世之前，是世界上量产车型中，热效率最高的发动机。我们从实车数据来看，只有当发动机转速在1800-2300rpm之间，扭矩在151-172N·m之间，两个条件同时满足时，才接近40%的最高热效率，只要其中任何一个条件不满足，热效率就达不到最高。而在日常的道路环境中，是很难让发动机处于最佳的工作状态（混动除外）。

所以车子是否省油，除了看最高热效率之外，还要看最高值是否持久。另外，影响油耗的因素还有很多，包括驾驶习惯、路况、车重、风阻等等，所以我们在购车时，不能单凭发动机的热效率去判断一款车是否省油。

热效率高的车虽然并不一定省油，但对于厂家来说，能否研发出热效率高的发动机一定程度上代表了厂家的研发能力。我们很欣慰的看到，随着技术的积累和研发的不断投入，国产发动机的热效率不断提高，甚至有了和国外品牌扳手腕的实力。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

100多年，从14%提升到43%，发动机热效率的提升为什么这么难？

传统理论认为，一般蒸汽轮机热效率为4%-8%；汽油发动机热效率为25%-35%；柴油发动机的热效率为35%-45%。

之所以发动机不能达到100%的热效率，主要与以下几方面有关：

一、摩擦损失。

发动机要把热能转化为机械能，需要非常复杂的机械结构才能完成，这些由众多金属机械零部件组成的复杂机械结构，在快速运转过程中，运动零部件之间不可避免会产生摩擦，造成动力损失和机件损坏。学过初中物理的都知道，摩擦会产生阻力，那么发动机自身运转必然也要损耗一部分能量。

二、热量损失。

发动机是热能转化为机械能的机器装置，燃料燃烧产生的温度高达上千度，另外金属机械零件运动摩擦也会产生高温，如果发动机零件长时间处于高温条件下运行，会很容易出现摩擦力增大，金属熔融，甚至爆缸烧瓦的恶故。

因此，为了保证发动机金属零部件能够在稳定温度状态下工作，汽车厂商就利用水的冷却特性，用循环水对发动机进行降温，因为水的最高温度为100度，为了保持水的这个温度，一般是取散热器和强制风将热量释放到空气中，这样就会将大量的热量带走，这是热能损失的主要原因之一。

为什么汽车发动机热效率不能达到100%

100多年，从14%提升到43%，发动机热效率的提升为什么这么难？

所谓的发动机热效率，意思就是发动机输出的机械功和燃料燃烧产生能量的比。初中课本上都学过热力学第二定律，简单说，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%，其实就变成了第二类永动机了，燃油产生的能量100%转化为动力，发动机就不会有震动，也没有声音，更不会发热，这明显是不可能的事情。

发动机的热效率之所以达不到100%，主要是有两方面的原因，第一个就是汽油在发动机里面本身就是不完全燃烧的，就和我们人吃东西一样，食物所含的能量和营养不可能100%被人体消化吸收，现代汽车的电喷系统就算再先进，也没有办法将油气混合物充分的燃烧，这就有一部分的能量会随着尾气排出白白的浪费掉。

另一方面，发动机在运行的过程中避免不了热量损失、机械损失和泵起损失，也就是说汽油燃烧产生的能量很大一部分不是用来驱动汽车前进，而是用在了别的地方。比如说发动机在工作的时候会产生发热、震动和噪音，这些都是需要消耗能量的。虽然热效率达不到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，德国人奥托制作了世界上第一台四冲程的内燃机，这台机器的热效率只有14%，到现在已经过了100多年。

目前市面上量产的动力系统热效率普遍都在40%左右，其中比较突出的就是马自达最新量产的动力系统，热效率达到了43%，比丰田混动系统的41%还要高出两个百分点。100多年的时间，从14%-43%热效率只提升了29%，但是每提升1%都是很大的进步。

这个就好比百米赛跑，1968年的世界纪录是9.95秒，到2009年博尔特的成绩是9.58秒，40多年才提升了0.37秒，和发动机的热效率一样，都是一次又一次的在突破极限。对于厂家来说，热效率可以代表自己的硬实力，当然是越高越好，但是对于我们买车的人来说，热效率不一定是越高越好，热效率高了，成本自然也就越高，发动机的耐用性也会受到一定的考验，比如梅赛德斯AMG的project one用的就是F1的发动机，售价高达1800万，发动机的寿命却只有5万公里，5万公里之后报废还想开，就只能再买一台新的。

