核心看点：
部分主要车企高热效率发动机亮点技术一览，重点技术路线总结点评
技术特点剖析，技术升级趋势分析
未来超高热效率技术路线描绘，重点技术领域提炼
2020年是我国车企大发力的一年，发动机核心技术不断突破，热效率被不断刷新，我国车用汽油发动机在弯道超车的背景下在主干道实现了并线提速。对标国际超一流发动机核心科技的关键设计能力已经逐渐在各大车企的主力研发实验室生根，从多个明星机型的高热效率发动机技术就可以一探究竟。同时，这也仅仅是开始，未来很长一段时间发动机技术将会大放异彩，进入百花齐放的阶段。这条道路怎么走，这个设计思路究竟是怎样的？我们先从几个明星机型的剖析入手，最后总结一条20年不过时的技术路线。
东风风神1.5T发动机
高效燃烧系统
先进燃油喷射系统
阿特金森循环
高滚流进气道设计
高压冷却EGR技术
气门可变正时技术
电控涡轮增压器
智能热管理
横流冷却系统
双腔油底壳
自主研发EMS系统
深度减摩技术
电动可变排量机油泵
DLC 减摩涂层
整机表现
最大功率 125kW
最大扭矩 260Nm
最大热效率 41.07%
全局效率亮眼，整机热控成亮点。东风风神1.5T这台机器拥有一款高效版本，主要利用了12.5压缩比的阿特金森循环，从而使得热效率高达41.07%，实现了一个不小的升级。机型配备了高滚流+高压喷射的先进燃烧系统标配设备，并针对滚流比进行了同比高达21%的提升优化，并使得EGR率达到了20%，在爆震、清洁燃烧方面下到了一定的功夫。但是在这台发动机上，最值得聊的还是热管理系统，以及电气化设备，相比于传统的燃烧系统标配设计，优化后的热管理软件（EMS系统）+快速响应分级控制硬件（电控油水），可以很好的在全MAP实现想要的控制。发动机内缸盖内设计了“横流冷却系统”，让冷却液强制从缸盖的高温侧通过，更加精准的抑制发动机高温的的问题。冷却液大小循环也采用了电机控制的球阀，减少传统意义上石蜡的物化反应时间，而双腔油底壳利用新增一个容积较小的腔体，冷机时尽快利用少量机油先升温从而减少热能损失，增加响应速度，优化发动机启动燃烧。首先我们需要对东风传统匠人精神的设计理念致敬，不放过任何一个机会浪费能量，特别是在机械设计层面，对缸体的优化、机械控制器的优化都做到了国产机一流的水平。未来东风这台发动机搭载在东风风神AX7车型上，将在同级引发不小的激荡。
长安蓝鲸NE1.5T发动机
高效燃烧系统
双涡管电子涡轮增压
空气导流式的活塞顶
350bar高压喷射
双VVT执行器
电控涡轮增压器
SmartPhaser智能凸轮调相系统
智能热管理
双出口集成排气歧管
水冷式中冷
智能凸轮调相系统
深度降摩擦
全可变排量机油泵
整机表现
最大功率 132 kW
最大扭矩 300 Nm
最大热效率 40%
增压系统先进，电气化附件突出。蓝鲸这台发动机拥有40%的热效率，以及高达300NM的最大扭矩，并在1250转就可以拉到扭矩平台。这一参数着实非常亮眼，对于一台1.5T发动机来说，可以挣一挣地表最强了。虽然网络上对这台发动机以及长安的UNI-T车型有着褒贬不一的争议，但是，单从技术搭载上看，这台发动机的增压系统可以说非常亮眼。双出口集成排气歧管+双涡轮电控涡轮增压+舍弗勒最新的SmartPhaser凸轮VVT技术，可以直打宝马B48以及路虎英杰力发动机，要知道后者可是豪华品牌中的王牌中大型车，这样的技术下放到UNI-T这个级别的发动机，确实值得兴奋。超低转速攀升到最大扭矩完全是有可能的。在燃烧系统方面，标配350bar系统通常给国六B一个完成的前提，再配备优化的燃烧室结构设计，就可以达到不错的燃烧效果，在排气集成的条件下，小负荷冷态工况也不会太差。但是可惜的是，在动力性和经济性之间平衡，这样的技术可以说已经达到了天花板，压缩比和爆震是绕不开的话题。
长城4N20 2.0T发动机
高效燃烧系统
米勒循环
350bar直喷系统
双流道增压器
