眾所周知，發動機是燃油車上技術含量最高的部件之一，所以它的好壞直接決定了一款車的綜合性能。
然而在過去的數十年時間裡，由於國產發動機的技術相對落後，所以國產車的油耗、動力甚至質量經常被人詬病。
但最近幾年，以長城、長安、傳祺、奇瑞、上汽為代表的自主品牌，均推出了最新的1.5T和2.0T發動機，這些新發動機不僅動力性能大幅提升，而且熱效率也超越了合資產品。
要知道，發動機的熱效率越高，輸出相同的動力所消耗的燃油就越少，也就是說在節油性能方面，國產主流1.5T、2.0T發動機並不比合資廠商差。
從參數對比來看，目前合資1.5T發動機裡最具代表性的依然是本田思域的1.5T發動機，最大熱效率為38%。
與之相比的話，榮威、奔騰的1.5T發動機最大熱效率全部都超過39%，而長安和傳祺兩家的熱效率更是達到或超過了40%。
在2.0T發動機這邊，合資陣營中大眾2.0T EA888 Gen3b最大熱效率為37.5%，日產的2.0T最大熱效率38-39%。
相比之下，奇瑞和長城的2.0T熱效率都達到了38%，超過了大眾的37.5%，上汽甚至達到了39.5%。
從上面的表格不難看出，現在的國產發動機不管是熱效率還是動力參數都已經完全不輸合資。
那麼國產發動機是如何在短短幾年時間內從落後轉變為超越呢？接著往下看！
要知道，發動機研發本身是一個十分燒錢的項目，像是那些國際一線的汽車廠商在發動機研發領域的投入動輒數十億甚至上百億美元，而且研發周期極其漫長，所以隻有少數實力雄厚的廠商才有能力搞發動機。
過去自主品牌銷量不高，並且主銷車型普遍在10萬左右的入門價位，廠家自然也就沒有動力去研發新技術。
而隨著最近幾年自主品牌銷量崛起，並且車型的價格不斷上探，形勢因此迎來了轉變。
從市場占有率來看，2012年自主品牌乘用車總銷量為424.68萬輛，占到車市總銷量的32.2%。
而時間來到2022年，今年1-10月自主品牌乘用車銷量達到了870萬輛，市場占比達到了52%，短短10年不到的時間，自主品牌就已經成為了中國市場的絕對主流。
如果從車企銷量上對比，2021年上汽集團銷量為546.4萬臺、長安集團230萬臺、廣汽集團214.4萬臺、奇瑞集團96.1萬臺、吉利銷量132.8萬臺、長城128萬臺、比亞迪74萬臺。
在外國品牌方面，2021年通用汽車全球銷量為629萬臺、本田440萬臺、日產388萬臺、馬自達128.7萬臺、標致品牌121萬臺、斯巴魯96萬臺。
可以看出，不管是全年總銷量，還是在中國市場的銷量占比，自主品牌都已經可以比肩、甚至超越知名海外品牌。
也正是因為自主品牌近年來銷量的不斷增加，才給了車企足夠的信心和資本去研發新技術、新產品。
除了自身的發展需求之外，國產發動機的研發其實也受到了油耗法規的推動。
早在2013年，工信部等五部門就聯合制定了《乘用車企業平均燃料消耗量核算辦法》。
簡單來說，工信部每年都會對車企的平均油耗進行考核，假設A車的目標油耗為5L/100km，但實際申報油耗為6L，那麼每生產一輛A車，就會產生1個『負燃油積分』，反之，如果A車的油耗為4L，那麼生產一輛A車就產生1個『正燃油積分』。
由於A車的燃油積分為負，所以生產A的車企就要向『燃油積分為正』的B車企購買積分。
要知道1個正積分價格在幾百到上千元之間波動，而一款車的產量動輒幾萬或者幾十萬臺，所以一款車的油耗超過目標值後，該車企需要向另一個車企支付上千萬甚至上億的費用購買積分。
也正是迫於企業油耗積分的壓力，最近幾年有不少在國內生產的大排量車型都已經停產。
此外，工信部還給新車設定了『油耗限值』，與目標油耗不同的是，限值屬於一款車的『油耗紅線』，超出紅線的車型連生產許可證都拿不到，也就是說這款車直接被政策淘汰了。
要知道，到2025年車企的平均油耗要降到4L/100km的超低水平，國內車企除了拼命生產低油耗車型之外，別無他法，而要降低整車油耗最好的辦法就是提高發動機熱效率。
所以自主品牌一直瘋狂的研發高熱效率發動機，並在最近兩年將新發動機密集投放到了市場上。
如果說市場、政策是推動國產發動機升級的宏觀因素，那麼國內廠商的發動機研發實力的進步則是必要的條件。
以前自主品牌的發動機油耗、動力與外國品牌的確存在一定差距，而導致這種現象的原因主要是研發方法、手段不如國外先進。
以發動機油耗為例，從理論上來解釋的話，現在的發動機油耗高，都是因為發動機有排氣、冷卻、泵氣、摩擦四大損失。
豐田TNGA發動機的燃燒系統設計
但是具體到如何去降低損失、提高發動機的熱效率時，每個廠家的辦法卻不一定相同，所以不同廠商所推出的發動機，其最為核心的『燃燒系統』設計必然就不一樣了。