总的来说，发动机的热效率做不到100%是物理原理决定的，发动机的热效率越高也的确是更厉害，但是在买车的时候也没有必要太在意热效率这个指标高一点低一点，对我们日常的驾驶和油耗并不会有太大的影响

汽油发动机40%热效率意味着什么

为什么汽车发动机热效率不能达到100%？

为什么汽车发动机热效率不能达到100%？内燃机运转时，热效率是根据现状不断变化的！40%的热效率只是在一定的发动机转速和负载下，而平均热效率仅为35%左右，这意味着约有65%的热量损失了。

来看看65%的热量是怎么消耗的，不消耗的时候会发生什么！我们汽车的发动机之所以不熔化，其实是靠冷却系统来帮助散热的，因为气缸壁外侧和气缸盖外侧都充满了冷却液；它可以快速删除。

燃烧室和缸盖外侧冷却液量大，缸壁最高温度只有100℃以上！但是我们没有办法打破热力学定律的束缚，我们内燃机就是从热力学定律衍生出来的，这样走下去是不可能打破热力学定律的束缚的，所以这里还有一个悖论。

就是说内燃机是不是完全服从于传统的热力学定律，而内燃机未来的发展目标是要打破热力学定律？很有可能克服摩擦力，造出永动机，汽车的油耗可能不是三分之一，但提速后，油耗为零。只是刹车就可以了几滴油跑步概念可以跑一天。

当然，影响的不只是汽车，其他所有行业也都要经历一次大的现代化改造，毫不夸张地说，这是两个不同的世界。对于普通家用车来说，很难再热效率、动力和发动机寿命之间取得平衡，所以发动机的热效率越高越好！

如果发动机的热效率达到100%，则意味着发动机活塞气缸、发动机曲轴轴承、点火线圈等部件的摩擦为零，其产生的热量将作用于外部。他们给我们带来的体验是，油箱里的续航里程会增加2-3倍。

此外，这款发动机将不再需要冷却液，其安静运行趋于为零。在进气冲程期间喷射氢燃料，气缸冷却系统必须非常先进。进气温度和汽缸散热率很重要，还有其他基础技术会保持不变，未来会有。

当然，一开始是沼气和氢燃料混合用于内燃机，然后内燃机本身会产生一些氢燃料。当然，要完全实现开水技术，还有很多技术需要创新。如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着输出的机械能全部转化为燃烧产生的能量。

然后汽车可以在毫秒内加速到100公里，油耗几乎为零。这是一件无法描述的事情。首先可以肯定的是，燃料不可能是普通的取暖油，普通燃油发动机的热效率在70%左右，这是理论极限。

如果超过这个极限，就可以说是永动机了核燃料的理论极限更高，可以达到99%燃料发动机的火用效率可以无限接近100%，而核燃料的火用效率只能达到20%，并且覆盖在火花塞和活塞的表面，形成积碳，这是不完全燃烧的结果。

积碳会影响下一次火花塞和瓦斯的爆炸。所以车内的汽油并没有100%燃烧。打开四冲程排气阀后，释放出二氧化碳和氮氧化物颗粒。也就是汽车行驶了2万公里之后。用于更换火花塞和处理保养气缸积碳。

比如比亚迪最近发布的骁云发动机，效率高达43%，被认为是目前发动机中效率最高的车用发动机之一。效率的提升意味着做功能力更强，在相同的燃油放热量下可以行驶，更大的做功能力加上高效的传动，可以让汽车行驶更远的距离。

同样的距离可以省油.油的内能一部分转化为机械动能，另一部分转化为混沌能。熵，即一种能量转化为多种能量的过程，会增加。如果油的内能全部转化为机械动能，熵就不会增加，所以永远不可能是100%的热效率。

而且，如果能够100%无损转换，永动机将成为现实。所以说，这才是热效率不能达到100%的原因了。

汽车发动机的热效率如果能达到100%，会有什么样的后果？

随着科技的进步，越来越多曾经难以想象的先进技术被研发出来，而就在最近，新一代凯美瑞再次让全世界的车迷大吃一惊，它竟然将一台自然吸气四缸发动机的热效率提升到了40%。接下来，让边肖汽车向朋友们简单介绍一下汽油发动机40%的热效率意味着什么。

