汽油机和柴油机效率是多少(汽车铲史官：探究百年热效率编年史，丰田4次夺魁，它是当世第1)

hello大家好，我是一枚汽车技术宅，热衷于深扒各种汽车技术的内幕，最喜欢的就是铲屎……哦不，铲史！没错，就是在百年汽车历史中，挖掘各种技术的进化过程，指点江山、激扬文字~

今天本官要带大家探究的是“发动机热效率进化史”，干货十足而且没有中间广告，让你清楚的知道，你的爱车油耗是怎么从百年前的几十升每百公里降低到现在的5、6升每百公里，更让你清楚的知道，未来汽车油耗极限到底是多少？

1776年，热效率从2%的蒸汽机起步

在铲史之前，先给吃瓜群众们扒一扒发动机热效率是个啥东东：简单点讲，发动机工作时只有一部分燃料热量转化为有效推动能量，这个有效推动能量与燃料总能量的比值就是热效率。

我们通常所说的热效率值，其实是最大热效率，最大热效率越高，发动机高效工作区域越广，发动机能耗越低。

那么最早的发动机热效率是多少呢？2%—4%！

时间回到1776年，英国人瓦特对蒸汽机进行了改良，使其热效率达到了2%—4%，这是一个非常低的值，但放在当时的技术条件下，蒸汽机已经是车用动力的最佳载体，使人类开始告别马车出行。

1860年，第一台内燃机诞生

虽然蒸汽机带领人类交通出行从马车时代迈入了机械时代，但蒸汽机的短板还是非常明显：离不开笨重又庞大的锅炉、热效率难以提高、转速（速度）受限、动力输出不连续等等。

因此，蒸汽机注定要和汽车Say bye bye，该轮到新主人登场了，这就是主宰汽车动力超过百年的内燃机！

1860年，法国人Lenoir（勒诺瓦尔，没错又是法国人）发明了第一台内燃机，通过煤气燃烧产生热能和动力。

这台内燃机的性能参数放在当前来看简直就是不能用：压缩比为1，最大功率4.5kW,热效率么，4.5%。

纳尼？看官们可能会说这也没见高出蒸汽机多少啊？确实如此，当时的蒸汽机热效率可是已经提升到了10%，不仅没高一头，内燃机还低不少啊！

1876年奥托：我才是真爸爸

勒诺瓦尔的煤气内燃机虽然热效率很低，但是却让人看到了提升的曙光。于是1876年，德国工程师奥托研制出了第一台四冲程的煤气内燃机，压缩比达到了2.5，而热效率达到了14%，超过了蒸汽机的同期水平！

可以说，奥托四冲程煤气机才算真正开启了车用发动机的新天地，使得长距离出行开始变成可能，虽然他那台机器并没有得到应用（他也只想用到工厂、矿山之类），但是他的“学生”已经敏锐的捕捉到了全球交通变革的重大机遇。

1883年戴姆勒：请叫我汽油机之父

不论如何，煤气机虽然也是内燃机，但是煤气能量低、存储不变、输出不稳定的缺点还是被戴姆勒老先生看在了眼里，于是他老人家把目光放在了更高能量载体——汽油上。

1883年，戴姆勒从道依茨燃气公司（奥托开的公司）辞职：奥托老师你自己慢慢玩工程发动机，我可不陪你玩了。扭头戴姆勒就和追随他的迈巴赫（都是狠人啊）联手造出了世界第一台立式四冲程汽油机！

于是，1883年内燃机热效率被历史性的提升到了15%，戴姆勒老爷子并不知足，再接再厉终于在1894年又提高了20%！

此时的汽油机，终于可以支持较快速度、较高续航的行驶了，汽车开始进入富人家庭，原因很简单：车贵就不说了，尼玛油钱花费更贵啊！

长达90年的缓慢进步

此后的汽油机热效率开始进入缓慢提升阶段，虽然1926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、1950年直喷技术原型开始出现，但汽油机热效率进步非常缓慢，以0.5%、1%的速度逐步提高。

直到1990年，计算机技术突飞猛进下，电喷系统才帮助汽油机热效率开始了明显改善，到了2000年，发动机精确喷油下的热效率值终于站上了30%的大关。

进步缓慢的原因是多方面的，不仅与技术环境本身有关，还与这一阶段各国政府并不太重视汽车油耗管理有着密切关系。所以直到2000年后，随着汽车保有量的大幅增加，主要国家终于开始加严油耗法规，倒逼车企开始在发动机上动脑筋。

