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发动机热效率跃升之路：领军品牌技术揭秘与效能突破盘点

发布：hk4835 来源：

PostTime：7-5-2024 19:04

发动机热效率，也称为热力学效率，是衡量发动机将化学能（燃料燃烧释放的能量）转化为有用机械能（推动车辆运动的能量）的效率指标。简单来说，它是反映发动机能量转化过程中有效利用率的一个关键参数。发动机热效率 ...

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发动机热效率，也称为热力学效率，是衡量发动机将化学能（燃料燃烧释放的能量）转化为有用机械能（推动车辆运动的能量）的效率指标。简单来说，它是反映发动机能量转化过程中有效利用率的一个关键参数。发动机热效率的高低直接影响到车辆的燃油经济性、排放水平以及动力性能。

◎有效功：指发动机输出轴传递给车轮或其他机械负载，用于驱动车辆前进或完成其他工作所作的功，通常以千瓦时（kWh）或焦耳（J）为单位。◎燃料燃烧释放的总能量：指单位质量或体积的燃料完全燃烧所释放的热量，通常以千卡（kcal）或焦耳（J）为单位。发动机工作时，燃料在气缸内燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功，通过曲轴将往复运动转化为旋转运动，最终输出机械动力。

在这个过程中，只有部分能量被转化为有用的机械功，其余能量则以多种形式损失掉，具体包括：
◎排气热损失：燃烧后废气带走的热量。

◎冷却系统热损失：通过冷却液、机油等冷却系统散发到环境中的热量。

◎摩擦损失：发动机内部各部件（如活塞、连杆、轴承等）之间的摩擦消耗的能量。

◎泵气损失：进气和排气过程中，活塞在气门关闭前后的无效做工消耗的能量。

◎未燃烧燃料损失：包括未完全燃烧的燃料以及通过尾气排放的未燃烧碳氢化合物等。
◎电气附件消耗：如发电机、空调压缩机、水泵等辅助设备消耗的能量。按理来说理想的热效率是100%，也就意味着所有的燃料燃烧能量都被完全转化为有效功，但实际上由于上述各种能量损失的存在，实际发动机的热效率远低于理论值。

目前，即使是最先进的汽油或柴油内燃机，其热效率通常也就在30%到40%之间，部分混动车型的发动机在特定工况下可以达到40%以上。近几年国内发动机热效率的发展是一直呈现出积极向上的趋势，我们的自主汽车品牌在发动机技术领域反面取得的进步还是很显著的，特别是在提高热效率方面，通过持续研发投入、引进消化吸收先进技术、自主创新等途径，使得国产发动机的热效率逐步提升，逐渐缩小与国际先进水平的差距，甚至在某些领域实现了赶超。

笔者也是很感兴趣这个热效率的江湖能有多热血！

01.
一汽红旗红旗的三款发动机：4GB15TD、4GC20TD、25TD混动稀燃高效汽油机（A样机）整体热效率都大于40%。其中25TD是面向碳达峰开发的全新超高热效率汽油机，采用多项创新性核心技术，基础发动机最高热效率46.3%。

4GB15TD、4GC20TD这两款发动机的热效率分别为45.2%，44.42%。都是4缸发动机，排量一个1.498、一个1.989。
◎15TDH的额定功率为95kW，最大扭矩220N·m。
◎20TDH的额定功率为120kW，最大扭矩260N·m。15TD混动专用发动机采用集成式进气和分离式排气两项行业首创技术，创新开发动态润滑控制技术，使摩擦损失降低28%，进一步节省能耗。

4GB15TD20TD这款发动机采用的低压EGR冷凝水精确控制，配合深度米勒循环、电动水泵等技术，实现23%EGR率。

4GC20TD同时具有分布式废气再循环系统和集成式双平衡轴系统。可将一部分燃烧产生的废气经过冷却后送回缸内参与燃烧，降低缸内温度，抑制爆震，降低二阶往复惯性力，最大程度降低发动机的振动，使整车运行更加平稳、顺畅，显著提升驾乘者舒适性。目前4GB15TD、4GC20TD这两款混动专用发动机是分别搭载在红旗的HS3、H5、H9、HQ9-PHEV等车型上。
02.
东风汽车马赫电混PHREV混动发动机的热效率为45.18%，可混动、可增程拥有多种工作模式，这款发动机也是行业唯一实现“功率分流”与“多挡串并联”的融合，采用了全球首创的行星-定轴融合式传动系统。

