汽車領域有哪些黑科技？

39.06%！熱效率黑科技

說起汽車領域的黑科技，我們能想到什麽？無人駕駛系統、水陸兩棲汽車、碳纖維單體殼、車路協同智慧交通、無線充電技術還是逆天的發動機熱效率？

提到熱效率，自然少不了中國一汽自研自產的全新1.5T發動機——最高有效熱效率達到39.06%！原來吃得少又跑得快的馬兒真的存在！

證明黑科技的證書在此，由權威機構中汽研頒發，為全國第一批獲得此專業認證的硬核子動力。如今這款1.5T動力可以在咱家T55、T77、B70車系上找到。承諾現貨，必須是現貨！

「熱效率」這個概念，我們高中畢業之後就很少用到了，現在跟大家來復習復習。

在熱力學中，熱效率指的就是熱機的效率，也就是熱機運作過程中「所產生機械能做功之能量」與「熱源可提供之總能量」的比。

奔騰君此前與各位聊過熱力學1 & 2定律（點選檢視前作 https://www. zhihu.com/question/2886 14085/answer/1588404990 ）：

根據熱力學第一定律，熱機的熱效率一定≤100%，不然就成永動機了。

根據熱力學第二定律，熱機的熱效率都有上限值，即使完全沒摩擦力存在，也不能把輸入的熱都變成機械功，一定會有一部份熱以廢棄熱的形式流失。

從下圖可知，一台熱機在做工的時候，會遇上排氣損失、冷卻損失、機械損失、泵氣損失、燃燒損失，剩下的才是有效做功（Effective Output），有效部份少得可憐。

有效做功就是熱機的熱效率比值來源，而熱機的熱效率並非恒定的。在氣溫、水溫、油溫、油品、轉速不同的情況下，發動機的熱效率是在不斷變化的，我們平時聊的「熱效率」指的是全域最高那個點，「熱效率」的概念指的是「最高有效熱效率」。

我們為何關心熱效率？

如果是吃飯，我們當然希望像【銀魂】裏頭的神樂那樣光吃不胖，但如果我們買一台車子回家，光喝油不見跑，奔騰君一定會懷疑這位車主是兩桶油股東。

大家還記得課本中詹姆士·瓦特 （James Watt，1736-1819）和蒸汽機嗎？很多人把他記成了發明蒸汽機的人，實際上他是改良蒸汽機的那位。

在瓦特之前，蒸汽機一點都不「爭氣」，熱效率在1%以下徘徊是業界常態，光吃燃料不見做工，比柴火燒飯還浪費燃料。瓦特在1776年改良出兩台全新的蒸汽機， 熱效率終於「高達」2%-4%，最高有效熱效率是「紐科門蒸汽機」的整整5倍，最終被運用到鐵路和礦區，掀開了第一次工業革命的序幕，這也是西歐走向工業化的第一步。

最高有效熱效率4%，奠定了整個西方社會整整200年的富強。

我們都知道「汽車之父」卡爾·賓士（Karl Benz，1844-1929）在1885年發明汽車的偉績。賓士先生的成功離不開「奔馳一號」三輪車後軸上那款熱效率達到14%的「奧托發動機」。在那個年代，蒸汽機的熱效率在10%左右徘徊不前，是奧托讓內燃機比蒸汽機更「爭氣」。

德國工程師尼克拉斯·奧托（Nicolaus Otto，1832-1891）發明的奧托四行程發動機（Otto-cycle engine）是汽車發展史上的重要裏程碑，我們現在能買到的內燃機汽車，原理都是這一個半世紀前發明的「吸、壓、爆、排」四部曲。想要提升熱效率，我們「僅能」在曲柄連桿機構、配氣機構、潤滑機構、冷卻機構等部位進行逐步改進。

站在巨人肩膀上，就是這種感覺。

19世紀末，內燃機熱效率提高到20%左右。

20世紀末，內燃機熱效率提高到30%左右。對，提升10%花了人類工程師團隊整整一個世紀！

21世紀初，內燃機熱效率僅僅花了20年時間就又提升了將近10%，而一汽奔騰的39.06%便是其中一位工程，此為「黑科技」是也！

為什麽，熱效率39.06%這項黑科技的發展與我們有聯系？

當熱效率提升，我們花錢買到的汽油當中，就會有更多的能量被轉換成驅動汽車前進的機械能，加速效能明顯加強。

與此同時，就有更少的能量被轉換成雜訊與振動，因此發動機更安靜，奔騰1.5T的整機一米雜訊低於95.3 dB(A)，駕駛艙內基本感受不到發動機雜訊與振動。

更少的能量被轉換成熱量，散熱負荷更低，而且也更省油！

對於家用車消費者而言，省油才是最重要的事情。裝備全新1.5T發動機的奔騰B70，平均油耗最低6.1L/100km，吃得少幹得多。

此外，排放汙染物也更少了，奔騰1.5T全系滿足國六B標準，對環境汙染更少，被淘汰的年限也更長，車子保值率更高。

這就是熱效率39.06%這項黑科技給奔騰車主帶來的好處。

為了達到熱效率39.06%，奔騰君付出了哪些努力？

說了這麽久，是時候給奔騰1.5T（CA4GC15TD-30）做一個剖析，一同了解其中蘊含了哪些黑科技，能讓熱效率提升至新高度。

先看一個技術參數列格：

從表格可以獲知，奔騰君自研的這台1.5T在1300rpm低轉速就能迸發258Nm峰值扭矩，大扭矩介入得如此早，在市區中行駛便能得到極好的動力輸出效果，而且如此精密的高壓縮比發動機只需要加92號汽油，為車主省下不少錢。

