對於製造混合動力產品的新能源車企來說，除了需要攻克三電系統作為核心技術以外，為了達到續航里程以及效率的最大化，內燃機的熱效率也是非常重要的關鍵技術。我在之前的專欄當中介紹過上汽的 EDU 混動系統，通過 CAE 模擬，從油電混動本身的策略以及控制方式能夠實現比豐田普銳斯更高效的燃油驅動效率。
但是由於上汽沒有高熱效率的內燃機，導致配備了 EDU 的榮威 550 混合動力版實際油耗要高於普銳斯不少。所以，對於所有的混動車型來說，內燃機的熱效率是能夠實現更長的續航里程更高的燃油使用效率的關鍵。本期來為大家介紹本田 Clarity PHEV 發動機是如何通過一系列改進實現高於豐田普銳斯內燃機熱效率的。
阿特金森循環是提高熱效率的最直接手段
本田為 Clarity 配備的是一台 1.5 升排量，直列4氣缸的阿特金森循環發動機。這台發動機源自本田飛度混合動力版。但是在飛度的基礎上通過一系列的技術升級，把熱效率提升了1%達到了罕見的 40.5 %。
所謂阿特金森循環英文縮寫為 ATK，由於阿特金森這個名字被豐田註冊用於廣告宣傳，導致其它車企通常都不叫這個名字，不過技術原理都是一致的。通過將進氣氣門延時關閉，讓活塞在壓縮行程（向上運動）的時候，將一部分油氣混合物推回到進氣管中，待進氣門關閉才正式進入壓縮行程，所以氣缸當中被壓縮的油氣混合物並沒有實際排量那麼多。當活塞接近上止點火花塞點火引燃混合氣體膨脹做功後，活塞會被推到下止點再進入排氣行程。
如果這個過程不好理解，我們可以簡單的把它看成壓縮點燃了更少的混合氣，但燃燒做功的膨脹比沒變。所以我們可以理解為降低了發動機的排量，但沒有降低膨脹比。發動機輸出的動力來源於膨脹比。膨脹比越高熱效率越高，這也是為什麼壓縮比越高的發動機效率會越高一樣，因為普通4衝程發動機壓縮比越高就意味著膨脹比越高。但是壓縮比太高會導致爆震，所以通過降低「排量」的方式來燃燒更少的燃油獲得更高的膨脹比就是 ATK
發動機提升熱效率的最根本原理。
通過提升滾流比來提高油氣混合效率
直噴發動機之所以省油是因為當汽油被直接噴射進氣缸後，汽油和空氣是在氣缸當中混合而不是在進氣歧管中混合。所以可以通過燃燒室和活塞頂部的各種特殊設計來實現分層燃燒和稀薄燃燒，讓發動機燒更少的油爆發出同樣的動力。
本田 Clarity PHEV 發動機雖然源自飛度混動版，但進氣氣門進行了改進，通過優化氣門和進氣道口形狀形成了同一方向的滾流。
通過滾流比的提升可以大幅提升熱效率，豐田的普銳斯也是這麼幹的。從第三代到第四代普銳斯，滾流比從 0.8 提升到了 2.8，節油效果明顯。而改進方法幾乎是把噴油器垂直布置，使得氣缸內部形成統一方向的強渦流，從而讓燃油和空氣可以充分混合。
通過燃燒室形狀優化提升熱效率
飛度混動版的燃燒室為傳統燃油車型發動機中最常用的半球形燃燒室。這種燃燒室形狀加工成本比較低，相比早期的兩氣閥燃燒室和 OHV 頂杆發動機有較小的表面積，從而可以減少燃燒室散熱損失。
而 Clarity 的發動機雖然源自飛度混動版，但燃燒室也做了充分的優化改進，把半球形燃燒室升級到了屋頂型燃燒室。傳統半球形燃燒室會在活塞周邊形成擠壓進氣的區域，而屋頂型燃燒室再配合活塞頂部的凹陷設計，可以在活塞頂部形成擠壓進氣的區域，降低了燃燒室表面積，從而降低了冷卻損失。再配合高滾流比設計，使得熱效率得到了雙重提升。
輕量化活塞和減少摩擦策略
活塞的輕量化是提升熱效率的一個關鍵因素。不僅僅是新能源車，傳統燃油車型也會通過輕量化活塞來提高發動機的響應性和燃油效率。活塞重量越輕，運動慣量越小，運動慣量損耗越小，所以可以提高熱效率。本田 Clarity 通過削減活塞裙部的材料達到減重的效果。同樣這也是在飛度混動版發動機的活塞基礎上實現的。除此之外，通過改進氣缸壁的處理工藝獲得更加低的活塞和活塞環與氣缸壁之間的摩擦係數，來提升熱效率。
通過這一系列的技術疊加，本田 Clarity 將這台源自飛度混動版的 1.5 升直列四缸發動機熱效率足足提升了 1 %。要知道，飛度混動版 1.5 升發動機原本已經是一台阿特金森循環發動機了，而 Clarity 通過改進提升滾流比，改進燃燒室和活塞頂部形狀，優化活塞重量，改進氣缸壁製造工藝把熱效率提升了 1 %。雖然 1 %是一個很小的數字，但是如果換算到長年累月的行駛里程里去，將可以獲得相當可觀的經濟性的提升。
結論 重熱效率而不是重升功率才是混動車的核心競爭力
基於前文所說的阿特金森循環發動機原理，熱效率的提升並不意味著升功率的提升，甚至還會損失掉很多升功率，因為對於 ATK 發動機來說，相當於降低了實際排量，這也是為什麼豐田本田 2.0 排量的阿特金森循環發動機，功率扭矩數值僅僅相當於一台 1.6 升排量的發動機。
但是熱效率的提升直接帶來的是燃油消耗量的減少，續航里程更長，經濟性更好。高熱效率發動機是混動車生產企業必須掌握的核心技術，特別是對於本田 Clarity 來說，由於平台具有極大的擴展性，這台發動機不僅要用於 PHEV，還可以用於增程式混動，只需要改進 VCU 控制程序這台高效的發動機就能變成一台增程器。