如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着什么？

如果汽车发动机的热效率达到100%，这就意味着前人创立的理论体系分崩瓦解，人类已经超神。

对于发动机来说，气缸内进入空气，然后按照14.7：1的比例混入雾化后的汽油，再通过活塞将空气和汽油混合后可燃气压缩，最后火花塞点火，这团可燃气嘣的一下燃烧膨胀，推动活塞，活塞后连着曲轴，发动机就算动起来。

这其中，就出现了一个概念，叫做发动机热效率，指的是缸内可燃气体对活塞做的功和放热量的比值。简单来说，就是燃料所含能量转化为动力的比例。

目前热效率最高的量产发动机，是比亚迪的骁云1.5L，其热效率达到了43%。而根据预测，发动机理论热效率可达86.7%。这种理论热效率就好像台架上的实验发动机，下了实验台，真实热效率至少要少个10%。

但是，不管理论热效率能不能到86.7%，反正是到不了100%的，这是由发动机本身的技术特性决定的。

发动机简单来说就是把热能转化成机械能，依靠膨胀做功来推动活塞做往复运动就是最好的证明。因为是热能转化成机械能，就难免存在热能损失。

这种热能损失是多个方面的，一部分被冷却气缸的冷却水带走了，变成了滚烫的发动机冷却系统。一部分在排气的时候从排气门出去，最后从排气管出来，变成了滚烫的排气系统。剩下的，才是有效的功，也就是发动机的真实热效率。目前主流的发动机热效率，国产车在37%～43%之间，合资车在39%～43%之间。离100%的热效率差的有点远。

而且，到了现在这个地步，技术已经研究的差不多了，再想办法提高热效率，其实已经很难了。就拿目前量产发动机最高的比亚迪来说，为了把热效率堆到43%，可是下来一番狠功夫。

从理论来说，想要提高热效率，可以从这几个角度下手：提高压缩比，让汽油雾化的更加均匀；降低接触表面之间的摩擦力，减少阻力；更智能化的热管理系统，帮助发动机降低热损耗，提高效率；延长下压行程，提高动力利用率等等。

以比亚迪的这款43%热效率发动机来说，采用了15.5：1的超高压缩比，使汽油燃烧的更彻底。使用了阿特金森循环，是膨胀比大于压缩比，可以有效提高热效率。采用了EGR废气再循环技术，将部分燃烧后拍出的气体再次引起气缸二次燃烧，减少了排气损失，提高了热效率。还取消了大部分的轮系，比如空调，采用电驱动，进一步减少了摩擦损失，提高了热效率。

在这么处心积虑的情况下，这款发动机的热效率也只是到了43%，已经是国际领先水平，那100%热效率的发动机，得有多难？

根据前人创立的理论体系，燃料在燃烧转化为热量并进一步转化为动力的过程中，会有能量损失，因此任何发动机和动力装置的热效率数值都小于1。也就是说，只要发动机还像现在这样子制造，那就永远不可能达到100%的热效率，因为会有损失。哪怕只是一点点损失，也只是99.999999%的热效率，永远达不到100%。

所以，若是发动机的热效率达到了100%，那些大牛的板材板子估计压不住了。像传说中的永动机，说不定已经面世了。至于现在大力发展的新能源车，说不定这点星星之火，直接就被100%热效率的发动机一瓢子给扑灭了。

如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着什么？

如果内燃机热效率突破百分之百那么代表我们的科技已经突破到了另一位面，简单点说就是在本位面、内燃机是根本无法达到热效率百分之百的，热效率百分之百意味着燃料燃烧产生的热量没有任何形式的损耗，而这是不现实的；在能量传递过程中、损耗是不可避免的！内燃机热效达到100%时，将失去暖风

汽车的暖风、实际上就是利用发动机散发出的废热加热空气而实现的，所以只要发动机热量有任何形式是外散、那么热效率就永远达不100%！所以若内燃机热效率达到100%时、燃烧燃料产生的热量就完全封闭在机器内部，所以由于没有发动机废热散出、那么车子也就失去了暖风功能；即便电加热也不能用，因为车载电源于发动机的运转，电加热依然是对热量的消耗、一样拖低热效率，所以即便采用电加热、依然会导致热效达不到100%！

现象如今极限热效率仅仅达到40%（混动版本达到41%），而这是峰值热效率，实际上内燃机运行时热效率是在不断根据实际情况进行改变的！如上图所示、40%热效率仅在特定的发动机转速以及负荷之下，而平均热效率仅在35%左右，也就是说约65%的热量被损耗掉了，那我们看看这65%的热量如何被损耗、如不损耗会有什么样的后果！

