相信不少朋友會在網上看到“發動機熱效率”這個詞，但未必能解釋清楚其中的含義，頂多知道這款發動機很厲害罷了。下面我們就來看看發動機熱效率到底是個什麼概念：

　　發動機的工作原理是讓燃料在汽缸内爆燃，在一瞬間内形成大量的高溫、高壓氣體，以此來推動汽缸活塞運動，從而将蘊藏在燃料中的化學能轉化成機械能，再通過曲柄機構将活塞的往複運動轉化成作用于變速箱的圓周運動。

　　發動機其實就是将熱能轉化成動能的東西。但柴油燃燒所得的能，有很多都是被浪費掉的。熱效率也就是1單位柴油所産生的動能，簡單的說就是熱效率越高，發動機越省油。

　　所以，降低油耗與發動機熱效率的高低密切相關。2009年美國能源部宣布，準備在2010-2015年投資2.7億美元用于研發比原有卡車油耗低50%、發動機熱效率提高50%、排放标準高于歐VI的“超級卡車計劃”。在2016年，美國開始了第二期超級卡車項目，投資8000萬美元，在50%熱效率發動機基礎上，進一步将發動機熱效率提升至55%。康明斯作為美國超級卡車項目第一期和第二期的重要參與單位，發動機熱效率達到了55%！這又是怎麼做到的呢？

　　01實現55%熱效率的總線路圖

　　康明斯在超級卡車計劃第一期中實現的51%熱效率（BTE）發動機基礎上，繼續開展節能技術研究。為實現55%熱效率的目标，預計将從燃燒系統方面優化使BTE提升1.3%，從噴油系統方面優化使BTE提升1.3%，從空氣系統（EGR和增壓器）方面優化使BTE提升0.6%，從改善機械效率方面使BTE提升0.6%，從餘熱回收系統優化方面提升0.2%。采用這些優化方法，使發動機熱效率在原機基礎上提高了4%，達到55%熱效率水平。

　　02燃燒系統優化

　　燃燒系統優化是改善熱效率的重要方法，其在實現55%熱效率目标中所占比重較大。在超級卡車第一期中，康明斯采用了鋼活塞，并對活塞進行了冷卻。為了實現55%熱效率的目标，康明斯将進一步提高壓縮比，無活塞冷卻或少量冷卻，采用先進的隔熱塗層技術減小燃燒室的傳熱系數，提高冷卻液溫度，以降低傳熱損失。通過采用這些技術，預計使BTE提高1.3%。

　　03燃油噴射系統優化

　　在超級卡車第一期計劃中，康明期采用了傳統的高壓共軌和噴油器；而在第二期計劃中，康明斯将采用高流量噴油器，是傳統噴油器流量的3倍。提高噴油器流量有利于縮短燃燒持續期，預計通過提高噴油器流量使BTE提高1.3%。

　　04空氣系統優化

　　在超級卡車第一期計劃中，康明期采用了冷卻高壓EGR和VGT增壓系統；而在第二期計劃中，康明期采用了高低壓複合EGR系統和雙通道渦輪增壓系統，并對排氣歧管進行優化設計，預計使BTE增加0.6%。

　　05餘熱回收系統優化

　　在超級卡車第一期計劃中，康明期對高壓EGR、排氣、冷卻水和機油中的餘熱進行了回收；而在第二期計劃中，康明期對高壓EGR、低壓EGR、排氣、冷卻水、機油和中冷器中的餘熱進行了回收，并對透平膨脹機進行優化設計，預計使BTE增加0.2%。

　　06後處理系統

　　對于高熱效率發動機而言，其NOx排放通常較高，而且排氣溫度較低，對後處理系統提出了更高的要求。在超級卡車第一期計劃中，康明斯采用了DOC DPF SCR的傳統後處理技術；而在第二期計劃中，康明斯采用了DOC SCRF Closed-Coupled SCR的先進後處理技術，可進一步提高NOx轉化效率。SCRF是将選擇性催化還原SCR催化劑塗覆到壁流式微粒過濾器内，能同時降低柴油機NOx和顆粒物排放的集成式後處理裝置。

　　07機械系統優化

　　在超級卡車第一期計劃中，康明斯主要采用低張力油環、可變流量機油泵、等離子體噴塗氣缸套技術；而在第二期計劃中，康明期采用了低張力的活塞環、類金剛石碳（DLC）塗層活塞環、新型等離子體噴塗氣缸套、可變流量泵以及降低氣門機構損失等技術。類金剛石碳（DLC）塗層具有與金剛石塗層類似的優異性能以及石墨的自潤滑性能，具有優異的耐磨性能和摩擦性能，能有效地降低摩擦損失、控制結構磨損。通過以上的機械效率提升技術，預計使BTE提高0.6%。

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