当前位置: 真空闸 >> 真空闸前景 >> 丰田发动机的热效率能达到41,如果提高
虽然丰田的发动机技术确实不错,但是强如丰田,也不可能把发动机热效率提高到%。如果丰田能够做到,就表明丰田凭借着一己之力,推翻了物理界几十上百年的基础理论,这肯定是不可能的。
什么叫做发动机热效率?发动机热效率,指的是发动机输出的机械功与发动机燃料燃烧成生能量的比值,是衡量发动机技术水平的一个重要数据。用通俗易懂的话来说,发动机热效率,就是汽油燃烧后,做了多少功,驱动汽车跑了多远。如果发动机热效率达到了%,就说明汽油燃烧后,所有的能量都用来推动汽车前进了,一丁点都没有浪费。
因为这个要求如此苛刻,放在当前发动机技术水平下,是绝对不可能实现的。
发动机工作时,有哪些能量损耗?之所以说发动机热效率%无法实行,是因为发动机工作时,有些能量损耗是不可避免的。或者说,由于当前技术,材料,理论等客观条件的限制,不可能实现%的发动机热效率。
发动机工作的时候,是比较简单的活塞运动。汽油跟空气在气缸内混合成可燃气体,之后火花塞点火,引爆可燃气。可燃气引爆后,必然会释放巨大的能量,就跟炸弹爆炸类似。这团能量,会推动活塞运动,活塞再推动曲轴运动,曲轴后面又跟着发动机飞轮,飞轮输出动力到变速箱,变速箱再驱动车轮前进,车子就开动起来了。
在这紧密的协作中,有些能力损失是不可避免的。
第一个,就是不完全燃烧的热损失。这个比较好理解,因为发动机积炭算是一个老生常谈的问题了。而积炭怎么来的?就是因为可燃气体在燃烧的时候,因为各种原因没有完全燃烧,导致汽油内一些碳,焦油等物质粘附在气缸,活塞,进气口,喷油嘴等部件上,形成积炭。
目前避免不完全燃烧的办法一直在改进,比如缸内直喷代替了多点电喷,汽油直接喷入气缸,避免损失。比如Bar/Bar高压喷射,可以让汽油雾化的更好,更细,燃烧更加充分。比如稀薄燃烧,通过改变空燃比,将原本14.7:1的空燃比,变成20:1或者更高,到时候空气多,汽油少,助燃效果更好,自然燃烧更加充分。
第二个,就是冷却损失。发动机工作的本质是将热能转化成机械能,但是发动机各零部件是铸铁或者铸铝做的,是有其物理特性的,温度过高若是变形,发动机拉缸不可避免。为此,发动机配备了一套冷却系统,通过冷却液带走发动机工作时的热量,避免发动机因为温度过高,导致耐久性下降。但是冷却系统却会带走汽油产生的热能,就像原本分的热量,冷却液带走了30分,可以用来转化成机械能的热量就少了,就损失掉了。
第三个,是排气损失。排气损失主要在排气管,这里是大头。就拿冷车启动来说,发动机转速会略微升高,从转升高到1转左右。这样做,主要是为了提高尾气的温度,给三元催化器加温,不然排放就不达标了。还有大众排气管内带GPF颗粒捕捉器的车,比如大众途观,用一段时间后,GPF颗粒捕捉器堵了,就要以80以上的时速,去跑一段高速。为的,就是利用高温尾气去烧掉排气管GPF颗粒捕捉器内的颗粒,也叫GPF再生。这些东西,本质是利用了汽油燃烧时产生的热量。远的不说,发动机尾气是热的,这就是热量损失。
第四个,是泵气损失。泵气损失集中的节气门,也就是进气口那一片。当进气门跟活塞之间形成真空的时候,活塞往下抽气,外界大气压对于活塞的真空吸气动作会有很大的抵抗力,就消耗了活塞的能量。而活塞能够动起来,靠的就是汽油燃烧膨胀,就说明热量被消耗了。
第五个,是机械损失。机械损失的点比较多,比如活塞上下运动会与气缸内壁摩擦,造成损失。很多车企,比如日系车用低粘度机油,就是为了降低摩擦,提高一丁点热效率。也有的在气缸内壁增加涂层来降低摩擦,也是为了提高一丁点热效率。再比如曲轴旋转,也是会有能量损失的。
由于这五大能量损失没法克服,发动机想要提高到%的热效率,是完全不可能的。
现行提高发动机的热效率的法子,第一个是提高发动机压缩比,比如比亚迪的1.5L插混专用发动机,压缩比达到了15.5:1,热效率高达43.02%,但是爆震问题比较难以克服。
第二个就是采用直喷技术,现在很多车企已经在用了。很多国产发动机,比如奇瑞的1.6T发动机,使用直喷技术,发动机热效率达到了37.2%。第三个就是使用阿特金森循环,比如比亚迪的43.02%热效率发动机,就是用的阿特金森循环。第四个就是各种优化,比如降低冷却损耗,降低排气损耗,降低摩擦损耗,优化控制逻辑等等。
如果发动机热效率未来真的到了%会怎么样?由于这个目标是无法实现的,所以可以调侃一下。
比如发动机热效率%,我们可能进入了小说里灵气复苏等各种神奇的世界里,一个拥有全新物理规则的新宇宙已经诞生,其意义相当于宇宙大爆炸。
再或者是焦耳的棺材板压不住了,第二热力学定律,第三热力学定律,甚至整个热力学就会失效,到时一切大学工科理科专业都会停止招生,因为基础理论都错了,没有再学的必要了。
最后就是现在燃油车即将推出历史舞台,电动车取代的调调也会消失了。到时候%热效率的发动机,会引起社会的巨大变革,一切都将推倒重来!