这套系统具有4个固定挡位和2个功率分流挡位，兼顾功率分流低速油耗低、驾驶平顺性好和多挡并联高速油耗低及动力性出色的优点。更重要的是，4挡结构还是多挡混动构型中挡位的黄金分割点，综合工况比单挡省油9%，比2挡省油4%，比3挡省油2%。此外，马赫电混PHREV还采用了VGT可变截面涡轮增压技术，这项技术相当于以一个涡轮增压器，实现多个涡轮增压器的最优效果，这样能耗就会更低。目前这款发动机是搭载在东风风神L7等车型上。
03.
奇瑞汽车奇瑞的第五代 ACTECO 1.5TGDI 高效混动专用发动机的最高热效率在 44.5%。搭载深度米勒循环、第四代i-HEC智效燃烧系统、高效增压系统、智能热管理、高稀释系统（EGR系统）等核心科技。

这台发动机可以实现最高功率 115 kW，扭矩220 N·m ，高效区间可以覆盖1000~5500转的区域，可以满足更加宽的工作区域，针对不同车型的需求奇瑞有两套方案：◎一套是 3DHT 变速箱搭配双电机驱动。3DHT 变速箱可以让车辆适应更多工况，而双电机驱动则是让车发挥出更强的性能。◎另一套系统是无级超级混动 DHT，也就是 E-CVT 变速箱搭配驱动电机的动力系统，可以实现更高的效率。奇瑞的风云A8、风云T9、新一代瑞虎7都是用的这款发动机。
04.
长安汽车长安新蓝鲸超高压直喷混动专用发动机凭借全球首发500bar的超高压燃油喷射系统、1.45行程缸径比以及150mJ高能点火技术，新蓝鲸发动机的量产热效率达到了惊人的44.28%。

冷却系统方面，新蓝鲸电控式PCJ每缸双喷嘴结构是更高效的冷却方案，电控式PCJ有可根据活塞温度实时控制是否喷射的电磁阀，双喷嘴结构则能更快的为活塞降温。

另外，新蓝鲸发动机还使用0W-16超低粘度机油等30余项减摩技术，实现发动机低摩擦设计，进一步节能。新蓝鲸发动机EGR排气系统集成设计将排气管与缸盖集成，缩短气缸与增压器之间的距离，排气更顺畅，燃烧更充分。

在燃烧效率、冷却系统、排气系统等技术综合优化下，新蓝鲸发动机的1.5T发动机热效率高达44.28%，1.5L混动专用发动机热效率高达43.31%。长安旗下的三大品牌都有搭载这款电机，长安UNI-Z智电iDD，长安UNI-V智电iDD。长安启源Q05真香版，长安启源A05真香板。深蓝G318。
05.
吉利汽车雷神BHE15Plus这款发动机热效率为44.26%，具有电气化与智能化两大进化点。

◎电气化方面，BHE15 Plus应用了电控高能点火、电控EGR系统、电子水泵、电控混动专用增压器等高端电气化硬件，实现行业领先的超精度控制。◎智能化方面，独有的X·System智控系统，可以在软件层面上赋予雷神电混超越同级别的动力性、经济性以及舒适性。以NVH智能控制技术为例，大幅提升了新一代雷神电混BHE15 Plus的NVH性能，使其在典型怠速充电工况的声压级比上一代混动发动机降低了2.3dBA。目前吉利旗下车型银河L6、银河L7，就是搭载的这款发动机。
06.
广汽传祺◎2.0ATK+GMC 2.0发动机作为钜浪混动GMC2.0动力系统的核心，最高热效率达42.1%。

2.0ATK+GMC 2.02.0ATK发动机是广汽研究院专门为混动系统开发的专用发动机，采用自然吸气、阿特金森循环技术路线，超高压缩比15.6、超高滚流比进气道，长冲程设计。采用M10火花塞、高能点火、低温冷却外部EGR技术、GCCS燃烧控制专利技术和350bar高压直喷系统，通过协同优化燃油喷射、缸内流动，实现在超高压缩比和大EGR率下的缸内燃烧过程高效性与清洁性。◎4B20L1发动机是广汽传祺对混动专用的2.0ATK发动机进行迭代升级，基于广汽GCCS燃烧控制专利技术，深度优化燃烧系统，并集成低温冷却EGR、能量损失控制等先进技术，不断提升热效率，最高热效率达44.14%。

4B20L1该发动机依然是应用了广汽的GCCS高效燃烧控制系统、350bar高压直喷系统、低摩擦设计、废气再循环系统和智能热管理等先进技术。广汽的GCCS燃烧控制系统专利技术是一项针对提升高压缩比混动专用发动机燃烧效率、降低排放的创新解决方案。

