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马自达|【车叔讲堂】热效率究竟是什么鬼？车企为啥都爱吹？


最近 ， 比亚迪推出高功率1.5T发动机 ， 标称最大输出功率136KW ， 最大扭矩288N·m ， 热效率最高可达到38% ， 几乎已经是自主品牌目前热效率最高的汽油机之一 。 无独有偶 ， 奇瑞、长城等自主品牌在2020年也相继推出新一代的2.0T发动机 ， 以提高产品自主核心竞争力 。

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纵观目前自主品牌所有新推出的引擎 ， 可以看出它们都在将热效率当作宣传的重点 ， 比亚迪骁云引擎热效率38% ， 长城4N20引擎的热效率为38.3% ， 奇瑞F4J20引擎的热效率为39% ， 同为涡轮引擎的它们似乎已经将本田的L15B8涡轮引擎的热效率踩在了脚下 ， 成为新时代汽油发动机的领跑者 。

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那么 ， 各大车企都在宣传的热效率到底是一个什么参数 ， 它对汽车的动力有什么影响呢？
从微观的角度来看燃烧反应

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一切要从燃烧反应说起 ， 汽油的燃烧本质是烷烃类碳基化合物在高温高压的情况下产生的氧化还原反应 ， 碳链断裂 ， 释放出热量 ， 让气体发生膨胀 ， 从而推动气缸内的活塞产生动力 。 根据化学反应的能量守恒定律我们可以轻易地算出1mol烷烃完全氧化需要消耗多少氧气 ， 但当我们将这一反应放到动态环境当中后 ， 上述情况就变得复杂起来 。 由于在日常行驶时 ， 发动机工况随时在变 ， 导致每一次进气冲程吸入的几乎都不相同 ， 因此燃料供给情况也需要实时调整 。

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过去很多人认为 ， 只要按照一定比例计算出吸多少气 ， 供多少油 ， 就能让引擎高效运转 ， 而这个比例就是理论空燃比：14.7:1（汽油） ， 在这个空燃比下 ， 汽油能够完全燃烧 ， 火焰传播速度以及火焰温度也在最佳范围内 ， 一氧化碳以及一氧化氮等非饱和氧化产物的废气也能得到有效控制 ， 看似发动机最佳的状态 。
但事情真的是这样吗？

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每个ECU中都会有一套空燃比控制建模
我们再以微观的角度来看一次气缸内的燃烧 。 当燃料被喷入气缸时（对于缸内直喷引擎来说） ， 距离喷油孔近的区域可燃混合气偏浓 ， 而离喷油孔较远的地方可燃混合气则较稀 ， 因此在点火时 ， 靠近喷油孔位置的可燃混合气体非常容易被点燃 ， 但是由于混合气较浓 ， 燃烧速率较慢 ， 火焰温度以及火焰传播速度都比较低 ， 但是当火焰蔓延到更远的区域时 ， 由于混合气较稀 ， 火焰温度以及传播速度会迅速加快 ， 对活塞顶部造成烧蚀现象 ， 这也是许多改装多动力的车辆在激烈驾驶时活塞顶部被烧裂的原因 。

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用辩证的眼光看理论空燃比
在用微观的角度分析过燃烧过程之后 ， 我们再回过头来思考一下理论空燃比 ， 它真的有意义吗？
答案是：有 ， 也没有 。
有 ， 是因为在一定空间内 ， 若想完全燃烧一份汽油 ， 就必须消耗14.7份空气 ， 这是客观事实 。
没有 ， 是因为即使混合气过浓、过稀 ， 也能够有办法使其完全燃烧 。 而这 ， 就是现代引擎提升热效率的关键！

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