内燃机效率 内燃机效率为什么不超过50%

内燃机效率 内燃机效率为什么不超过50%

目前热效率最高的丰田发动机能达到41%，如果来到100%会怎样？其实汽油内燃机的热效率永远不可能达到100%，而且目前的41%都只是最高热效率，只有汽车在理想的行驶条件下才能达到。

为啥提高发动机热效率这么难？

发动机热效率，是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量的比值，是评定发动机燃油经济性的方式之一。但是发动机热效率的提高可以说是举步维艰。

从1960年到2020年，人类能够把宇航员送上火星，能够把列车的时速提高到450km/h，能够让手机用户从1G时代进入5G时代，但是汽油内燃机的热效率仅仅提高了多少？10%而已。1960年汽油内燃机最高热效率大约30%，如今，2020年约为40%，70年提高了10%，可见提高内燃机热效率有多难。

为什么提高热效率这么难？内燃机的本质是将热能转化为动能，但根据热力学第二定律：不可能从单一热源吸收热能并使之完全转换为有用功而不产生其他变化。首先在燃烧过程中，燃料燃烧产生的能量，只有一部分能够转化为机械能，其他的都变成热量散失了。就算是转化为机械能的这部分，依然还要损耗，比如说齿轮零部件的摩擦，活塞和缸壁的摩擦，都要损失能量。想要提高热效率，虽然可以通过提高压缩比、缸内直喷、等方式提高热效率，但是热效率有极限。

根据汽油机的奥托循环效率公式：η=1-ε^(1-γ），η为效率，ε为压缩比13，γ为空气比热容比。所以汽油发电机只要采取奥托循环，热效率就不会超过64%。

混动汽车效率更高

在目前发动机热效率达到瓶颈的情况下，使用电机是目前比较现实的能够提高效率的方式，很多人其实并不理解为啥混动汽车油耗更低，他们觉得，用发动机烧油发电，再用电驱动电机，怎么可能比直接烧油效率更高呢？不符合能量守恒定律啊？这说明他们的物理学的都是半吊子，根本没有完全理解发动机热效率这回事。

发动机热效率一般都是指的最大热效率，是在理想条件下才能达到的，比如说以时速80km匀速行驶，但是日常开车是不可能一直维持这个工况的，市区行驶走走停停，发动机频繁处于高转速高负载，油耗也比较高，但是电机一方面效率能够达到90%左右，另一方面，电机无论转速多少，都能输出最大扭矩，所以也就能够始终保持最高效率。

所以为啥混动汽车能够省油，中低速使用电机驱动，避免使用发动机热效率最低的工况，而高速使用发动机直接驱动，利用发动机最高热效率的区间，所以能够省油也就在意料之中了。

所以短期来看，发动机的热效率提高依然任重道远，所以很多车企都用电机搭配内燃机的方式，来达到较高的实际效率，这种驱动模式，随着排放政策的日益严苛，可能会日益成为主流。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为e，有用机械能即有用功为e2，所以内燃机的效率可表示为η=w有用 e ×100%=e2 e ×100%．故答案为：e2 e ．

内燃机的功率没有汽轮机高，没那么大的内燃机