汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　不知道大家有没有想过，你的汽车烧的汽油究竟有多少转化成了汽车的动力？我先来告诉你答案，你一定会很惊讶的：现在世界上最先进的汽油发动机，它的热效率也只有38%！那么汽油燃烧产生的能量都哪儿去了？老侯接下来就为大家揭秘：汽油燃烧产生的能量都哪儿去了？

　　在解答这个问题之前，首先来说说发动机的性能指标。

　　发动机的性能指标用来表征发动机的性能特点，并作为评价各类发动机性能优劣的依据。一般有动力性指标、经济性指标、强化指标、紧凑性指标、环境指标、可靠性指标、耐久性指标、工艺性指标、内燃机速度特性等。

　　汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　有效转矩

　　发动机对外输出的转矩称为有效转矩，即发动机的扭矩。

　　有效功率

　　发动机在单位时间对外输出的有效功称为有效功率，即发动机的功率，它等于有效转矩与曲轴角速度的乘积。

　　平均有效压力

　　单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。

　　有效热效率

　　燃料燃烧所产生的热量转化为有效功的百分数称为有效热效率。有效热效率越高，发动机的经济性越好。

　　有效燃油消耗率

　　发动机每输出 1kW的有效功所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率，有效燃油消耗率越低，经济性越好。

　　升功率

　　发动机在标定工况下，单位发动机排量输出的有效功率称为升功率。升功率大，表明每升气缸工作容积发出的有效功率大，发动机的热负荷和机械负荷都高。

　　强化系数

　　平均有效压力与活塞平均速度的乘积称为强化系数。

　　比容积

　　发动机外廓体积与其标定功率的比值称为比容积。

　　比质量

　　发动机的干质量与其标定功率的比值称为比质量。干质量是指未加注燃油、机油和冷却液的发动机质量。

　　比容积和比质量越小，发动机结构越紧凑。

　　可靠性指标

　　可靠性指标是表征发动机在规定的使用条件下，正常持续工作能力的指标。

　　耐久性指标

　　耐久性指标是指发动机主要零件磨损到不能继续正常工作的极限时间。

　　工艺性指标

　　工艺性指标是指评价发动机制造工艺性和维修工艺性好坏的指标。发动机结构工艺性好，则便于制造，便于维修，就可以降低生产成本和维修费用。

　　汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　在这些指标中，发动机的有效热效率是主要的经济性指标，也就是发动机消耗的燃料有多少转化为发动机的有效功。

　　在现有的条件下，一般汽油机的热效率为0.25~0.35，柴油机的热效率为0.3~0.4。

　　那么发动机的热效率为什么会如此的低呢？燃料为什么不能全部转化成有效功呢？主要因素有两个：机械损失和发动机热平衡。

　　机械损失

　　发动机在运转过程中，起自身要消耗一部分功率，这部分消耗就称为机械损失。它主要由以下几部分组成：

　　1、活塞组件摩擦损失

　　活塞组件摩擦损失占摩擦损失中的最大份额，主要由活塞环面、活塞裙面以及活塞销三部分的摩擦损失组成。

　　2、轴承摩擦损失

　　主要包括曲轴主轴承、凸轮轴轴承、连杆轴承及前后主轴承密封装置的摩擦损失。

　　3、气阀机构摩擦损失

　　气阀机构摩擦损失包括凸轮与挺柱、摇臂与气门杆端、气门杆与气门套管、摇臂轴承等部件的摩擦损失。

　　4、其它损失

　　其它如齿轮、链轮、皮带轮等的传动损失，连杆大头的搅油损失，以及曲轴箱内空气压缩、通风和各运动件的空气动力损失等，所占比例均较小。

　　以上四种情况，统称为摩擦损失，运动件摩擦损失占有最大份额，所占比例范围为50%-80%。

　　5、辅助机械（附件）驱动功率消耗

　　指发动机运转时必不可少的辅助机构，如水泵、机油泵、高压油泵、调速器、点火装置等所需的驱动功率消耗。附件消耗所占比例一般不超过10%。

　　6、泵气损失

　　泵气损失是在进、排气两个冲程中，由于工质流动时节流和摩擦等因素造成的能量损失。泵气损失所占比例变化很大，在5%-40%之间变动。

　　汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　在此，引入一个概念：发动机机械效率。

　　发动机有效功率与指示功率的比值称为机械效率。

　　汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　一般发动机的机械效率在70%~90%之间，机械效率越高，说明机械损失越小，发动机性能越好。

　　发动机的热平衡

　　在发动机的气缸中，燃料燃烧后所放出的总热量，只有25%~40%转化Wie有效功，其他部分都以不同的方式散失与外界。燃料的总热量在有效功与各种损失直接的分配利用情况，称为发动机的热平衡。它包括以下几部分：

　　1、转化为有效功的热量

　　转化为有效功的热量越多，发动机的热效率越高，发动机的性能就越好。一般来说，柴油机的热效率要高于汽油机，而增压柴油机的热效率最高，可达45%。

　　2、传递给冷却介质的热量

　　冷却介质之冷却水或空气以及润滑油等。在这部分热损失中，包括对发动机机体的冷却热损失、机械摩擦产生的热量。

　　3、废气带走的热量

　　废气排出时，温度相当的高，带走的热量很可观。

　　4、其它热损失

　　比如热辐射，不完全燃烧损失等。

　　各部分所占的比例大致如下表：

　　汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　发动机热平衡图如下

　　老侯点评：

　　汽油都烧到哪儿去了——发动机的热效率为什么这么低

　　看到这里，你就应该明白了，燃料燃烧后产的的热量并没有完全转化为发动机的有效功，而是有相当大的一部分损失掉了，这是由内燃机的特点决定的。这些年，各种新技术不断的在发动机上应用，各发动机制造商也在不断的努力，一点点的提高发动机的机械效率和热效率，每提高一个百分点都是一个巨大的进步。对于我们使用者而言，选择发动机时不要被各种高大上的技术忽悠，只要看看这台发动机的机械效率和热效率是不是比较高，就大致可以判断它的经济性能了。