转换机械能：消耗平均35%的热量。

排气热消耗：消耗平均30%的热量。

冷却系统热消耗：消耗平均30%的热量。

发动机表面散热：消耗10%左右热量。

在内燃机中、燃料燃烧产生的全部热量就是由上面四种路径所消耗掉，除了转换机械能属于合理消耗，其余三种都属于浪费；可不浪费行么？如果这些能量不被浪费掉，机体运行很可能连几分钟都挺不住，因为没有冷却系统的加持，燃料燃烧产生的高温形成热堆积、很容易把发动机给融化掉，所以是不是需要一种全新耐高温的材质、来打造机器呢？

燃料在缸内燃烧时、焰心温度已经接近2000开尔文（甚至更高），可以换算成约为1727的摄氏度；而铁的熔点只有1538摄氏度，所以如果燃烧产生的热量、不被冷却系统带走，那么很容易导致热积累、从而损坏发动机；咱们车子的发动机之所以没有被融化，实际上还是在依靠冷却系统帮助散热，因为缸壁的外侧、缸盖的外侧都是冷却液；所以燃料燃烧时产生的热量再大、温度再高，也能迅速被燃烧室、缸盖外侧大冷却液带走，所以缸壁最高温度也就只有100°C往上！

这才保证了发动机没有被融化掉，可由于这散热系统的存在、消耗了至少30%的热，所以热效率必然达不到100%，所以100%的热效率其实是不可能达到的！达到的前提就是必须要用一种全新的材料打造发动机，这种材料至少要具备耐高温的能力、可不是仅仅1727度，因为在没有冷却系统下、持续热堆积所形成的高温不仅仅是1727度，所以材料很重要；所以若未来内燃机实现热效率百分百，那么必然带来一次材料的全面更新，就现有的材料来看、还做不到！

汽车排气带走的热量是惊人的、占比至少达到30%左右，如果想让热效率达到百分百，那么这30%的热量就不能损失，那么只能提前把尾气携带的热量全部收回（取消尾气是根本不可能的），那么我们就需要拥有一套强大的能量回收装置、将废气中的热量完全回收，不过根据开尔文对热力学第二定律的描述而言：不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，简单点说就是再先进的能量回收装置、也不可能完全吸收热量后全部转换成有用功，必然存在其它影响！也就是说未来即便真有这么先进的能量回收装置、可以百分百的吸收废气热量，但依然没办法将其全部转换成有用功，既然不能全部转换有用功、那么还是造成了一定的热损耗！

所以100%热效内燃机其实造不出来，100%热效内燃机实际上只是美好的想法罢了；即便我们能克服材料、科技的束缚，但我们没办法突破那些热力学定律的束缚啊，我们今天拥有的内燃机、源于热力学定律，而按照这条路径走下去、是不可能突破热力学定律束缚的，所以这里面旧存在一个悖论，那也就是如今的内燃机、完全遵从传统热力学定律，而内燃机未来的发展目标是打破热力学定律？基于热力学定律产生的机器、又要打破热力学定律，是不是旧形成悖论了？所以100%热效率的内燃机在这个位面是不存在的！

如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着什么？

这是个不可能实现的假设，如果发动机热效率达到100%，那么将会出现以下几种匪夷所思的现象：

因为发动机在吸气的时候会在进气歧管里产生真空度，刹车的真空助力系统就是靠发动机吸气时产生的真空工作的，而这个真空度在发动机工作时会增加进气阻力，如果发动机热效率达到100%，那是不允许有任何阻力的。

因为声音是靠震动产生的，震动又肯定需要能量，热效率100%的情况下是没有多余能量让你产生震动发出声音的。

因为热效率100%的情况下是不可能再有多余的热量给你提供暖风了。

因为机油泵会消耗能量，即使不用机油泵，用飞溅润滑也不行，因为热效率100%是不允许有多余的动力去让机油飞溅起来的。

如果热效率达到100%，那么发动机在熄火状态你只需要用手指头轻轻拨动一下，发动机就可以永久地运转下去而且理论上来说发动机永远不会坏，因为发动机工作时摩擦力要消耗一定的动力，而热效率100%的情况下是不允许有任何动力用来克服摩擦力的。所以发动机运转时必须完全没摩擦力，否则热效率不可能是100%。

