新普锐斯的发动机热效率超过 40%，丰田怎么做到的？

虽然现在我们已经被各种电动车、混动车刷屏，但是一直伴随大多数人的还是传统能源汽车，和传统发动机有关的科技动向也值得我们关注。 法兰克福车展上，丰田展出了前几天刚刚发布的第四代混动车型普锐斯，除了独特的造型之外，新普锐斯的发动机热效率已经达到了逆天的 40%。 40%是一个什么概念呢？目前汽车发动机热效率还是 30%左右，柴油机热效率比汽油机稍微高一些。我们在汽车尾部所看到的 TSI、TFSI、EcoBoost 等等标识都是为了提高发动机热效率所诞生的技术，热效率提高 1%都是了不起的进步。 而丰田居然超过了 40%！这个数字，实在是值得他们吹上一阵子的，因为确实是绝活。  40%！丰田动了哪些手脚？ 1. 提高废气再循环率（EGR）废气再循环是将发动机燃烧后的一部分废气，再导入吸气侧。丰田的冷却再循环废气可以提高发动机的热效率，降低氮氧化物排放，减小发动机爆震倾向。 丰田此次将这款发动机的 EGR 率从 21%提高到了 28%。   为了提高发动机的 EGR 率上限，丰田的想法是提高燃烧速度。为了提高燃烧速度，就要让气缸内有理想的气体流动。丰田把气缸内的滚流比（活塞运动方向的涡流强度与轴向涡流强度之比）从之前的 0.8 提高到了现在的 2.8。 为了提高滚流比，丰田改变了过去进气口的造型，这样一来，进气后形成的就是垂直方向的涡流，效果很理想。据丰田估算，在 2000rpm 转速时的压缩行程中，气缸内部气体的平均湍流速度从 2.5 米/秒，提高到了 3.4 米/秒。 这样一来，即使是在上止点，气缸内的气体流动状况也很好。 2. 改变活塞表面形状 丰田把这款发动机活塞表面的浅坑直径减小了，这样活塞对缸内气体的扰动效果就更加明显。但是气体过高的流动速度，会很难点火。为了解决这个问题，丰田的研究团队又提高了火花塞的点火能量，从 35mJ 提高到了 100mJ。 事实上，丰田对新款普锐斯发动机的改动，应该不止以上两点。 40%已经很了不起了 在 2011 年 4 月，丰田方面曾宣布，在未来，丰田混动车所搭载的发动机热效率的目标是 45%。现在看来，丰田的愿望并没有实现，但是他们已经处于领先地位了。 丰田的这款热效率高达 40%的发动机，可以说是目前量产型号中热效率最高的汽油机了。第一代和第二代普锐斯所用的是「1NZ-FXE」 发动机，热效率是 37%。第三代普锐斯所用的是「2ZR-FXE」 发动机，热效率是 38.5%。一款量产机型热效率从 37%到 40%，用了 14 年的时间。 值得注意的一点是，丰田这款最新的发动机还是自然吸气的。 其实在 2011 年，丰田的团队就把「1NZ-FXE」（普锐斯第一代和第二代的发动机）的热效率提高到了 42.4%，在使用涡轮增压的状态下，这个数字上升到了 43.7%。 然而在第四代普锐斯中，发动机热效率却是 40%。 其实以现在的科技，要让发动机有超过 40%的热效率是不难的事情。但再好的技术都要量产，要同时兼顾动力、排放、成本、寿命等因素，这就是「 大工业」 了，并不是实验室所能解决的，量产必须学会妥协。 发动机是一个很系统的工程，可以说是牵一发而动全身，某些参数并不是越高越好。我们前面所提到的 EGR 率，活塞表面形状，只是影响发动机性能的冰山一角。 虽然传统发动机汽车天天被电动车秒，但是对于丰田来说，他们依然坚信现在的发动机还有潜力，加上日本人的固执，在探索传统发动机极限这件事上，他们应该会非常执着。 原创声明： 本文为 GeekCar 原创作品，欢迎转载。转载时请在文章开头注明作者和「来源自 GeekCar」，并附上原文链接，不得修改原文内容，谢谢合作！ 同时欢迎关注 GeekCar 微信公众号：       GeekCar 极客汽车     （微信号：GeekCar）& 极市     （微信号：geeket）。