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提高汽油发动机效率的技术手段有哪些？

花匠小妙招
2024-12-07 18:16

先放一张我以前整理的发动机热效率的图片，对于发动机来说，三大矛盾为效率、功率、排放，任何发动机都需要在这三个点中寻找平衡点，目前动力总成的现状为：升功率→热效率。

一般热效率指的发动机在所有工况下热效率最高的那个点，热效率高不一定油耗低，但是油耗低的车发动机热效率一定高。追求燃油效率主要追求两块：一块最高热效率，一块是高效区间能否覆盖日常驾驶工况点。

本田思域(图片|配置|询价)1.5T：3000rpm，120Nm处，热效率38%

从技术路线图中，目前已经成熟应用的发动机高效化技术路线主要沿着下面这张图。主要手段：

1进排气系统的一些优化：可变气门正时，可变气门升程，执行机构从机械液压结构变为伺服电机驱动结构，最终目的降低泵气损失，实现三循环切换（奥托、米勒、阿特金森），实现内部EGR等等。

2喷射系统的一些优化：由歧管喷射改为高压直喷，高压直喷压力从15MPa提高到35MPa，与之配合多次喷射，从2回变为4回，实现分层燃烧，提高燃油利用率。

3燃烧模型的优化：主流设计从Piston guide 或者 Spark guide变为Air guide，通过高滚流比，提高燃烧速度，提高Pmax。

4附件的优化：这里就很多，比如外部EGR，由高温EGR改为低温EGR，传统腊式节温器改为先进的热管理模块。

另外还有一些先进的技术也渐渐应用到发动机中，比如：

1 可变压缩比：日产VC-T发动机

2 稀薄燃烧：SPCCI和HCCI发动机

3 废气能量回收：丰田第四代普锐斯混动发动机

4 电动涡轮：奔驰M256发动机

5 电器化集成：比亚迪晓云1.5T发动机

在没有基础理论实用化突破和测试方法改变的前提下，热效率已经处于瓶颈，进一步提高难度极高。比如稀薄燃烧虽然可以极大提高热效率，而且可以通过排放后处理解决排放法规，但是成本收益不成正比，无法实用化。未来更多集中于综合效率的优化，比如通过混动让发动机只处于最高效率点工作，其他工况用电机和电池进行补偿等。