所以说发动机的热效率永远无法达到100%，而想要让汽油的化学能得到最高效利用的方法我估计就是把它点着，然后让热量回归大自然。因为能量不会凭空消失，也不会凭空产生，决定其效率的是看你想让能量往哪里转移。

如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着什么？

热机的能量转化效率达到100%，这意味存在科学幻想的童鞋又多一枚。

任何物质产生热能以100%的转化率被机器利用转化为动能，这一理论符合能量守恒定律，因为宇宙中的所有能量本就是以一种形态转化为另一种或多种形态，在转化前与后的能量总量不会丢失也不会消弭；但是这一理论违反了热力学第二定律，因为其忽视了能量转化过程中的熵增原理，可理解为热能转化为其他能量时会从有序的转化变成无需的转化，无序变化总会将热能转化为非有效功。

热力学第二定律说明了宇宙中所有涉及热转化现象的宏观过程都符合熵的现象，不论是燃料燃烧产生的热能还是摩擦产生的热量，在转化过程中都会引起其他形态的能量转化；参考这一定律得出的结论为：内燃式热机是不可能做到100%热能与内能的转化。

燃料燃烧的本质是烃类能量物质与氧气产生的高温化学反应，反应过程中符合热力学第二定律，为分子无规则的剧烈运动，在这一状态下能量为热能；而分子剧烈运动推动活塞连杆曲轴运转产生的转矩，这一力道可理解为有效功，所谓的发动机有200或400N·m的扭矩指的正是有效功的量化，这一力矩的比例与燃烧产生的总能量比例为热效率，高水准的汽油动力内燃式热机也就是40%左右。

而在发动机冷启动时热效率要低的多，因为燃烧产生的热能自发的以有序到无序的状态传递至低温物体，但反向从低温物体传递至高温物体则无法实现；那么冷启动时发动机的温度与环境温度相同，低温的金属则要不断的吸收热能进行升温，直到聚积的热能达到材料的相对饱和状态后才能吸收热能，这一部分热能才能够以分子不规则运动状态通过热机的结构原理转化为动能。

发动机的温度无法恒定在理想的高温范围内，所以仅仅一个“冷启动”问题就算否定了100%热效率；其次达到缸体的理想温度后，发动机的运行步骤为【进气、压缩、爆燃、排气】，从自然界吸入的空气温度是很低的，低温空气在高压下以湍流状态吸入或被压缩至气缸，这一瞬间对缸体的温度是绝对会有影响的，这一影响也就造成了热能的二次转化；再次空气中的氮气会吸收热量，而氮气在空气中的比例约为78%，热能被氮气怎么解决？

所以热效率能达到100%的热机以现有的文明等级是不会出现的，利用电流形成电磁场、利用电磁场转化动能的电动机，其效率也仅仅为90%以上，理论上没有一种机器可以实现100%的能量转换，至少在能量守恒定律和热力学第二定律没有被推翻之前。

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如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着什么？

这意味着石油企业将倒闭一半，中东石油国家和北方巨大产油国将举步维艰，但是到了

汽车发动机的热效率达到100%，也将意味着这种汽车产业将发展壮大，问题的关键是人类无法做到。因为只要有热传导，就绝无可能效率百分之百。

现在最好的发动机热效率也不过40%，想一下就明白了，达到百分之百就意味着节省60%的燃油，油品上游企业就得减产了。当然还可以这种发动机的汽车增加60%，好像不太现实吧。

不过在40%的基础上，再提高利用率是完全可以的，可以再发明余热发动机，余热发电，余热助力，等等等等。如果提高到60%，对油品上游就会有威胁，但是世界总是很奇妙，关上一扇门必定打开一扇窗，这种新发明必定会爆发一个新行业新产业，加快人类发展的步伐、

有人曾做过设想，汽车发动机余热回收再利用，转化成温差发电，回供电动机助力，这种利用方式不同于现在的油电混动能源车，它是纯粹的废热回收利用，受限于温差发电效率低而无法应用。

现在见到的都是动能输出利用能源车；

如果汽车发动机的热效率达到100%，这意味着什么？

我们以本田的1.5T为例，本田这发动机194马力，38的热效率，如果变成100热效率，则这台发动机将输出510匹的动力。按现在的情况来看，0.75-1l的发动机的动力输出足以匹配豪车，一般家用车的排量在0.3-0.5l就差不多了。也就是说世面上买的都是0.5升的雅阁凯美瑞帕萨特等，0.8升的宝马5 奥迪a6等，1升的宝马7奥迪a8奔驰s。