到底什么是热效率？

热效率这个词听起来有点无聊。科学书中的严格解释是单位体积燃料的内能与动能之比。比率越高，燃料对动能的效率越高。对于普通消费者来说，可以理解为比值越高，发动机功率越好，油耗越低，排放水平越好。

但是你知道汽车发动机能量损失是不可避免的吗？现在世界上所有汽油车的发动机热效率几乎不可能达到50%，这也说明即使你的车加满一箱油，我感觉真的&ldquo消费&rdquo给车轮的动力不到一半，大部分基本被各种能量损失所用。

那么，除了转化为动能并应用到车轮上的燃油，剩下的汽油基本都去哪里了呢？这些燃料大部分会被发动机的冷却带走，称为冷却损失，一部分会通过排气排放到大气中，称为排气损失。这两块所占比例最大，约占总能量的40%，但这是不可避免的能量消耗，所以发动机可以&ldquo少吃食物，多跑步。我们只能从剩下的60%开始。

如果你想让马跑，你需要少吃草。这是一个永恒的问题，在汽车领域也是如此。此外，汽车不仅需要考虑能耗，还需要考虑日益严格的排放法规。以汽车大国美国为例。到2025年，各汽车厂商销售汽车的平均燃油合理性(CAFE)必须达到54.5mpg(相当于4.31L/100km)，基本为&other双重标准。是的。有鉴于此，各大车企也在努力开发新技术，以应对新规。在中国，随着&ldquo六个国家。排放法规的颁布可以说是未来世界上最严格的排放法规之一。

应对难题，研发技术

为了应对这一困难，很多厂商开始绞尽脑汁研发新技术，发动机的热效率是影响油耗和排放数据的关键环节。对于一辆搭载33%热效率发动机的汽车(现在大部分汽车发动机的热效率在28%-33%之间)，使用40%热效率发动机后，整车的合理燃油性能会提升15%-20%。

以平均每百公里油耗7升，每年行驶1.5万公里的汽车计算，使用热效率40%的发动机，每年至少可以节省200升汽油，可以节省1300多元的燃油成本。节省下来的200升汽油不仅可以节省大量的燃料费用，还可以为全球的环境保护做出贡献。

汽油机40%的热效率意味着什么？今天，我给大家简单介绍一下边肖汽车。如果你想让马跑，你需要少吃草。这是一个永恒的问题，在汽车领域也是如此。此外，汽车不仅需要考虑能耗，还需要考虑日益严格的排放法规。我希望帮助我的朋友。

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汽油发动机热效率达到 40% 是什么概念？实现起来有多难

什么是热效率？热效率指的是：当燃油在发动机内进行充分燃烧时，将所产生的热量转化成机械能并加以利用。而这个转化比例，也就是我们通常所说到的热效率。如果热效率达到100%，也就意味着在进行燃烧时，不产生任何热量，同时在经过所有零部件时，没有产生任何消耗，而且还要求在燃烧时，必须做到充分燃烧。从理论上来讲，要想发动机的热效率达到100%，以目前的技术水平是根本做不到的。

常见的发动机热效率：

1、蒸汽轮机热效率：4%-8%

2、汽油发动机热效率：25%-35%

3、柴油发动机热效率：35%-45%

发动机的热效率不可能达到100%。原因其一：发动机材质不能接受这么高的温度，发动机都是由金属制造，金属有一定的耐热点，超过一定的温度就会变形，导致零件损毁，所以必须一部分的热能传递给冷却液，也就是散热。

其二：发动机机械运动会损失很大一部分的热量，发动机的核心部件是活塞连杆机构缸体、曲轴，有产生的热能，推动零部件工作输出动力，零件运动摩擦也会损失一定的热量，降低发动机的热效率。

其三：废气排除也会损失热量。发动机的工作原理：进气、燃烧、排气往复不断。排气过程一是损失部分热量，另一部分人呢过转化为动能，推动气体运动。热效率不要说百分之百，41%已经很不容易了，如果50%的马自达创驰蓝天二代实现，那绝对是具有里程碑式的突破。其实发动机也是热机的一种，只要是热机，就不可能达到100%，如果达到了，那么之前所建立的一系列科学认知，一些方面都要打破，这是一件非常可怕的事情。

