2020热点之技术篇：决战热效率之巅

撰文 / 钱亚光
编辑 / 温 莎
设计 / 赵昊然

12月10日，中国内燃机工业协会乘用车动力总成专业委员会（SCP）成立大会在宁波杭州湾召开。与近年来电动化主旋律不同的是，参会代表们一致认为，混动技术路线将会是各汽车厂商近期的主攻方向，混动汽车将在很长一段时间成为市场主流。

牵头组织SCP的吉利在大会上表示已做好全面迎接混动时代的准备，并透露吉利正在开发新一代混动专用动力总成平台，其指示热效率达到49.5%。

“热效率”又一次被推向前台，在传统汽车领域，2020年可谓热效率年，多家自主品牌车企不约而同推出或宣示自己的发动机热效率方面的飞跃。

例如广州车展上，比亚迪正式发布了首款DM-i超级混动轿车秦PLUS，亏电状态百公里油耗3.8L，在满油满电状态下行驶里程可超过1000公里。

而支撑DM-i超级混动系统的骁云-插混专用1.5L高效发动机，也在同一天以43.04%的最高热效率获得了中汽研华诚认证中心颁发的“能效之星”认证证书。

中汽中心华诚认中心的“能效之星”认证今年也频繁出镜，最早的是一汽奔腾T77 PRO 1.5T第三代”智擎魔方”发动机，最高热效率达到39.06%。

广汽传祺的第三代1.5TGDI、2.0TGDI发动机分别获得中汽中心的40.48%、40.23%热效率认证，第四代2.0ATK发动机获得42.10%热效率认证。

比亚迪的骁云混动专用发动机更是达到了43.04%，数据上已经打破了马自达SKYACTIV-X压燃汽油机热效率43%的世界纪录。

为什么有这么多厂商突然热衷热效率？

发动机热效率，是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量的比值。实际上在发动机的气缸中，燃料燃烧后所放出的总热量，只有一少部分转化为有效功，其他都因为排气损失、冷却损失、机械损失、泵气损失等而被损耗掉了。

提升热效率是一个漫长且艰辛的过程，1960年到2020年整整60年，汽油机的热效率却仅提高了10%。它不仅仅需要设计层面的不断攻克难题，真正量产还需要企业考量供应商的能力，同时还需要衡量生产成本、可靠性成本以及是否符合排放法规等等。

勿庸质疑，热效率是衡量发动机技术水平的一个重要参数，也是影响整车实际油耗的关键参数，但不是唯一参数。整车油耗还受车重、传动系统效率、驾驶风格、轮胎性能、风阻等诸多因素影响。而且大家所说的热效率其实都是指最高有效热效率，代表的是发动机最佳状态下的一个工况点，而实际用车时发动机面对的是各种不同工况。

最高热效率43%的马自达SKYACTIVE-X压燃发动机

一般来说，提高热效率的基本途径主要有：提高发动机的压缩比，给燃油创造一个尽可能地完全燃烧的物理环境；提升燃油的燃烧效率，让燃油尽可能多地转化为动能；对废气和气缸温度进行热量优化管理。

从近年来那些超高热效率国产发动机来看，大多是采用350bar超高压电控直喷系统、集成式排气歧管、双流道涡轮增压器等降低能耗的零部件，应用阿特金森/米勒循环技术、高压缩比技术，高滚流进气道技术、废气再循环技术（EGR）和低摩擦技术，其中关键部件大多来自博世、舍弗勒等国际著名Tier 1。

最高热效率41%的丰田Dynamic Force系列发动机运用的技术

比亚迪骁云-插混专用1.5L高效发动机采用阿特金森循环来增加做功行程；用15.5：1的高压缩比提高混和气温度、促进充分燃烧；缸内直喷改为歧管喷射，降低成本的同时提升了混合气雾化效果；用废气再循环技术抑制爆震、降低油耗和排放；使用低摩擦油封、低粘度机油以降低摩擦；缸体缸盖分体冷却减少不必要的热量损耗等，使用的招术和其他国产高热效率发动机大同小异。

这台骁云系列1.5升发动机只看性能参数，81kW最大功率和135牛•米的峰值扭矩并不出色，不过因为专门用于插电式混动的机型，主要任务是在一个狭窄的转速区间里持续发电，所以并不需要像独立的燃料发动机那样兼顾性能和油耗，只需要把热效率做到极致就可以了。

一位不愿具名的著名发动机专家告诉汽车商业评论，他看了比亚迪的台架试验，发动机确实达到了热效率43%。他觉得发动机技术路线和思路是对的，但后来经过询问，得知这个发动机不是比亚迪自己做的，而是AVL（李斯特公司，世界三大权威内燃机研发公司之一）做的。

