内燃机引擎被用于汽车，已经有一百多年历史了，期间除了更大的排量、更强的性能，厂商也一直不遗余力地提高发动机的效率，特别是近四十年来对油耗、排放的指标更加重视。在这一个多世纪里，工程师们都用了哪些降低油耗、提升燃效的办法呢？内燃机历史内燃机的出现可以追溯到年，至今已经多年历史，最初的内燃机是煤气机，这种机器热效率不到5%，功率也不超过6KW。时间来到年，尼古拉斯·奥托提出了一种四冲程循环的内燃机，这种内燃机就是我们熟知的汽油机，当时的热效率提高到了11%左右；到了年，鲁道夫·迪塞尔提出了一种压燃式四冲程内燃机，就是我们现在熟知的柴油机，当时直接将热效率提高了一倍。多年以来，内燃机结构并没有发生大的变化，但是内燃机的效率，动力，排放却一直在进步。因为从内燃机的各个零部件结构，材料以及加工工艺；到电气化控制手段，再到燃烧方式都经历了大的革命。比如：结构的优化，让发动机“身材”越来越好。新材料的运用，使得内燃机轻量化；并将热损失降低到极限。控制手段的多样化，使得发动机总是运行在最合理的工况。燃烧方式以及燃料的的优化，使得每一滴油总是发挥最佳效果。结构的革命其实早期的内燃机跟我们现在看到的并没有多大的变化，气缸活塞连杆曲轴这些都在，但是关键部件都进化了。早期的汽油机是化油器式的，利用空气流带入汽油，这种燃油供给方式虽然简单成本低，但存在燃油分配不均等一系列问题，落后的汽油喷射系统跟不上日益严格的性能和排放要求，我国早在年停止了化油器类轿车的售卖，所以有了现在喷油器的广泛运用。油泵对于汽油机来说，油泵并没有柴油机那么重要，因为汽油机喷油压力并不高，即使是直喷汽油机，也只需要提供不超过15个大气压的压力。但对于柴油机而言：油泵的发展对于柴油机的进步起了莫大的作用。由于柴油蒸发性和流动性都较差，因此柴油机需要较高的喷油压力，早期的柴油机背负着“傻大黑粗”的名声，而喷油泵提供的高喷射压力能够提高雾化质量，减少碳烟生成。比如博世第一代共轨系统喷射压力达到MPa，最新一代可达到MPa。高压共轨系统的出现，对于柴油机的燃效改观是巨大的。进气方面在这方面，百多年来无非是增压以提高进气压力，从而提高升功率。另外，可变配气系统技术如可变气门正时（VVT）；可变凸轮机构（VCS）也可以算是百多年来，工程师在提高能效上做的努力吧。还有各种奇奇怪怪形状的进气道排气道形状，组织进气涡流改善燃烧，或者减少排气背压，降低泵气损失等等。然而这些都太常见了，我要说的并不是这个，以下这个才吊炸天：通用早期推出了一款无凸轮的电磁气门驱动机构，理想的气门正时应该是跟发动机喷油正时一样，根据工况来灵活调整，而电磁驱动的气门就能做到这一点。年4月，观致汽车与FreeValve公司联手，合作研发的全新Qamfree发动机正式于北京国际车展亮相，这个qamfree就是无凸轮轴技术，传统发动机靠凸轮轴来驱动气门，这样气门正时可变度很小，而使用电子或者液压机构，可以灵活调整气门正时。终极黑科技：可变压缩比技术内燃机向来被人诟病的无非就是热效率太低，30%-40%的热效率确实有点拿不出手，而压缩比跟热效率是直接挂钩的，如果能够在不同工况下，灵活调节压缩比，那带来效率提升会是巨大的。近日：英菲尼迪发布了一款全新的VC-T2.0T可变压缩比发动机，将搭载在英菲尼迪QX50上，这台VC-T发动机压缩比能够在8-14之间变化，对于普通爱好者，你只需要知道可变压缩比技术对于提高热效率是两位数级别的。发动机管理系统如果是结构的改进是“强身健体”的话，那么控制系统的进步则是“武装大脑”了。以前发动机基本是完全的机械机构，喷油以及进气时间都是相对固定的。而现代控制系统，则可根据汽车的各种指标进行监测以不断的自我调整，从而达到性能的最优。以博世为例，发动机管理系统（EMS）如汽油机的ME7_Motronic以及柴油机EDC17系统。发动机管理系统由传感器、ECU、执行器组成。发动机管理系统采集汽车传感器信号，这些信号反映了汽车当前的工况，信号进入ECU经过计算，发出一系列指令让动力系统处于最合适的工作状态，同时ECU接收传感器反馈信息，不断调整自己的指令，就这样一来一回，动力系统总是会最合理的执行工程师的标定思路。发动机管理系统（EMS）必然是经过合理标定，并在能效、排放、动力上经过综合考虑的。这是典型的发动机管理系统组织架构图发动机靠燃油燃烧而产生力量，可以说，发动机的所有的改进都是为了优化燃烧。燃烧对于燃烧的组织和控制而言，其精髓是为了使每一滴都能够在合适的时间，合适的地点释放出最多的热量。对于普通的汽油机，燃烧方式是预混燃烧，柴油机则是扩散燃烧。稍微扩展一点的话就是分层燃烧，熟知的例子有奥迪的TFSI分层燃烧发动机。当然这些都是小儿科，进来有消息称年业界标杆丰田公司将实现50%的热效率，早就有所耳闻丰田黑科技，不过这50%还是让人激动了一把。据找不到任何资料的小道消息，丰田将会采用一种叫PPCI的燃烧技术，全称叫做“部分预混合燃烧”，即汽油在缸内开始燃烧时已经部分混合，介于柴油机边混合边燃烧以及汽汽油机的完全混合燃烧方式之间，对于直喷汽油机来说能够带来油耗的友好，同时这种燃烧方式属于低温燃烧，能够降低燃烧温度，也就能降低氮氧化物的排放。既然说到了燃烧，就不得不提到马自达。马自达的创驰蓝天系列发动机声称压缩比已经达到了14，而一般的汽油机压缩比在10左右；同时采用了阿特金森循环，而阿特金森循环比普通汽油机的奥托循环热效率高。对于热效率来说，提高压缩比是最直接也最有效的手段。材料发动机毕竟是将燃料内能转化成机械能的机器，因此提高热效率除了压榨燃料内能之外，还有个重要的因素是减少内能的损失，这就是：不遗余力地减少缸内散热损失道理很简单，燃料燃烧后释放出大量热，进而推动活塞做功，减少热损失就能将更多的能量用来推动活塞，从而提高热效率。在这我又要安利丰田了，丰田在年第44届车展上推出一款2.8L排量直喷涡轮柴油发动机“1GD-FTV”：“为了提高热效率，1GD-FTV采用了减少燃烧时的冷却损失的燃烧改善技术“TSWIN（ThermoSwingWallInsulationTechnology）”。在活塞的头顶部采用了隔热性和散热性都很好的“易热易冷”二氧化硅强化多孔质阳极氧化膜涂层，减少燃烧时由活塞传给汽缸体和冷却水的热量”。这款发动机将装于海拉克斯，热效率达到44%。除了改善结构使得热量不轻易扩散，这款发动机还在活塞顶部加了一层覆膜材料，减少热量逃逸。

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