热效率达到40%，是否就可以说是一台好车？

其实，热效率这个东西，用通俗点的专业解释就是，你一升油，究竟有多少是能够用在了驱动你的车子的部分。因为发动机汽油燃烧总有各种损耗。就如同手机，拿在手里发烫的时候，手机电池能量就悄悄以散热的方式跑掉了。所有能量减去这些损耗的能量，剩下能被手机真正用起来的能量，在所有能量中占据的比例，就是“热效率”。如果你还想更加通俗点，那就用一个大家都比较喜欢的比喻吧。就类似于100块钱你能买到多少苹果吧，有些能买到30斤，你能买到40斤。这就是你能力了！这样解释应该很容易理解了吧！实现了13:1的压缩比，40%的热效率。混动版还有双循环热效率达到41%。这样的热效率已经是打开了汽车行业的一个新的时代了，以后再要突破只能照着这个标杆往上走了。难度越来越大！ 对于汽油发动机来说，它的热效率能够达到40%左右的话，这已经算是接近理论上的最大值了，目前能够达到这么高的不多。 @2019

现在不少厂商宣传发动机性能的时候都爱说“热效率”，那么什么是热效率呢？

热效率就是指燃料燃烧时产生的热量转换成机械能的比例。发动机通过燃烧汽油，将化学能转化成热能，热能推动活塞进行运动而产生机械能。由于发动机并非在完全理想的情况下工作，所以实际转化效率并不能达到理想值（100%），初中物理相信大家都学过“热力学第二定律”吧，因为存在摩擦，散热等各种情况，所以热效率达到100%永动机是不存在的。

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。

但对于我们普通老百姓来说，热效率还真不一定是越高就是越好。不考虑成本的话，自然是热效率越高汽车越贵咯，?F1的热效率就45%，但又有几个人买得起呢？

目前，市面上已上市的车型中，热效率最高的当属丰田凯美瑞上搭载的Dynamic?Force系列2.5L发动机，热效率高达40~41%，除此之外，丰田C-HR、RAV4荣放，搭载的是丰田旗下的全新的2.0L的自然吸气发动机，热效率也可以达到40%。当然咱们国产品牌也不甘示弱，长安的蓝鲸发动机以及吉利缤越1.5TD发动机都达到了40%的热效率。

时至今日不少车企工程师还在不断想办法提高热效率，目前行业内热效率最高水准是45%，也就是说只有45%的热量被转化为机械能，其余的热量都浪费了。

其实对于汽车发动机来说，能量的损耗是不可避免的。就算给汽车加了满满一箱油，真正变成动力的又有多少呢，甚至连一半都没有，大部分都变成热能损耗了。

一辆车省不省油，最重要的就是它的热效率。同样排量的车型，发动机热效率高的那台车，其燃油经济性就越好。然而?高热效率与强动力输出从本质上说是背道而驰的，要么轻而缓的高效率要么急而促的强动力，以目前的技术水平，很难做到两者得兼。这也就是为什么动力强的发动机热效率不高，而热效率高的发动机动力不强的根本原因。

而且热效率不是一成不变的，是随着发动机的负荷变化而变化的。它是一个区间而不是一个值。通常我们所说的发动机40%热效率指的是最高热效率，它只是在发动机状态最好的时候才有，一般这个最佳状态很短暂也可以说很小，只有很少一部分情况发动机才处于最佳效率区间。

例如凯美瑞2.5L发动机，官方说法是发动机热效率40%，但是根据实际检测数据来说，只有在扭矩输出151-172N·m时才会接近官方数据40%的热效率。当不在这个扭矩范围时，热效率就会马上下跌，由此可见热效率这个东西参考的意义更大，更多的时候只是厂商包装的一个噱头，没有太大实际意义。

另外柴油发动机的强项是省油，汽油发动机得到强项是动力，所以针对不同的发动机会有不同的侧重点。如果你是一个性能控，那给你再高的热效率发动机也是没有太大的意义的。

高热效率发动机是一种趋势，但是各个品牌还是会在动力和油耗之间进行权衡。随着时间的发展，科技的进步，可能在未来会出现高效率+高动力的完美发动机，希望那一天的早点到来。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。