简介：内燃机热效率突破40%已属不易，50%却仿佛难以跨越的鸿沟。本文为你揭开背后的秘密，看看是哪些因素在阻碍内燃机更进一步。
大家都知道，汽车发动机就像汽车的“心脏”，而热效率就是衡量这颗“心脏”工作效率的重要指标。现在很多车企都宣称自家的燃油发动机热效率达到了百分之四十几，达到了国际先进水平。可为啥内燃机工作热效率就是很难突破50%呢？这背后其实有不少隐藏的“枷锁”。
先从能量转化的损耗说起。内燃机里的燃料燃烧，就像一场热闹的派对，但并不是所有的“客人”都能尽情参与。混合气形成、喷油、点火这些过程特别复杂，很难达到理想状态，总有一些燃料还没完全燃烧就被排出了，大量的化学能就这样浪费掉了，热效率自然就低了。而且，燃料燃烧时温度能达到1200℃ - 1800℃，可发动机的材料可受不了这么高的温度，就像人热了要出汗降温一样，发动机也得靠冷却系统来防止部件损坏。这一冷却，大量的热量就被带走了，能用来推动汽车前进的热能就少之又少了。还有排气过程，进气和排气都得克服外界大气压的阻力，这就像人在水里游泳要克服水的阻力一样，会损失一部分能量。更可惜的是，排出的废气还带着大量的热量，这些热量就这么白白浪费了，没法被有效利用。
再看看机械结构方面的问题。内燃机内部就像一个复杂的机械迷宫，有很多运动部件，比如活塞和气缸壁、连杆和小头、曲轴轴承等。这些部件在工作的时候，就像两个不配合的舞者，相互摩擦，产生大量的热量，消耗了很多能量，输出的功率和热效率也就跟着降低了。就拿常见的活塞式内燃机来说，活塞总是倾斜着在汽缸里做功，这就会和气缸壁产生更多的摩擦，而且能量也不能完全传递到曲轴上，这种传动方式天生就有能量损失。
设计制造上也有很多限制。汽车发动机的设计可不是只追求热效率就行，还得兼顾动力、可靠性、耐久性、NVH（噪声、振动与声振粗糙度）等很多方面的性能。这就像我们买手机，不能只看处理器性能，还得考虑屏幕、电池、摄像头等很多因素一样。要是为了提高热效率而牺牲了其他性能，那这辆车可能就没人愿意买了。而且，要想提高热效率，可能就得用高性能的材料，采用先进的制造工艺，这成本可就蹭蹭往上涨了，很难实现商业化和大规模应用。
最后还有热力学原理在“捣乱”。根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸收热能并把它全部转化为机械能，还不产生其他影响。内燃机工作的时候，肯定会有热量散失到周围环境中，这就从根本上限制了热效率的提升。就像我们烧水，水烧开后总会有一部分热量散发到空气中，没法完全用来做功一样。
不过，虽然现在内燃机热效率突破50%很难，但科学家和工程师们一直在努力想办法。比如优化燃烧过程、减少能量损失、研发新型材料等。也许在不久的将来，内燃机热效率真的能突破50%，给我们带来更高效、更环保的汽车。
