热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果达到100%会怎样?
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100%。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100%,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100%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100%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200Bar/350Bar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100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800转升高到1200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100%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100%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100%,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100%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!

热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果达到100%会怎样?
发动机热效率是指燃油内能转换为机械能的效率,学过初中物理都知道,各类能量在转换过程中会不可避免的出现损耗,所以这个效率不可能达到100%,就目前的发动机技术而言,能把热效率做到35%以上就比较优秀,而丰田能通过混动系统把最大热效率做到41%已经是顶级水平了,而且纯燃油系统也能高达40%,这足以说明丰田在发动机热效率方面的领先程度,但即便是这样大部分油耗还是在做“无用功”,那就不妨如问题所说假设热效率达到100%会怎样呢?先来看汽车本身,100%的热效率就是没有任何的能量损耗,发动机不会因为运行而升高温度,跑个几百公里后温度依旧原样,可以省去冷却系统,暖风不能正常使用,不会发出任何的噪音、抖动等,燃油的燃烧时也没有光亮,因为燃油的充分燃烧,所产生的积碳和排放物会大大减少,在油耗上会直线降低,车辆外部而言,真能把热效率做到100%了,那现有的很多物理结论都会推翻重来,一系列的机械设备也会因此而发生改变,经过这个简单的了解以后就不难理解为什么远远做不到100%了。其实就现在的发动机技术在没有突破性的发展之前,仅仅是通过一些细节上的优化或升级,相关的专业预测热效率极限是50%,某些特定的技术能在理论上突破这一数据,例如通过陶瓷材料等可以把热效率提高到惊人的70%,但这个看起来还有些远,最近的当属马自达HCCI技术,宣称热效率可达到51%,并且预计会在2019年首先应用在马自达3上,不过就目前还没有真正的所应用,热效率是很能体现发动机技术的一项参数,在看到了丰田40-41%的同时,别忘了我们的自主品牌奇瑞做到了37.1%,对于起步较晚发展时间短的奇瑞来说,这确实已经很不错了。希望以上分析能对大家有所帮助,喜欢的朋友感谢点赞支持,有关于购车、养车等方面的问题,欢迎关注“汽车实说”我们一起交流!
热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果达到100%会怎样?
如果仍然是内燃机的工作形式达到100%在可预见的将来是不可能实现的,内燃机通过燃烧做功推动活塞的工作方式必然产生大量的热损耗。记得在上世纪90年代初我上初中的时候当时的物理课本讲述内燃机的热效率汽油机只有百分之二十几,柴油机能达到百分之三十。随着科技发展30年,可变气门、阿特金森循环、缸内直喷等技术的使用,内燃机的效率也才不过提升了百分之十几,但这对于燃烧做功的发动机已经不简单了。
其实我们现在早已习惯了内燃机的这种工作效率,如果内燃机的效率能够达到电动机百分之八十以上那一辆2吨重的SUV汽油车估计油耗应该在5升左右,听起来还是感觉不错的,但也许内燃机还达不到你所说的100%或90%的效率就已经被其他动力系统所淘汰了。
不过我们今天使用的燃油混合动力汽车,比如丰田的普锐斯,卡罗拉、凯美瑞双擎,本田的混动CR-V和混动雅阁,他们都是在电机和电池的辅助配合下通过回收和再利用燃油发动机释放出来的能量和车辆多余的动能来提升效率达到节油的效果。所以像燃油版本的卡罗拉可能百公里油耗要在7升左右,而双擎版本只需要4升多一点,也可以视作将燃油机所释放的能量通过ECVT系统将整体效率提升到了70%左右。
热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果达到100%会怎样?
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现在汽车发动机技术已经相当成熟了,而对于发动机的能效来说,越高的热效率,代表着这款发动机将燃油转化为动能的效率越高,也代表了发动机的技术水平,当然是衡量发动机好坏的其中一个指标。丰田的发动机热效率可以达到41%,可以说是发动机技术相当的领先了。而有些朋友会想,能不能达到百分之百呀,现在连百分之五十都没有到,能说先进吗?
