在當(dāng)今車壇，隨著科技的進(jìn)步，發(fā)展出越來(lái)越多曾經(jīng)無(wú)法想象的先進(jìn)技術(shù)，其中大家關(guān)注度最高的，莫過(guò)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)化。曾幾何時(shí)，不敢想象一輛叫做寶馬i8的汽車可以用一臺(tái)1.5升三缸發(fā)動(dòng)機(jī)爆發(fā)出231馬力，也不敢相信一輛奔馳S級(jí)Plug-in Hybrid的油耗可以低至2.8升/百公里。而就在最近，全新一代凱美瑞又一次讓全球車迷驚訝，它竟然把一臺(tái)自然吸氣四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率拉高至40%，看吧，汽車的世界是多么瘋狂！

其實(shí)這個(gè)消息一經(jīng)爆出，就引起了業(yè)界的一片驚嘆，一向以產(chǎn)品可靠耐用而著稱的豐田，發(fā)布這臺(tái)技術(shù)領(lǐng)先的發(fā)動(dòng)機(jī)必定已經(jīng)過(guò)充分的考量。這款舉世矚目的全新2.5升直列四缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，會(huì)裝配在即將由廣汽豐田國(guó)產(chǎn)的全新第八代凱美瑞身上。而更令人驚訝的是，除了這臺(tái)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的最大熱效率達(dá)到40%外，混動(dòng)版本的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率更達(dá)到了41%！使其再次站上了世界量產(chǎn)車熱效率最高峰。

到底什么是熱效率

熱效率這個(gè)詞聽(tīng)起來(lái)似乎有些枯燥，教科書(shū)上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忉屖菃挝惑w積的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的比值，比例越高證明燃料轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的效率越高。而對(duì)于我們普通消費(fèi)者而言，可以理解為這個(gè)比值越高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力越好、油耗更低、排放水平更佳。

不過(guò)你知道嗎，對(duì)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，能量的損耗是不可避免的，目前全世界所有汽油車的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率都沒(méi)有可能達(dá)到50%，這也說(shuō)明：就算你的車加滿一箱油，其實(shí)真正被“消耗”到車輪上的動(dòng)力還不足一半，其中很大部分都被各類能量損耗給用去了。

那么除去轉(zhuǎn)化成動(dòng)能應(yīng)用在車輪上的燃料外，剩下的汽油都去哪了呢？這其中大部分燃料會(huì)被發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系帶走，叫做冷卻損失，一部分以排氣方式排到大氣中去，叫做排氣損失，這兩塊比重最大，約占總能量的左右，但這又是無(wú)法避免的能量消耗，所以為了發(fā)動(dòng)機(jī)可以“少吃糧，多奔跑”，只能從剩余的那60%入手。

“想要馬兒跑，又要少吃草”是亙古不變的難題，在汽車領(lǐng)域也是如此，而且汽車不僅要考慮能耗問(wèn)題，還要顧及日趨嚴(yán)苛的排放法規(guī)。以汽車大國(guó)美國(guó)為例，到2025年，每家汽車制造商所銷售汽車的平均燃油經(jīng)濟(jì)性(CAFE)必須達(dá)到54.5mpg(相當(dāng)于4.31L/100km)，相較此前標(biāo)準(zhǔn)基本是“翻倍”的。為此，各大車企也是傷透腦筋，努力研發(fā)新技術(shù)以應(yīng)對(duì)新的法規(guī)。而在我國(guó)，隨著“國(guó)六”排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，可以說(shuō)將來(lái)也會(huì)是全球最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)之一。

應(yīng)對(duì)難題，研發(fā)技術(shù)

為了應(yīng)對(duì)這一困難，眾多廠家開(kāi)始絞盡腦汁，努力研發(fā)新技術(shù)，而發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的高低則是直接影響油耗和排放數(shù)據(jù)的重要一環(huán)。就以使用一臺(tái)33%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車來(lái)說(shuō)（目前大部分汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率在28%~33%之間），改用40%熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)后，整車的燃油經(jīng)濟(jì)性可以提升15%~20%。

