【卡車之家原創(chuàng)】2020年9月16日，康明斯率先發(fā)布全球首款熱效率50%的商用車汽油發(fā)動機(jī)； 濰柴已于2020年完成熱效率50%內(nèi)燃機(jī)技術(shù)開發(fā)； 2021 2020年9月，濰柴發(fā)布15L國六汽車底盤，熱效率48%量產(chǎn)。 預(yù)計月底東風(fēng)濰柴率先投產(chǎn)； 解放動力有望實現(xiàn)2025年實現(xiàn)熱效率55%的目標(biāo)……
近年來，“發(fā)動機(jī)熱效率”這個名詞不斷出現(xiàn)在各位愛卡人士的面前。 國外各大動力廠商，無論是乘用車企業(yè)、商用車企業(yè)，還是電源廠商，都在“追我趕”中展開提高熱效率的“比武”。 甚至有車友說：“誰的熱效率最高，誰的底盤就最好！”
這句話真的沒有錯。 熱效率是機(jī)箱性能的一個非常重要的指標(biāo)。 那么，什么是機(jī)箱的熱效率呢？ 提高熱效率的作用是什么？ 明天我們就來說說機(jī)箱的熱效率吧！
首先，機(jī)箱的熱效率是多少？
底盤熱效率，又稱“發(fā)動機(jī)有效效率”。 是指底盤有效功率的熱當(dāng)量與單位時間內(nèi)消耗的燃油熱含量之比。
簡單易懂的說，汽油和汽油在燃燒時會形成能量（熱能），而燃油在底盤氣缸中燃燒形成的能量（熱能）會通過推動活塞運(yùn)動爆燃，然后轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 眾所周知，底盤氣缸內(nèi)的熱能無法100%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，轉(zhuǎn)化率的數(shù)值就是底盤的熱效率。
我們舉一個反例。 例如，燃料燃燒產(chǎn)生100單位的熱能，但這100單位的熱能只能轉(zhuǎn)化為40單位的機(jī)械能來推動汽車前進(jìn)，所以此時底盤的熱效率為40%。
但很顯然，這個熱效率并不代表機(jī)箱的一個“定值”。 在這個過程中，只有一個范圍或一個點，機(jī)箱的熱效率能否達(dá)到40%。
如果底盤怠速、扭矩等數(shù)值因駕駛方式或路況發(fā)生輕微變化，熱效率會增加，所以并不是底盤整個工作范圍都是40%。
說到這里，肯定會有卡粉會問，這種能量轉(zhuǎn)換的效率很低。 如果熱效率為100%，會發(fā)生什么？
至少在我們這個世界位面，完全不可能達(dá)到100%的熱效率。 達(dá)到100%的熱效率，就是將燃料燃燒的熱能完全無損失地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，只是不符合數(shù)學(xué)上的“熱力學(xué)”。 定理”，同時不會形成車輛暖風(fēng)、車輛尾氣等底盤散熱現(xiàn)象。
但是對于發(fā)動機(jī)本體來說，沒有散熱現(xiàn)象，底盤冷卻系統(tǒng)也將不復(fù)存在。 現(xiàn)有的底盤發(fā)動機(jī)氣缸材料也難以長期抵抗燃料燃燒的低溫。 畢竟，我們提高了文明水平。 至少在現(xiàn)階段，熱效率可以達(dá)到100%，這是不可能的！
現(xiàn)階段常用電源的熱效率如何？
看完了機(jī)箱熱效率小科普，我們來看看現(xiàn)階段我們常用電源的大概熱效率。
首先我們來看看“發(fā)動機(jī)之祖”的蒸汽機(jī)：“工業(yè)革命”時代的蒸汽機(jī)，按照燃料的熱值計算，熱效率大概在3%左右; 1840年，凝汽式蒸汽機(jī)的總效率可達(dá)8%； 到20世紀(jì)，蒸汽機(jī)的最低熱效率達(dá)到20%以上。
下面就來看看我們比較常見的內(nèi)燃機(jī)吧。 先說說卡車和藍(lán)牌車常用的柴油機(jī)：現(xiàn)階段柴油機(jī)的熱效率主要集中在35%~42%之間。 根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，目前柴油機(jī)熱效率最低的底盤是奇瑞自主研發(fā)的底盤，熱效率為43.04%。
那么我們卡友們比較熟悉的汽油機(jī)和燃?xì)鈾C(jī)的熱效率如何呢？ 相對而言熱機(jī)的效率越高做功越快嗎，在相同技術(shù)下，汽油機(jī)底盤的熱效率高于柴油機(jī)，而燃?xì)鈾C(jī)的熱效率與汽油機(jī)大致相當(dāng)（或略低）。
