在新能源汽车大行其道的时代和双碳的国际大背景下，传统内燃机汽车的节能减排压力剧升，热效率提升成为了节能减排的重要技术路径，行业熟知的柴油发动机热效率，对于动力性、节油降耗、环保等综合性能与品质的提升有重要意义，热效率越高，燃油消耗越少，节能减排的效果就越显著。目前，公认柴油发动机最高热效率大约为46%，这一数值每突破0.1个百分点，都将意味着行业取得巨大的进步。而在中国，潍柴在柴油发动机上做的非常出色的发动机厂家，在2020年，潍柴发布了全球首款突破50%热效率的商业化柴油机，热效率达到50.26%，并制定了向柴油机55%热效率目标迈进。为提高热效率和降低发动机碳排放，可通过优化燃烧、减少损失、后处理优化和余热回收等技术去实现。

根据理论的计算，如果将热效率从50%继续提高到55%，柴油发动机的油耗将下降17%，相对应碳排可减少17%，热效率的提升对节能减排的效果显著。

优化燃烧主要通过燃烧过程优化、喷油优化、进气优化和传热优化等方式综合实现。

1.1 燃烧过程优化可通过提高压缩比、燃烧室结构优化 、均质充量压燃燃烧HCCI 和燃油反应活性控制压燃技术RCCI等技术实现。一般来说，压缩比越高的发动机功率越大，效率越高，燃油经济性方面也会好一些。如压缩比由18.5提高到20.5，油耗相应降低1%~3%。HCCI是均匀的可燃混合气在气缸内被压缩直至自行着火燃烧的方式。随着压缩过程的进行，气缸内的温度和压力不断升高，已混合均匀或基本混合均匀的可燃混合气多点同时达到自燃条件，使燃烧在多点同时发生，而且没有明显的火焰前锋，燃烧反应迅速，燃烧温度低且分布较均匀，因而，只生成极少的NOx和微粒（PM），在低负荷时具有很高的热效率。

1.2 喷油优化可通过提高喷油压力、增加喷油次数、可变喷油规律、优化喷孔设计、加强燃油雾化和提高喷油速率等技术实现。在全负荷工况，通过提高喷油压力来增加燃油速率比增大喷孔直径更有优势，这主要是由于较小的喷孔直径可以改善空气卷吸。当发动机的热机负荷受到更大限制，且有增压系统时，提高喷油压力体现的优势更加突出。

 提高喷油压力

1.3 进气优化可通过增压器匹配、可变气门技术、优化配气机构、低涡流比气道和进气节流阀与EGR联合控制等技术实现。可变气门技术通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位或者气门升程进行调节，从而达到优化发动机配气过程的目的。

可变气门技术

1.4 传热优化可通过隔热涂层（燃烧室、气缸盖）和较小的面容比（A/V）等技术实现。

减少损失主要通过①减少摩擦面积：活塞裙部、活塞环高度、轴瓦宽度等；②减摩新工艺：减磨镀层、感应淬火、等离子喷涂、表面组织结构构等；③分区润滑、低粘度润滑油和电控附件等方式综合实现。

后处理优化主要通过非对称薄壁DPF、DPF被动再生、降低SCR起燃温度、紧耦合SCR和SCR混合器优化等方式综合实现。当发动机在高转速高负荷区域运转时，发动机排温会比较高，尾气中的NO经过DOC后会氧化成NO2,NO2在DPF内部与捕集的C颗粒发生发应，生成气态污染物排出；DPF被动再生主要受制于发动机的排温，而发动机的转速和负荷率越高，排温会越高，但同时发动机的C原排也会相应增大，所以整车在使用过程中要兼顾发动机转速和发动机的负荷率。

余热回收主要通过热能温差发电、动力涡轮技术、超级涡轮技术和朗肯循环技术等方式实现。

4.1 热能温差发电：将两种不同材质的金属导线连接在一起，组成一个闭环回路，当加热导线连接处其中一个节点时，回路中会产生电流；如果将任意两种金属或半导体的一端结合在一起，另一端保持开路状态，当两端存在温差时，则开路端产生电动势，这种效应称为塞贝克效应。温差发电就是基于温差发电材料的塞贝尔克效应，实现热能到电能的直接转化。具有无转动部件、体积小、寿命长、环境友好等特点。

4.2 动力涡轮技术：

4.3 超级涡轮技术：

4.4 朗肯循环技术：朗肯循环是指以水蒸气作为制冷剂的一种实际的循环过程，主要包括等熵压缩、等压冷凝、等熵膨胀、以及一个等压吸热过程。可以用来制热，也可以用来制冷。朗肯循环技术作为回收内燃机余热能的一种有效手段,受到内燃机研究领域的高度重视。朗肯循环系统由于自身存在多模式强动态特征,如何在发动机复杂工况条件下发挥其节油潜力,是这项技术应用所面临的重要问题。

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