按照他了解的情况，这可能是AVL专门是为比亚迪的混合动力系统做的一款发动机，不过这款发动机是比亚迪投资，也算是自主开发，只是比亚迪在宣传中没有提AVL。

他表示，这款发动机热效率确实很牛，也非常省油，一般发动机以1千瓦的功率做1小时的功，要消耗220 克或230克油，它只要190多克。这款自然吸气发动机在深度阿特金森技术基础上继续推进，膨胀比达到了15.5：1，EGR（废气再循环） 率也达到了 25%，但功率很低，动力很弱，不能当一般发动机用，用在混合动力系统中发电，还是比较合适的，因为混动系统中有电机对低转速时的功率进行补偿。

据他了解，比亚迪插混的双模技术和本田混动技术很像，是串并联式的，这种模式很容易控制，而且效率很高。在这种动力系统中，发动机主要用于发电，需要时做功也可以，但做功时效率比较差。绝大部分工况下，车辆只用电机来驱动车轮行驶，发动机只负责发电，只有到一些高速行驶或急加速的时候，两种动力才会一起工作，共同驱动车轮。

天津大学教授、内燃机燃烧学国家重点实验室主任尧命发教授在接受汽车商业评论采访时表示：“实验是怎么做的，热效率是怎么算的，这些对最高热效率的计算非常敏感，比如热值怎么算，测试要保证什么条件，所以以我了解的信息，很难判断比亚迪这款发动机到底怎么样，下武断性结论不科学。”

他认为，就比亚迪公布的技术方案而言，利用混合动力降低配置要求，降低成本，肯定做的是对的，但在减配的条件下，还要达到43%的热效率，是一项有挑战性的工作。

发动机是个产品，最后给到用户，还是要求有较高的性价比，也就是说对于厂家而言，成本不能太高。发动机热效率45%甚至50%在实验室都能达到，但成本也上去了，那么大家就要权衡用不用这个东西。

他表示：“发动机热效率的评判，要看它是产品级还是实验室级，产品要考虑可靠性，要考虑综合成本，要考虑用户接受程度，实验室是可以不计成本的，不管运行工况如何。”

实际上车辆节油，不光看发动机的热效率，还要看整个动力总成的效率，各部件之间的匹配度如何，用户体验受很多因素制约。比如马自达新引进中国的压燃发动机车型，热效率很高，但市场反馈节油效果不是很明显。

蜂巢动力副总经理、总工程师高定伟表示，目前从各家公布的热效率看，一家比一家高，提高热效率是未来发动机的发展方向。他的公司也一直在从事这方面的研究工作，比如连续可变气门升程CVVL技术已经在1.5发动机上批产了，而汽油机低压EGR，稀薄燃烧技术、可变压缩比技术等都在研究中。11月19日该公司发布了可用于混动车型的新一代动力总成——GW4N20发动机+9HDCT变速器。

他表示，实际上搞发动机产品化都是有条件的，如果不考虑边界条件，比如背压非常低，中冷温度低，进气阻力低，不考虑爆震， 43%的热效率是可以实现的。他告诉汽车商业评论：“我们所谈的都是基于能够批量生产的技术，只有批产才能创造价值。我们现在做实验室单点的热效率可以做到45%，但到批量生产还有相当的距离。”

自从1886年发明汽车以来，提升热效率是内燃机发展一百多年来持续的前进动力和追求目标。现在我们非常欣喜地看到，自主品牌越来越重视技术研发，正在以更出色的技术和产品去真正地打动消费者。自主品牌在这方面的进步，也一定程度上体现了自身研发实力的提升，非常值得鼓励。

除了已有的高热效率发动机，国内车企都在混动专用的高效发动机上努力耕耘。广汽希望在未来一段时间实现混动车型发动机最高热效率能够达到45%；吉利宣称正在开发新一代混动专用动力总成平台，其指示热效率将达到49.5%；一汽红旗则表示，2030年其混动车型的发动机热效率将升至50%。

值得注意的是，在发动机研发上，我国自主发动机还没有像马自达压燃技术、本田预燃室技术、丰田高速燃烧技术和日产可变压缩比技术这样的创新技术，距离国际先进的发动机技术尚有距离。

真正高效的动力系统并不只决定于发动机的热效率，还有很多其他因素会影响用户的实际体验，而且采用什么样的发动机和整车品牌、用户需求以及量产成本效益都有关系，行业和消费者都应更理性地看待热效率。