近年來，我國車用汽油機(jī)熱效率基本在40%-46%左右。 目前熱效率最高的汽油機(jī)是康明斯發(fā)布的，熱效率為50%。
不僅是這種，還有船用發(fā)動機(jī)，其中低速汽油機(jī)的熱效率已經(jīng)達(dá)到50%以上； 工業(yè)（如發(fā)電廠）、航空等用途的燃?xì)廨啓C(jī)熱效率可達(dá)63.08%左右。 但是，船用發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)很少在陸地上使用，基本用于船舶和航空。 現(xiàn)階段使用燃?xì)廨啓C(jī)的陸上工具只有主戰(zhàn)坦克，這里就不多說了。
汽車底盤熱效率提升為何成為電源廠商新的競爭點？
在解釋這個問題之前，我們首先要明白，從目前的技術(shù)來看，將汽油機(jī)的熱效率提高1%，已經(jīng)是一個特別大的技術(shù)突破了。
熱效率越高，對機(jī)箱的材料和工藝要求越高； 雖然汽油機(jī)由成千上萬的零件組成，但提高熱效率是一項龐大的系統(tǒng)工程。 提高熱效率除了受熱機(jī)理論的限制外，還必須兼顧熱效率、動力性能和底盤的耐久穩(wěn)定性，不可忽視的是，受制于材料和技術(shù)的發(fā)展，燃油噴射、散熱、進(jìn)氣、材料的改進(jìn)都有突破難點。
然而，如何在幀率和燃油經(jīng)濟(jì)性之間取得極致平衡，讓底盤能夠保證熱效率和動力的統(tǒng)一，在更多工況下都處于高效工作區(qū)間，也是技術(shù)研發(fā)的難點。
雖然目前的底盤研究已經(jīng)進(jìn)入了困難期，但可以說，目前的汽油機(jī)能有效提高1%的熱效率，難度極大。
既然提高熱效率如此困難，為何各大電源廠商都加快發(fā)展布局，成為市場新的競爭點？
這就不得不提到熱效率的提升帶來的最直接的效果：節(jié)油！ 雖然，熱效率越高，熱能轉(zhuǎn)化為動能的程度就越高，油耗也就越低。
數(shù)據(jù)顯示，如果我們以46%的熱效率計算一臺汽油機(jī)，如果熱效率提高到50%，汽油消耗量將增加8%。 這樣的直接利潤不容忽視。
但在我國“3060雙碳”目標(biāo)下，提高底盤熱效率，不僅能為終端用戶帶來節(jié)油收益，還多了一層戰(zhàn)略意義。
隨著“雙碳”和“節(jié)能降耗”的提出，內(nèi)燃機(jī)面臨著能源安全和溫室氣體二氧化碳減排的雙重挑戰(zhàn)。 目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為應(yīng)采用兩種方式：二是提高底盤的熱效率熱機(jī)的效率越高做功越快嗎，一是采用氫燃料、純電等替代能源。
各大廠商不僅注重替代能源產(chǎn)品的開發(fā)，還將提高熱效率作為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的重要方向。 雖然，熱效率越高，燃料消耗越少，節(jié)能降耗的效果越明顯。
事實上，也正是因為如此，提高汽車底盤的熱效率成為了國內(nèi)外整個汽車行業(yè)新的競爭點。
機(jī)箱熱效率的不斷提升，對于我們這些卡友來說是一件好事。 在保證整車的匹配度和穩(wěn)定性的情況下，熱效率高的底盤帶來的直接好處可以降低我們?nèi)粘５倪\(yùn)營成本。 但我們也不能只看機(jī)箱的“賬面數(shù)據(jù)”，一味追求“最低熱效率”。
雖然，我們?nèi)粘ｑ{駛的汽車是一個“整體”，也需要與變速箱進(jìn)行匹配，包括驅(qū)動系統(tǒng)、風(fēng)阻、重量，甚至是駕駛員的駕駛習(xí)慣等諸多因素。
因此，對于我們的終端用戶來說，不應(yīng)該盲目看重“發(fā)動機(jī)的最低熱效率”，而是需要在通過技術(shù)提升熱效率的同時，關(guān)注各個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)是否高效，行駛工況是否依然穩(wěn)定。效率。
●后記
提高機(jī)箱的熱效率確實代表了電源廠商在技術(shù)發(fā)展方面的前瞻性和先進(jìn)性，不能簡單地把精力放在提高熱效率上。 怎樣才能做到熱效率、動力和穩(wěn)定性的“黃金搭配”？ ”真正的難點就在這里。（文/張匡元）