以一輛百公里平均油耗7升，一年行駛15000公里的車來(lái)計(jì)算，使用熱效率40%的發(fā)動(dòng)機(jī)，一年至少能省下200升汽油，大約可節(jié)省1300元油費(fèi)以上，而節(jié)省的這200升汽油不僅可以省下不少燃油方面的開(kāi)支， 還可以為地球環(huán)保做出貢獻(xiàn)。

但是要知道，提高熱效率可絕對(duì)不是一件容易的事，以目前慣用做法來(lái)看，想要提升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率主要從四個(gè)方面著手，一是提高壓縮比，二是采用直噴技術(shù)，三是提高廢氣再循環(huán)率（EGR），四是使用阿特金森循環(huán)。

而說(shuō)到這，就不得不提馬自達(dá)的創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)。記得在創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)剛剛推出的時(shí)候，其廠家就宣稱這套技術(shù)擁有高壓縮比的特點(diǎn)，擁有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力響應(yīng)。但是要知道，在老款創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)上，它們的做法是采用了阿特金森循環(huán)，在原有的奧托循環(huán)上推遲了進(jìn)氣門關(guān)閉的時(shí)間，使膨脹比高于壓縮比，在同樣的壓縮行程下，膨脹行程的增加可以獲得更多的有效功。

而在最新的創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)中，馬自達(dá)在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中模仿利用了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特有的壓燃點(diǎn)火方式，在原來(lái)基礎(chǔ)上再次提升了壓縮比，獲得了更好的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。但即便把壓縮比壓榨到驚人的14:1，其熱效率也僅剛剛超過(guò)30%，這就足以說(shuō)明提高熱效率是多么困難。

豐田如何打造40%熱效率“神機(jī)”？

關(guān)于技術(shù)理論層面，如何提高熱效率已經(jīng)被研究得很透徹了，但難就難在怎么應(yīng)用到量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)上。有些時(shí)候?yàn)榱颂嵘?.05%的熱效率，也需要做數(shù)月甚至半年的實(shí)驗(yàn)來(lái)尋求最優(yōu)解決方案，以保證它對(duì)其他性能沒(méi)有影響，再加上豐田對(duì)產(chǎn)品可靠性的執(zhí)著，就更加難上加難。

那么豐田的工程師到底通過(guò)什么方法將這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提升到40%呢？豐田的工程師把進(jìn)氣道附近缸蓋造型改為略上翹以及優(yōu)化氣門夾角。目的其實(shí)很簡(jiǎn)單，就是幫助進(jìn)氣氣流更好地在燃燒室內(nèi)形成滾流，便于燃油以及空氣的混合，這也是提升燃燒效率的關(guān)鍵之一。

而在配氣機(jī)構(gòu)方面，這臺(tái)升自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用了進(jìn)、排氣門雙可變正時(shí)技術(shù)，并且在進(jìn)氣端使用了VVT-ie，也就是電控可變氣門正時(shí)技術(shù)，電控系統(tǒng)反應(yīng)速度更快、控制精度也更高。

除了發(fā)動(dòng)機(jī)部分，豐田的工程師還為這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)匹配了全新的8速自動(dòng)變速箱，官方公布的數(shù)據(jù)顯示，與舊款凱美瑞使用的愛(ài)信6擋自動(dòng)變速箱相比，全新變速箱損耗降低約50%。

就在歐美車企近年拼命推廣發(fā)動(dòng)機(jī)增壓技術(shù)及純電動(dòng)汽車時(shí)，豐田則另辟奇徑，將不可能變成可能，成功地將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率有效提升，以及繼續(xù)改進(jìn)本已全球領(lǐng)先的混合動(dòng)力技術(shù)，用行動(dòng)來(lái)告訴大家，現(xiàn)階段究竟是什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)才是最可靠實(shí)用。

正因?yàn)橛兄鴮?duì)目標(biāo)如此堅(jiān)定的信念和不懈努力，我們才能看到豐田推出站在世界巔峰的40%熱效率新發(fā)動(dòng)機(jī)，而也有理由相信，豐田的40%“熱效率奇跡”只是個(gè)開(kāi)始，隨著豐田TNGA架構(gòu)改革的開(kāi)始，未來(lái)還會(huì)有更多的驚喜等待著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。