為了達到高輸出、低油耗、快響應，奔騰1.5T對以下幾項核心部件進行了深度最佳化：

A、配油最佳化：350bar超高壓直噴

炒過菜的都知道，「油多不壞菜」嘛，問題是油很貴的呀……

有些減脂餐博主會用小噴壺來替代油壺直接倒油，這樣子油分布得更均勻，食材也不會焦。這就是高熱效率發動機要使用燃油直噴系統的原因。

跟歧管噴射比起來，缸內直噴繞過了進氣門這個移動路障，ECU精準控制噴油量，不會浪費一滴油。

現在用上了直噴系統，我們還得關註直噴系統的壓力。往常多數直噴系統用的是260bar壓力，霧化效果當然沒有奔騰君1.5T的350bar超高壓直噴系統好使。

如上圖，直噴上了超高壓之後，燃油與空氣混合得更充分，使用者可以燒更少汽油得到更強動力，「爽」就一個字。

B、配氣最佳化：進排氣雙氣門正時可變

VVT可變氣門正時是內燃機配氣系統的一項革新，十幾年前很多車子搭載了這個配氣系統還專門在翼子板和尾標上面註明「VVT」，老提氣了。

奔騰1.5T的VVT可是深度前進演化版本，進氣門和排氣門都可以根據發動機執行實況自行調整開閉時機，使得發動機始終執行在適合的區域，相容動力輸出能力和燃油經濟性。

這就像一個智慧型手機控制的投食機，會根據狗狗身體狀況自行調節投餵量和投餵時機。

進氣門和排氣門的開閉還允許有重合的時間段，能玩出更多花樣來。

C、配氣最佳化：米勒迴圈(Miller Cycle)

有了VVT，奔騰1.5T就可以很輕易地用上米勒迴圈技術。我們常聽到的「艾堅遜迴圈」和今天要說的「米勒迴圈」在原理上是相似的，都是讓「膨脹比＞壓縮比」，從而提升發動機的熱效率。前者更愛自然吸氣發動機，部份日本品牌很喜歡用；後者更匹配渦輪增壓發動機，咱奔騰家最愛。

奧托迴圈來自於前文提到的奧托Otto大神

在米勒迴圈當中，可以選擇進氣門提前關閉和延遲關閉兩種方式，早關進氣門可以讓參與燃燒的混合氣減少，晚關進氣門可以讓部份已進入氣缸的瓦斯從進氣門出去，最終目的都是在低動力需求時讓發動機靈活地少進氣、少燒油，使用者支付的燃油費用降低。

重要的是，當動力需求強盛時，米勒迴圈可以很輕易地利用VVT切換為奧托迴圈，迸發強勁動力。

D、熱管理最佳化：缸蓋整合排氣歧管 & 智慧熱管理模組

隨著排放法規更新，越來越多的車企選擇把排氣歧管整合至缸蓋之上。奔騰1.5T的鋁合金缸蓋中，自然也整合了排氣歧管，排氣歧管中的廢氣熱量快速傳遞到氣缸蓋水套當中，可以在冷啟動階段迅速提高水溫，熱機效率大振幅增加，油耗和廢氣排放隨之降低。

此外，為了進一步提升熱管理水平，奔騰1.5T發動機的熱管理系統也進入了智慧化時代，透過電子控制的方式全面提升發動機電氣化水平，動態切換熱迴圈模式，幫助發動機一直在合適的水溫油溫下工作，活塞部份也采用了電控的冷卻噴油嘴，整套智慧熱管理系統可以讓控制更加精準，讓排放與燃耗更加低，讓維護成本更親民。

E、摩擦最佳化：多種措施減摩增效 升級潤滑系統

剛剛我們提到，摩擦損耗也會降低內燃機的熱效率，因此奔騰1.5T加入了多種技術減少摩擦損耗，比如在活塞裙部加上了DLC塗層（Diamond-like-carbon），摩擦功最多可減少40%；氣門啟閉機構用上了滾子搖臂和可變剛度氣門彈簧，可以有效降低氣門啟閉做功的摩擦損失。

此外，奔騰1.5T還使用了兩級可變流量機油泵，當機油需求量較低時可減少供油量，工況油耗降低1.8%。

因摩擦的減少與潤滑系統的智慧化，奔騰1.5T的機械損耗得到了有效降低，發動機壽命得以延長。

熱效率與我們息息相關

雖然熱效率並非經常被提起的概念，但熱效率卻與我們每一個人都息息相關。

熱效率4%讓歐洲走向了富強，熱效率14%讓尼克拉斯·奧托與卡爾·賓士成為汽車領域的技術先鋒，熱效率39.05%讓奔騰全新1.5T汽油發動機成為內燃機領域的新星，給奔騰T55/奔騰T77/奔騰B70車主群體帶來真正的實惠——既有強勁的動力輸出，又有低燃耗的用車成本優勢，魚和熊掌可兼得。（部份圖片來自網路，侵刪。）