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41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析

出品 | 搜狐汽车·车先知作者 | 戴维利编辑 | 马良作为衡量发动机优劣的最基本指标之一,热效率的高低将直接决定发动机的能耗,进而在油表上直接体现。目前市场上主流发动机的热效率大多集中在37%左右,装载在飞度上的那台本田1.5T地球梦能够达到38%,丰田Dynamic Force系列2.5L发动机热效率能够达到41%。

出品 | 搜狐汽车·车先知

作者 | 戴维利

编辑 | 马良

作为衡量发动机优劣的最基本指标之一,热效率的高低将直接决定发动机的能耗,进而在油表上直接体现。目前市场上主流发动机的热效率大多集中在37%左右,装载在飞度上的那台本田1.5T地球梦能够达到38%,丰田Dynamic Force系列2.5L发动机热效率能够达到41%。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析

看似不大的差距背后,是热效率每提升1%都要付出的巨大努力,这涉及到压缩比、发动机的使用寿命等一系列因素。在此前,自主品牌自研发动机热效率最高的是长安蓝鲸1.4T发动机的40%,而现在东风风神C15TDR发动机的出现打破了这一记录,高达41.07%的热效率让自主品牌在发动机核心技术上更进一步。成果不可能凭空而来,在这41.07%热效率的背后,东风风神付出了相当的努力。

什么是热效率?

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析影响发动机热效率的因素

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发动机热效率,又称“发动机有效效率”。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,用以评定发动机作为热机的经济性。不同发动机和动力装置的热效率各异,但数值都小于1。提高发动机热效率是节约能源的重要手段,是改进热力发动机的主要方向之一。

内燃机实际上是一个能量转换的装置,它是把燃料在汽缸内燃烧产生的热能通过爆炸形式推动活塞向下,从而转换为曲轴旋转的机械能,之后通过传动系统传递倒车轮驱动汽车行驶的,简单来说就是热能转换为机械能的一种装置。

但是,在燃料燃烧产生热能这个过程中,并不是所有的热能都能用于转换为机械能。比如说燃料燃烧,产生了100份热能,最终只有30份是有效的。此时的热效率,就是30%。

因此热效率通俗一点来说,就是发动机运动过程中做工的效率,热效率越高,产生的化学能转化成机械动能就更高,所产生的浪费也就越少,在同排量下一款发动机的热效率越高,它的经济性能也会越高。

影响热效率的因素都有哪些?

影响热效率的因素是多种多样的,在这里我们挑几个最主要的进行阐述。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析燃烧损失

首先是燃烧损失,燃料在气缸里燃烧,它肯定不会百分之百都能把进入气缸里的燃料全部燃烧完。排气管子排出的尾气,肯定或多或少的都会有因为没烧完产生的物质。这种情况就是燃烧损失。汽油机理想的比例是14.7:1,就是把1个质量单位的汽油完全燃烧,需要14.7个质量单位的空气。但这是理论空燃比,在实践中是无法达到的,只能尽量去往这个数值上努力控制。如果控制的非常接近这个数值,或者说从理论上到了这个数值,发动机的动力性肯定会有相应的降低的。也就是说在混合比控制这块,燃油经济性和动力性是有矛盾的。比如说急加速的时候,系统肯定不能往14.7这个理论空燃比附近控制。就像烧锅炉要让火快点烧起来,得多添点儿煤。所以说在发动机需要动力输出的时候,它的热效率肯定不能让它达到最高。

工程师们为了降低燃烧损失,同时又尽可能地提高动力性。采取了一系列措施,比如将进气道喷射发展成缸内直接喷射;还有增加进气和排气效率的可变气门正时和升程系统;还有提高充气效率的增压系统。当然了,最基本的就是要严格的控制喷油时间和点火时间,还有精确控制喷油压力等等。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析凸轮轴

此外还有泵吸损失,这个在内燃机中也是不可避免的,先简单的说一下什么是泵吸损失。汽缸在进气和排气行程,进排气门打开的幅度有限,在活塞下行和上行的时候就会有阻力,这就是泵吸损失。为了减少泵吸损失,适时地改变气门开闭时间和打开的程度,也就是可变气门正时和升程能缓解这个问题。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析全铝龙门机体

机械损失,发动机里边活塞连杆曲轴运转,也就是曲柄连杆机构运转,都是零件之间有摩擦的。摩擦就有阻力,这样就会造成机械损失,包括活塞、缸筒之间的摩擦,连杆和活塞之间的摩擦,连杆和曲轴,曲轴和大瓦之间的摩擦。所以,这时候润滑油的润滑效果就决定了这种机械损失的程度。当然润滑油只是其中一个方面,还有润滑系统包括机油泵的设计方面也有。另外,发动机的整体温度也对机械损失有所影响。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析双腔油底壳

冷却损失,内燃机属于热机的一种,热机必须要够热才有足够的能量。但是也不能太热,太热就该把零部件烧坏了。所以这也是一个大矛盾,需要一个合适的冷却系统来对内燃机进行散热。比如在冷车的时候,这套系统要能够快速让温度上来。温度高的时候又能充分保护机件不过热。现在的发动机很多也都用电脑来控制,比如双节温器,电子水泵等等。还有对冷却水道的优化设计,在保证发动机不过热的前提下,让冷却损失降到最低。

排气损失,这个原理就和泵吸损失比较相似,活塞上行排气的时候,排气门开启幅度有限,就会对活塞上行造成阻力。这个问题也是通过可变配气相位和气门升程来解决。另外排气管里的三元催化和消声器都会影响排气是否通畅。所以很多改装车提升动力都会加粗排气管,改装消音器。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析C15TDR发动机高效版

在这台东风风神C15TDR发动机高效版上,工程师通过改善燃烧、降摩擦、降低传热损失、减少泵气损失等多种技术手段,使得最高热效率达成41.07%的突破,也创造了自主品牌发动机的新纪录。与此同时,较高的热效率加上风神对于噪声的调校,让这台C15TDR发动机高效版无论是发动机噪声,还是整车NVH都能保持一个较高的水准。

41.07%的热效率是如何炼成的 东风风神C15TDR发动机技术解析C15TDR发动机动力版

此外,这台C15TDR发动机还有一个动力版,它与高效版的通用化率高达90%,通过在细节上的微调实现了更强的动力输出性能。在C15TDR发动机上,东风风神采用了高效抗爆震快速燃烧系统、深度降摩擦技术和智能高效热管理技术。三大技术包使得发动机的动力性能与燃油经济性均得到大幅提升,动力表现迅猛锋锐。C15TDR的动力版最大功率为150kW、最大扭矩为320Nm。在拥有高功率和高扭矩的同时,这款发动机还有着更高的响应速度,低速高扭的特征让汽车起步更加迅捷,0-30km/h加速时间小于3.5秒。

说在最后:

在文章的开头,我们提到了目前主流品牌发动机的热效率普遍维持在37%左右,能做到41.07%已经实属不易,并且考虑到东风风神旗下车型大部分集中于10万元左右的价格区间,配备这样性能强劲的发动机确实令人感到惊喜。另一方面,随着自主品牌的不断壮大,像发动机这类核心技术的不断成熟也可以让品牌迈向更高的台阶,这样的良性循环不免让人更加期待未来像东风这样的龙头自主品牌会给我们带来什么样的惊喜。最后问题来了,你希望这台C15TDR发动机配备在哪台车上呢?

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作者: 网站小编

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