中冷水冷器
CVVL(0.8-8.4mm)
智能热管理
电子水泵
智能热管理系统
整机表现
最大功率 180kW
最大扭矩 385Nm
最大热效率 38.3%
CVVL核心技术掌控，配合高效燃烧系统效果惊人。长城汽车的GW4C20B 2.0T汽油机最大扭矩达到了385N·m/1800-3600rpm，最大功率165kW/5500rpm，这样的动力数据表现，已经对同排量的大众EA888、宝马B48A20C等机型造成了不少的威胁。同样的，高压喷射，热管理系统，双流道增压器作为大型suv的燃烧系统标配同样配置在了这台发动机上。米勒循环增强了该发动机的热效率潜力。另外与宝马Valvetronic类似的连续可变气门升程系统，也使得长城成为世界上少有掌握该项技术能力的企业。CVVL+米勒循环的组合也是世界上少有的技术路线，预计这么大扭矩的机型在城市工况的油耗感受也不会太差，深度匹配了长城后期上市车型的技术定位。
奔腾1.5T发动机-CA4GB15TD
高效燃烧系统
米勒循环
350bar直喷系统
智能热管理
排气歧管集成式缸盖
分体式水道
智能热管理系统
深度降摩擦
DLC图层
低弹性活塞环
电控两级可变式机油泵
整机表现
最大功率 124kW
最大扭矩 258Nm
最大热效率 39.06%
均衡为主，新一代主力机型标杆。从技术搭配上看，第一感觉就是蓝鲸1.5T的一个升级版，即在优化高压喷射+滚流，热管理、减摩的前提下，增加了米勒循环燃烧模式。而表现参数上也同样非常亮眼，在动力性和热效率上均达到了一个不错的平衡。值得注意的是，该机在1300转就可以进入最大258Nm的扭矩平台，作为日常用车的使用感受上来讲，该车在保持持续高效的基础上，不俗的动力性能可以说非常突出。此外深度减摩系统也表明了其制造工艺上的突破，零部件整合中摩擦会是一个重要的技术升级方向，可以看到越来越多的一流厂商在榨干最后一丝热效率的基础上在减摩上下手，优化整个制造工艺。综合来看，各项配置可以说作为未来家用主力车型的标杆设计思路。
广汽传祺2.0ATK
高效燃烧系统
阿特金森循环
350bar直喷系统
超高滚流
高能点火
低温冷却外部EGR
智能热管理
采用缸盖分开水套
缸体分层水套
高功率电子水泵
热管理模块
深度降摩擦
DLC图层
电控全可变机油泵
整机表现
最大功率 105kw
最大扭矩 180Nm (1500-4350rpm)
最大热效率 42.10%
激进的高效设计思路，燃控能力出众。传祺这台发动机当初一经发布，就引来了巨大的关注。42.1%的热效率极其亮眼。从技术搭配上看，除了标配的热管理系统，高压喷射，电控全可变机油泵，DLC涂层等技术之外，确实有很多比较亮眼的技术。比如这台发动机采用了与多数米勒循环不同的阿特金森循环，晚关的气门策略可以保证有充足时间产生超高的滚流设定，另外利用冲程缸径比1.3的长冲程设计，给予高热效率的参数支撑。15.6的压缩比也一骑绝尘，超过了绝大多数的压缩比设定。此外，比较出彩的是该机也搭载了110mJ的高能点火，虽然点火能量还没到实现超稀薄燃烧的等级，但是这个层面上已经可以实现部分稀薄燃烧以及稳定点火的能力，在燃烧系统稳定性，EGR率提升方面有很强的技术潜力。未来稀薄燃烧的搭载，电气化升级对发动机的减压，也会使这台发动机迸发更大的热效率潜力。
未来技术趋势
