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汽车系统中发动机热效率是什么

2019-09-21
关键词: 发动机 汽车电子

  相信很多人买车,一般都会考虑其发动机动力水平,看峰值扭矩,看最大功率,看百公里加速,而近年来在厂家的宣传中,关于发动机的介绍有多了一个新指标——热效率。什么叫发动机热效率?我们都知道,发动机是将燃料燃烧所产生的热能转变为机械能的机器,在转换的过程中不可能完全转换成机械能,其中会有损耗。而剩下的这些有效的热能与单位时间的燃料燃烧产生的热能的比值,就称之为“热效率”。

  而随着汽车排放相关法律法规逐渐加严,既要降低排量,又要稳住动力,因此很多厂商都在发动机热效率方做加法,更高的发动机热效率既可以保证动力不消减,同时也可使其燃油能更加充分利用,从而油耗降低,且还可降低有害气体的排出。

  说到发动机热效率,丰田自然是跑不掉。在最新一代凯美瑞双擎上搭载的那台2.5L Dynamic Force Engine混合动力发动机,压缩比达到了媲美F1的14:1,更是实现了高达41%的发动机热效率,也成为目前量产车型中搭载的最高热效率发动机。长期以来,丰田的表现在日本本土地区就非常强势,在全球也非常强势。丰田所使用THS混动技术由于专利保护,其余厂家在研发时很难将其绕过,而同为日企的本田,通过不断研发,最终来发出媲美THS的i-MMD混动系统。

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  而在发动机领域,本田也被国人称之为“技术宅男”。地球梦发动机,甚至旗下的车型在民间有俗话“买发动机送的一辆车”,可以说是真香了。而在热效率方面,本田在2018年推出的雅阁混合动力2.0L发动机上,实现了40.6%的最高热效率,但是与凯美瑞的41%还有部分差距。本田自然是不甘心一直被丰田骑在头上,风头不能都让丰田占。否则身为发动机“技术宅男”的本田面子何在?

  对于汽油发动机而言,目前全球汽油发动机的热效率平均值在38%左右,之后再每提升1%,对工程师来说都是一个巨大的挑战,也都能看作是“划时代”的创举。丰田把发动机热效率做到了41%,对于传统技术下的汽油发动机,基本就是极限了。能够再次突破壁垒,达到前所未有的47%热效率,与本田F1技术的平民化离不开关系。本田计划采用F1赛车中广泛采用的预燃室技术来实现超稀薄混合气燃烧,将发动机的热效率提升到47.2%,并且预计将在2020年实现商用。

  这又得讲一下超稀薄混合气。在大部分情况下,发动机的空燃比会在13-15之间徘徊,相比于传统发动机接近理论空燃比的混合气,超稀薄混合气的空燃比可能会超过30,在这种情况下,发动机的缸内点火温度和燃烧温度会降低,减少发动机的热损失,自然提高了热效率。

  但是问题又来了。当发动机采用超稀薄燃烧的时候,混合气体将会难以点燃并且难以稳定地燃烧,这对于汽车而言十分不利。要不怎么说本田是技术宅男呢?它鼓捣出了上文所说的预燃烧室,在工作状态下,预燃室内的混合气先被点燃,火焰从小孔中射入气缸,使得气缸内的超稀薄混合气快速燃烧。采用预燃室技术,本田能够实现空燃比接近40的超稀薄混合气稳定燃烧,从而热效率大幅提高。

  简单的说,火花塞里面蹦出的火花不足以点燃超稀薄混合气体,本田就用从预燃烧室的明火引燃。当然,可能有人会疑问,多一个燃烧室是不是油耗要升高了?其实不然,预燃室的体积很。对于整体的整体油耗几乎没有影响。

  丰田从38%提升到41%是一次技术发动机技术的大升级,而本田直接提升到47%,可以说是人类在普通发动机技术的又一次突破。如果真的能按照现在所说的一样量产那意味着本田下一代的发动机在保持同等动力水平的条件下,油耗还可以再降低,那就真的本田大法好了。


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