汽车内燃机的热效率如超过80%·燃油车仍旧会被淘汰

“热效率”是燃油汽车总在讨论的问题，想要高性能需要高效率，想要低油耗也要高效率，可是内燃机的热效率究竟能达到多高的标准呢？量产发动机的最高标准没有超过45%，目前来看还是比亚迪的1.5L NA阿特金森循环的43.02%的标准最高，大部分发动机的标准都在35%左右。柴油机的热效率在35%~45%区间，也不是非常的高。

有没有什么办法能让发动机的热效率大幅提升，如果能提升到一半甚至现有水平的一倍，燃油车的未来又会是什么样子呢？

内燃机的热效率高不了，这是很无奈的事实；目前仍旧躺在实验室里的超高热效率发动机也就是50%出头，其使用了材料是“陶瓷复合材料”，这里所谓的陶瓷和用来烧制瓶瓶罐罐的陶瓷概念不同，这是一种高标准的纳米复合材料，制造成本是非常之高的。而即使这种陶瓷发动机的热效率也只是50%左右，到底是什么限制了内燃机的热效率？！参考下图。

进排气损耗、磨损损耗、冷却损耗、燃烧充分性的损耗，几个损耗里的最夸张的就是“冷却损耗”；所谓的内燃机或外燃机都是“热机”，依靠燃烧燃料产生的热能，通过复杂的机械结构再转化为机械能，也就是动力。

热力学第二定律说明了热能会从高温物体传导至低温物体，燃油燃烧的火焰温度非常高，汽油可以达到1200℃、柴油可以达到1800℃，可见产生的热能会有多夸张；而发动机的机体温度远远低于火焰温度，可发动机的材料也有极限，超过阈值就会融化，所以材料会大量吸收热能但还不能只让材料吸收热能，于是就需要冷却系统。

冷却系统分为两部分，其一为外部电子扇和气流从外部吸收机体热能进行降温，其二是内部的防冻冷却液吸收燃烧产生的热能从内部降温；只有这样才能保证发动机材料不被熔化而损坏，但这样也会损耗（吸收）掉大量的热能，可以转化为动力的部分则会大幅减少。

那么想要提高发动机的热效率，核心就是减少冷却损耗，减少的方式是提高发动机材料的耐热极限；目前看来能选择的高标准材料极其有限，纳米陶瓷复合材料可以考虑，但是用这种材料打造的发动机的成本会高到离谱。于是内燃机进入死循环了，高效率内燃机的制造成本奇高，是没有普及的可能性的，普通材料的内燃机热效率高不了，动力和油耗的极限很低。

期望提升内燃机的热效率并不现实，除非材料学有突破，可是突破不了；所以只能在现有材料的范围内，用其他技术打造出高效率的发动机，实现高效的方向是“不烧油”！

比如电动机。

电机通过动力电池组输入到电机绕组的电流形成电磁场，通过与永磁体的磁极或另一组线圈的磁极“互斥”就能驱动转子运转；结构可以非常的简单，重点是转化机械能的原理是磁场而不是热能，冷却损耗的问题解决了。电子的结构又很简单，机械阻力损耗也是极低的。

于是电机的“热效率”极限就可以非常夸张，超高标准的永磁同步电机可以达到97.5%！这是内燃机无法企及的高度。异步交流电机在高转速区间的损耗较低，如果用异同合作的话，电驱系统的效率会非常理想。

用普通的材料就能打造出高效率、高性能、低能耗的发动机，似乎再没有理由去费心的研究内燃机了；现在亟待突破的是动力电池的制造成本，只要能打造出高密度低成本的动力电池，电动汽车可以直接替代燃油汽车；在此之前则只需要用插电混动技术和增程技术，让内燃机在车辆中的角色成为“发电器”，机器以低转速运行转化出不多的电能，以满足高效率的电机正常驱动汽车，这个模式等同于让驱动系统的热效率达到极高的标准，所以不用再纠结内燃机了。

编辑：天和Auto-汽车科学岛

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现有发动机最高热效率40%左右，如果能做到80%以上，首先同等功率下油耗会下降50%，假如原本百公里6升油，现在3升就够了，其次，发动机的冷却系统将会简化，甚至取消。

同等体积重量的热功转换装置，功率越大效率越低，效率越高功率越就越低，航空发动机就是高功率低效率，火箭发动机效率就更低了，如果内燃机效率达到80%，那功率就低得可怜，输出的动力可能自身都无法带动。所以使用大体积大质量的热功转换装置（发电厂的蒸汽轮机或燃气轮机）将热能高效率转化为电能，再将电能分散存储，用小体积电机高效转换成动能驱动汽车就成了提高能源利用率的一种好方法。而且电能还可以有许多清洁环保的方法获取（如水电、风电、光伏等），使总体能源更加绿色环保。

如果想发动机热效率做到80％以上，除非能做到内燃机和蒸汽轮机并存，内燃机需要费劲吧啦的降温，而蒸汽轮机需要烧开水，把内燃机降温用的能量来烧开水，把两种机器完美融合在一起就把热效率做到最高了吧？个人见解不喜勿喷，谢谢！

电动车直接被淘汰，起码还需要80年，电动车才能开始翻身。燃油的能量全面超越电力，现在最高燃油机效率才42%，提高一倍，而且内燃机时速如果达到了220km/h，电动车直接被斩落马下!电动机高速非常差，而且1万转速基本不可能！这在飞机领域，内燃机完全就是毫无疑问的霸主地位！就好比恐龙对标老鼠