首先值得庆贺的是，绝大多数“中国心”已经走在了世界发动机的研发前列，并且更加值得庆贺的是，背后的研发实力已经走上日程，开始正面站上世界舞台进行技术能力的比拼。从以上明星机型的技术研究中不难发现，当前的技术路线基本上是在走日系（丰田Dynamic Force，本田Earth Dream）的快速燃烧路线，其核心的燃烧系统设计是基于高滚流的湍流燃烧的点燃燃烧模式。高压喷射（350bar高压喷射——更强雾化充分燃烧（SMD减小了17% ，主要改善油气混合均匀性，降低颗粒物排放）、热管理技术（活塞冷却喷嘴，分体式流道，，快速热机，优化雾化燃烧，提升排温）、减摩（DLC图层技术，可变排量机油泵）已经成为这个热效率量级的标配，而在这几个方面的技术重点就是针对MAP上不同控制策略的优化以及提升，预计会在MAP区间还可以存在1-5%的提升幅度，并且在解决排放方面具有很强的潜力。此外MAP的作用更多的体现在台架发动机与实车用户体验间的gap有多大，这就是调校会带来的优势。除此之外，一些亮眼的特色技术，会是明星机型的特别加分项，如外部冷却EGR技术，是实现NOx，低温燃烧的一个特色技术，可以说目前的EGR应用已经开始逐渐脱离一开始EGR出现时的技术目的，更多的是从化学组分和燃烧温度两个方面去思考燃烧模式的改变。CVVL可以极大消除泵气损失，调节进气时间，电控涡轮增压器/双流道涡轮增压可以提升涡轮响应速度，降低迟滞，排气歧管集成可以进一步优化智能热管理，快速热机。高能点火可以稳定燃烧，为超稀薄燃烧做下一步准备。
提升热效率必定绕不开压缩比，当前的做法一定会绕不开压缩比。目前应用比较广泛的应用方法就是米勒循环/阿特金森循环，在直接提升压缩比方面由于没有改变实际压缩比，其燃烧系统的改动、控制策略的设计相对影响是较小的。这也是为什么这两项基本上没有特别大的技术壁垒，可以广泛应用的原因。从纯发动机设计来看，这套思路已经走到了瓶颈，从日系衍生出的快速燃烧系统在“中国心”机型上的热效率走到了机智，43%会是这条思路的极限。当然整车油耗基于这套燃烧系统还可以进一步优化，比如DM-I超级混动的架构，使得发动机大幅降低工作区间，形成线工况的运行范围，油耗已经做到了2~3L/100km。在这套技术上进行前瞻，改变冲程数（如现代的6冲程发动机），提升EGR率会再提升3%的潜力，达到45~46%左右，但是对发动机的技术能力以及控制会提出非常大的要求，目前来看意义已经不大。
那么内燃机逼近50%，甚至更高热效率的未来在哪儿呢？遵循物理定律，先从一张热损图开看，从前的教科书上，基本上是以废热，废气，做功三分燃料热值这样来划分的发动机热效率定义，可见大部分的能量都储存在了废热废气里，被浪费掉了，我们现在把这个1/3提高到了43%，已经是人类历史上了不起的创举。但在未来，能量守恒，想要突破热效率极限，就绕不开从温度和排气中下手，一方面降低燃烧温度，减少热损，另一方面从排气中回收余热。在调整负荷方面，也可以将低负荷下泵气损失和机械摩擦做到一定的优化，但是未来在混动的加持下，必须解决的就是排气和热损。
所以在未来，稀薄燃烧，以及深度稀薄燃烧是发展的必然趋势，而深度稀薄燃烧+超高压缩比也将是发动机的一个终极形态。实现稀薄燃烧还有很多路径，首要问题就是从点火下手，例如prechamber（已经在玛莎拉蒂机型上量产），超高能点火，甚至压燃（可以看做是多点起火）。其次，就是EGR和增压的再开发，从以往的降低排放、增加功率的角度，转化为降低燃烧温度，降低起燃组分，减少爆震，增加充气量的作用（这一点已经在马自达黑科技的skyactiveX上以机械增压的形式出现），而中冷EGR会有更多的开发潜力。此外，为了稳定稀薄燃烧，良好的油气混合成为了重点，从混得好排放少的思路，将会全面转变为为深度稀薄燃烧所服务，稳定均质混合气以及火焰传播速度，超高压喷射未来高达1000bar的供给压力已经不再遥远（目前德尔福已经发布了500bar的供给系统）。新流场设计（涡流+滚流混合流场），分层当量比燃烧深度稀薄燃烧路径，也会是重要的发展方向。余热方面，博格华纳开发了废气余热的有机朗肯循环套件，以及E-turbo套件，在增加响应的同事，实现在最优效率区间点高达7kW的回收发电，并且不影响后处理的前提下，将排温温度提高到1000℃以上。如果进一步像电动车一样去算冬日整车效率，余热排风的能量来源是大大优于热泵空调的存在，整车的燃料热效率将非常可观，加之尾气后处理，整车的百公里1L油，0排放的目标也就不难实现了。