汽油机迎来了全新的发展阶段！

2003年：丰田36.8%问鼎NO.1

说实话，上世界五六十年代，丰田的发动机还是个渣渣，直到通过1970年石油危机发展节能汽车、成功打入美国市场后，丰田才真正尝到了发动机节油技术的甜头，于是一发不可收拾。

2003年，耕耘多年的丰田终于拿出了一款震惊全球的发动机（代号1NZ-FXE），这台发动机热效率高达36.8%，远远高出同期其它车企的水平。

这个36.8%有过高呢？这么说吧，现在很多主流发动机的热效率还没到达36%，普遍在30%-34%之间，你就知道16年前的这台1NZ-FXE有多强了！

丰田把这台1NZ-FXE放到了第二代普锐斯上面，在城市工况下，排量为1.5L的普锐斯达到了相当于2.0L传统车型的动力性能，而油耗仅相当于1.0L的传统车型（4.7L/100km）。

2008年：丰田37%自我超越

第二代普锐斯引发的热度给了丰田上下无比的满足感，于是丰田人在热效率的路上越走越远，一发不可收拾。

2008年，丰田攻城狮鼓捣出了1KR-FE机型，发动机热效率达到了37%的高位，虽然是款三缸机，但毫不否认的是，丰田再次霸榜。

据说这颗发动机搞出来后，终于引起了其它竞争对手的觉醒：太过分了，不能老是让你一个人风光啊，再这样下去我们岂不是被你丰田按在地上摩擦摩擦，像魔鬼的步伐？

2009年：丰田38.5%再破记录

觉醒归觉醒，但仍然难以阻止丰田前进的脚步。

2009年，丰田，还是丰田，这家伙又搞出了一个38.5%的家伙：2ZR-FXE！而且热效率在220g/kwh的区间达到了38.5%。

看名字很熟悉？是不是和二代普锐斯那个1ZR-FXE很像？没错，这就是第三代普锐斯用的发动机啊！

要知道，2016年通用 1.8升自然吸气发动机最大热效率才37.43%，2017年大众2.0T低功率引擎（EA8883B）最大热效率刚刚达到37%、2017年自主的奇瑞也才做到37.1%，这简直是退役选手吊打主力王牌的节奏啊。

这心情，只能看图表达了：

2013年：本田38.9%微弱反超

不是这些车企不给力，是因为这些车企在涡轮增压的路上走得太远，对自然吸气早就不感冒。

而关键的关键就在于，100年前的奥托老先生就告诉我们：提升压缩比才能提升热效率，然而悲催的是，增压机由于缸内压力的原因，先天就很难在压缩比上和自吸机一较高低。

所以摩擦丰田的任务，只能交给日本车企来做了。

比如，本田大法。

3013年，连续多次以毫厘之差不敌丰田的本田大法发威了，在代号为LFA系列的2.0升直列四缸汽油机上一举达到了38.9%的最高热效率，成功打破丰田垄断！

这台发动机采用了电动可变正时气门技术，因此可以在阿特金森循环和奥托循环下来回切换，再配合电机的耦合，最高热效率成功压制了第三代普锐斯那台2ZR-FXE，但很遗憾的是，过于追求热效率，导致本田这台LFA机型最大功率仅为143ps/6200rpm，最大扭矩仅为165Nm/4500rpm。

两个字：肉鸡。

2016年：丰田自吸机40%里程碑压制

卧榻之侧岂容他人鼾睡，丰田根本没让本田在NO.1的位置上呆太久，3年时间，丰田祭出了大招。

2016年，丰田发布了全球首台40%热效率的发动机，为了表明这台发动机的与众不同，丰田特意取了一个响亮的名字：Dynamic Force Engine。

而在这颗2.5L直列自然吸气汽油机基础上，丰田还开发了一个混动专用版本，其最高热效率甚至达到了41%！但两者本质上是相同的，不过是混动的加入“助力”了高效率区间而已。

回顾日本汽车工业这段疯狂的热效率排行榜争夺历史，铲史官不得不说还是对日本乃至全球的汽车工业产生了极为明显的作用。别的不说，日本汽车燃油经济性就得到了直观的改善，尤其是在2009年之后。