该技术聚焦于缸内燃烧组织的深度优化，通过高效空气管理与精准喷油管理的协同作用，实现燃烧过程的瞬态优化。◎全息可视化开发平台：运用高能激光与高速成像技术，对缸内燃烧各环节进行实时高清分析，助力工程师直观量化关键指标，精准调校燃烧控制策略，实现燃烧系统组件最优匹配。◎燃烧过程优化：基于全息可视化平台，GCCS专利技术实现了缸内燃烧组织的深度优化，通过精细化设计提升燃烧效率，减少污染物排放。

具体包括优化气道流场组织以促进混合气均匀分布，优化混合气形成过程以确保高效燃烧，以及优化燃烧过程与喷雾特性以减少能量损失。◎预燃室射流点火与超稀薄燃烧耦合：预燃室射流点火技术通过预燃室内局部高温高压环境提前点燃部分混合气，形成强烈射流火焰，有效点燃主燃烧室内稀薄混合气，确保在超稀薄燃烧条件下燃烧稳定高效。超稀薄燃烧技术通过引入过量空气大幅度降低缸内混合气燃油浓度，降低泵气损失与热损失，显著提高热效率。两者的结合实现了高压缩比下可控燃烧，有效突破发动机热功转化效率瓶颈。◎针对水温感知迟滞、振荡问题，广汽提出了高精度水温控制技术，深入研究传感器对水温响应性的影响、热量在流体上下游传递过程中的温度变化，以及PID调节对不同参数修正的效果，并实现TMM技术在自主品牌的首搭。

◎此外广汽还采用进气门早关或进气门晚关策略，降低有效压缩比，抑制爆震并减少泵气损失，在自主品牌中率先搭载废气再循环技术，增大缸内充量密度、降低缸内温度，有效降低热力循环过程的传热损失；并发明了基于模型的进气量控制技术，实现空气系统的精确控制，改进发动机燃烧与热力学过程，发动机热效率提升3.7%。4月8日，广汽集团还正式宣布其发动机热效率再次取得重大突破，单缸机指示热效率超过52.5%，可搭载整车的多缸机有效热效率超过46%。

依然是依托广汽的GCCS燃烧控制专利技术，成功驾驭稀薄燃烧这一关键策略，一举打破了发动机有效热效率长期停滞于45%以下的局面。
07.
长城汽车长城的这款1.5L混动专用发动机具有阿特金森循环、缸内直喷、16超高压缩比、350bar燃油喷射等先进技术，实现了行业领先的41.5%热效率。

其智能能量管理系统与iTVC智能扭矩矢量控制系统相互搭配，可在不同场景工况下智能切换到更适合的工作模式，并进行精细化动力控制，达成整车系统能耗大幅降低

同时，系统搭载的单电机两挡混动专用变速器，具有高集成、高效率、高静谧性、高舒适性四大特点，最高传动效率可达98%。目前，长城Hi4已在哈弗枭龙MAX、哈弗猛龙两大车型上实现量产上市，未来长城汽车也将会陆续推出搭载Hi4的新产品，并在2024年实现全面普及。
08.
比亚迪汽车比亚迪骁云插混专用高效发动机其热效率为43.04%，该发动机拥有15.5的超高压缩比，增大了冲程-缸径比，采用阿特金森循环，配备EGR废气再循环系统，采取一系列降摩擦措施，并针对高热效率目标优化了发动机控制系统。

这台发动机的缸盖和缸体还采用了两套冷却循环系统，能够更好地管理发动机热量，降低发动机冷启动时的热量损失。最大功率为81kW，最大扭矩为135N·m，动力参数一般，但是这台发动机特点其实是压缩比较高，且缸体呈现细长状态，缸径，行程特性决定了，这台发动机的使命是为了节能而来。

这款发动机搭载在秦PLUS DM-i、驱逐舰05，以及宋PLUS DM -i等走量车型上。
09.
五菱柳机H16高热效发动机是五菱柳机H系列高热效平台的第二款产品，该款发动机完全由五菱柳机自主研发、完全自主标定，最大功率为88kW，最大扭矩可达到156N•m，设计最高热效率高达44%。

该款发动机采用了深度阿特金森循环技术、高压缩比、高滚流气道、中置式DVVT、轻量化低摩擦曲轴连杆结构，曲轴细轴颈化、长冲程、气道双喷射，外部冷却EGR系统等先进技术。缸体材料采用铝合金，质量轻，散热快，轻量化的铝合金发动机，能有效降低发动机自身的重量，达到相对省油的目的。
10.
东安动力
东安动力在国内独立汽油机动力总成和自主AT变速器领域，还是有很高的地位的算是混动（增程）领域的开拓者了，其2.0TGDI增压直喷新能源汽车专用高效发动机热效率达了到43％以上。