当然了,丰田发动机是非常先进了,可以说是最先进了,但是热效率的提升并不容易,因为能量是守恒的,同时我们知道,当燃油在燃烧之后,首先就是要排出热尾气,这就是一个大的损失,然后就是有不充分的燃烧,还有发动机是四冲程,其中三个冲程都是无用功的空转,而它还是要损失能量的,所以热效率是不可能达到百分之一百的,过半的可能就非常小了。
汽车发动机比较努力的,还有一个日系的马自达汽车,它对发动机的追求也是非常专注的,当然了,丰田和马自达也是有合作的,包括汽车的发动机。
以上就是小编的简单回答了,希望可为这些朋友提供一些小小的参考。
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热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果达到100%会怎样?
热效率达到100%,你这开玩笑么?这是不可能的,无论是以后技术怎么发展,无论是出现多么不可思议的事儿,都是不可能达到100%热效率。
100%热效率,意思就是汽油能量全部转化为车辆动能,中间没有任何能量损耗,我想说的是,作为一个资深机械人,我可以负责人的告诉你,所有的机械结构件都有能量损耗,立此帖为证。
发动机只是一个一堆机械领部件组装起来的成品,想让中间传动机构没有机械损失,这难度基本不可能实现,同时有热量产生,必然有浪费,热量通过热传导 热传递 热辐射传导,现在是大部分能量都浪费了。
如果以后真达到100%能量利用率,那时候燃油消耗百公里也就2-3个油,还发展什么新能源汽车
热效率最高的丰田发动机能达到41%,如果达到100%会怎样?
这个设想基本上是不可能发生的。
首先我们要明白一下,什么叫做发动机的热效率?通常来说,热效率指的是,当燃油在发动机内进行充分燃烧时,将所产生的热量转化成机械能并加以利用。而这个转化比例,也就是我们通常所说到的热效率。如果热效率达到100%,也就意味着在进行燃烧时,不产生任何热量,同时在经过所有零部件时,没有产生任何消耗,而且还要求在燃烧时,必须做到充分燃烧。所以说从理论上来讲,要想发动机的热效率达到100%,以目前的技术水平是根本做不到的。
而这个热效率的主要作用体现在哪呢?我们可以理解为那效率的素质越高也就意味着发动机动力越强劲,同时油耗更低,排放更环保。目前汽车行业内的绝大多数汽油发动机,那效率的比值普遍保持在30%左右,超过这个数值的发动机表现都比较突出,省油且环保。
举个例子丰田发动机的热效率,在汽车行业内是第一个能够达到最高热效率的品牌,曾经丰田最好的技术也只能够保证发动机的热效率达到40%左右,后来经过多年努力,将效率达到了41%,这已经算是丰田喜大普奔的成就了。不过最近刚刚上市的马自达三,对外宣传中,提到该车型利用创驰蓝天压燃技术,能够将发动机的热效率提高到50%,能够让油耗保持在3.3L/100km,这倒是有点让吃惊。
我们再来看一下,国产品牌发动机的表现。以长安为例,目前最好的发动机是蓝鲸发动机,可以说是集成了长安目前本身所拥有的最好技术和燃油经济性,这一款发动机的最大热效率,能够达到40%以上,同时在升功率、零部件集成技术等方面跟国际主流品牌的水平,基本上可以算得上是不相上下。
我们再来说说看,为什么说热效率的比值达不到100%呢?
首先,车辆要产生前进的动力,就必须让发动机在做工时所产生的能量,通过各个部件之间的配合,最终才能提供给车辆驱动力。而在这个过程当中,能量会在各个部件传递的时候产生一定程度的消耗,这个消耗比例有高有低,但是车辆最终得到的动力,肯定不可能是100%的。
其次,任何的车辆制造材料所能承受的温度不同,尤其是发动机在燃烧时会产生高温,为了控制发动机本身的材质能够承受的了,发动机的冷却系统以及发动机工作必要的进排气,这些环节本身就会产生一些能量消耗。在每一个部分,看似可能消耗的能量并不多,但是一个循环下来,能量消耗的比例还是非常大的。这也就是为什么说丰田热效率比值能够达到41%,曾经已经算是这效率比值最高的。
综上所述,以目前汽车行业的技术水平,热效率,想要达到100%是不现实的。虽然现在新款的马3号称热效率比值能够达到50%,但是毕竟车型还未上市,没有经过专业机构的测试和认证,谁也不清楚,是否能够真正达到这样的水平。
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