2019年属于蓝鲸：增压机热效率全球首破40%

眼尖的朋友或许已经看出来了，汽油机热效率的最高纪录通常都是由自然吸气机型打破，增压机极少露脸。

增压机真的不能做出高热效率吗？

当然不是！

2019年6月4日，长安汽车在其新投用的全球研发中心揭开了“蓝鲸动力”的神秘面纱，悄然间向世界宣告：全球首款40%热效率增压汽油机面世了！

这款发动机采用了极其先进的结构设计和AGILE燃烧系统，通过350bar超高压直喷、外置式水冷中冷、可变截面涡轮增压（VGT）、全可变排量机油泵、TMM热管理系统、0W-20低粘度机油等领先技术的应用，打破了增压机热效率的天花板！

很明显，如此高的热效率，其压缩比也是突破式的达到了13：1，比肩马自达现役的那台SkyActive自然吸气汽油机压缩比，堪称全球增压机目前取得的最高水平。

而长安汽车这款蓝鲸增压机实现如此高的压缩比，关键还在于采用了米勒循环（可以简单理解为阿特金森循环的变种）：通过精妙的进排气控制策略，实现额外的活塞压缩行程，产生更高的压缩比、利用到更多的能量。

在排放方面，长安汽车这款1.5T的蓝鲸动力还做到了提前满足国六b排放标准(预设欧7升级路径)，并且没有加尾气GPF，有效的节省了后期使用成本。

令人震惊的是，长安汽车还在这款1.5T超高热效率汽油机所属平台上开发出了一个超强动力版本，升扭矩达到200牛米、峰值扭矩在1250rpm就可以达到300牛米（全球领先）、最大功率130kW，在NVH方面，这款1.5T的蓝鲸动力还做到了怠速60.8dB，安静得不像话！

也就是说，在日本丰田这种4次夺魁的大拿都没做到增压机热效率破40%、本田这种高热效率换来动力肉的前提下，长安汽车在蓝鲸动力上做到了热效率（油耗）、动力、排放、NVH的全面兼顾。

坦白说实话，从发动机百年历史来看，长安汽车蓝鲸动力发动机当之无愧是世界第一，并且十年都不会过时。

增压虽更难，但两条腿走路方能更稳

回顾全球汽油机热效率提升的百年历程，我们可以清晰的看到，欧美汽车工业由于偏重增压技术路线，所以热效率始终难以突破天花板，在大众EA888 Gen3B上裹足不前，38%热效率大关迟迟不能打通。而日本则偏重于自然吸气技术路线，因此热效率虽突破40%大关，但动力孱弱长期被消费者诟病。

因此，把增压机热效率切切实实的提升去，才是更加重要的事情。从这个角度来讲，长安蓝鲸动力发动机在增压基础之上做到40%最高热效率，兼顾了节油和动力，是非常值得肯定的一件事情。

但实话实说，增压机热效率提升还是非常困难的一件事情，因为从技术角度来讲，增压机单位进气量比自吸更大，所以缸压、缸内温度等就容易超过自吸机，导致爆震的可能性就更大。

而为了避免爆震，增压机就必须“刻意”降低气缸压缩比，也就比自吸机实现同等热效率更加困难：打个简单的比方，实现同等热效率，自吸机的难度就好比150公斤的男子举150公斤的重量，而增压机就得实现100公斤的男子举150公斤的重量。

但不论如何，增压机和自吸机都是两种重要的发动机技术路线，市面上也始终存在牢固的“自吸党”，所以两种技术路线并举、共同推进热效率提升才是更稳妥的办法。

所幸的是，长安汽车正在研制43%—45%热效率的机型，并且覆盖增压机和自吸机两种范畴，往更高难度迈进的同时，也标志着中国汽车工业不同于欧美的增压党、日本的自吸流，在以更加稳健和均衡的步伐向汽车工业皇冠不断进取。

铲史官结语：未来无止境

实际上，虽然柴油机热效率因为先天原因早已超过40%，但汽油机热效率超过40%以后还是会陷入一段时间的瓶颈。展望未来，相当长一段时间汽油机仍将作为家用车的主力机型，不断提升其热效率是车企必须要做的事情。

据悉，日产已经计划未来推出43%热效率的自然吸气发动机，马自达也计划应用压燃技术实现自吸机更高的热效率。但增压机方面，预计长安这款1.5T蓝鲸动力较长时间内都将处于全球榜首位置，唯一能打破的，估计只有长安自己正在开发的43%热效率增压机型。

技术的进步是无止境的，铲史官也希望看到更多的车企加入到热效率提升的大军中来，不断更新自吸机和增压机的NO.1排行榜，说小点，为了咱们老百姓少花点油费，说大点，地球毕竟是咱的家园不是？