燃燒系統其實就是發動機的『根基』，它的作用就是把汽油燃燒的能量轉換為機械動力，所以發動機的進氣道形狀、燃燒室設計 、噴油嘴佈置、點火等等都被包含在燃燒系統內。
可以說，燃燒系統設計的好與壞，直接決定了一款發動機的性能高低。
不同燃燒系統進氣效果對比
燃燒系統中的一個細節變動，都會影響到整個發動機的熱效率、動力和尾氣排放。
以上圖為例，右側的發動機在改進了進氣道形狀後，進氣效果就有了明顯提升，都能有助於提升發動機的熱效率。
國產發動機之所以在近些年突飛猛進，最重要的原因就是在發動機技術迭代的過程中，積累並掌握了更先進的燃燒系統設計方法。
以最早自研發動機的奇瑞為例，2003年奇瑞推出了屬於自己的第一代發動機，當時奇瑞QQ搭載的0.8L發動機就屬於第一代機型，這代產品隻是解決發動機有無的問題，當時的燃燒系統設計還處於摸索階段。
不過，2009年奇瑞推出了第二代後，對於設計燃燒系統就有了較深的了解，於是奇瑞選擇從進排氣系統入手，首先采用低慣量渦輪讓渦輪增壓器可以更早地介入工作，同時采用水冷式中冷器來降低進氣溫度提高效率。
以瑞虎7搭載的第二代1.5T發動機為例，雖然這臺1.5T雖然采用了進氣歧管噴射技術，並不如當時大眾1.4T采用的缸內直噴技術，但是得益於低慣量渦輪、水冷中冷等技術的應用，還是做到了37.1%的熱效率，比大眾1.4T的35%高了不少。
不過我們也可以看到，大眾1.4T最大功率達到了150馬力、峰值扭矩250牛·米，而奇瑞1.5T最大功率為147馬力、扭矩隻有210牛·米。
也就是說，奇瑞的二代發動機其實是犧牲了一定的動力性能來降低油耗。
2019年，奇瑞推出了第三代發動機。
從硬件上來看，第三代發動機最大的變化，不過就是把進氣歧管噴射升級為缸內直噴，並且排量擴大了0.1L，但實際上三代發動機進氣道、燃燒室、活塞、噴油嘴全部重新設計，也就是說三代發動機有了全新的燃燒系統，奇瑞給新的燃燒系統取名叫『i-HEC』。
如上圖所示，采用i-HEC燃燒系統的1.6T發動機，在進氣過程中氣缸內的滾流更大，借助更大的滾流，汽油顆粒可以快速、均與的與空氣混合，並且點火後迅速燃燒，從而使動力變得更強，並且尾氣污染物進一步減少。
雖然第三代1.6T發動機動力大幅提升，最大功率提高到了197馬力，峰值扭矩300牛·米，但是熱效率依然保持在了37.1%，可以說三代機兼顧了油耗和動力。
而奇瑞第三代2.0T發動機在『i-HEC』燃燒系統的基礎上，又將缸徑行程比增加到了1.22，而豐田的TNGA發動機為1.2，更大的缸徑行程比使得發動機氣缸內的滾流進一步提高。
於是奇瑞的2.0T熱效率達到了38%，而且最大功率提升到了261馬力，峰值扭矩400牛·米。
換算過來，這臺發動機的升功率有108馬力、升扭矩200牛·米。
要知道豐田此前的8AR 2.0T發動機熱效率隻有36%，最大功率220馬力，最大扭矩350牛·米，而豐田最新研發的T24A 2.4T發動機熱效率也不過38%，最大功率279馬力，最大扭矩430牛·米，不管是熱效率還是動力參數，都沒有比奇瑞的2.0T強太多。
看到這大家就要說了，國產發動機雖然宣傳熱效率很高，但是裝車後油耗並不一定比合資低。
以緊湊型轎車為例，影豹的1.5T熱效率達到了40.48%，思域的1.5T隻有38%。
理論上影豹的油耗應該全面好於思域，但是車主提供的油耗數據顯示，思域的實際百公裡油耗為6.37-8.48L，而影豹油耗為7.17-9.65L，似乎熱效率高的發動機油耗也不低？
事實上，整車油耗高低不僅取決於發動機熱效率，而且還跟變速箱的傳動效率、動力匹配以及車身輕量化密切相關。
而在這些領域，目前自主品牌依然存在薄弱點，所以才會出現發動機性能和熱效率都很出色，卻發揮不出來的局面。
但如果我們把目光轉移到對變速箱要求不高的混動系統上，現在比亞迪DM-i、長城DHT、吉利雷神等主流混動系統，它們的虧電油耗基本跟豐田、本田混動處於同一水平，甚至可能更好。
而混動系統恰恰對發動機的熱效率有很高要求，在這方面自主品牌的優勢就體現出來了。
當然，國產發動機的進步除了車企本身積極的正向研發外，也離不開AVL、FEV等國外頂級發動機技術公司的幫助。
這些公司不僅為國內車企提供先進的仿真軟件，幫助國內廠商完成發動機前期的設計，而且還提供必要的尖端實驗設備來測試發動機性能。
如今國內車企開發新發動機時，一定會用到AVL、FEV的仿真軟件。
大家千萬不要小看這些軟件，正是有了他們，才能大幅降低發動機的設計研發時間，幫助車企少走彎路。
就拿發動機進氣系統來說，空氣在發動機內部的流動本身不能被觀察到，並且難以被測量，所以發動機進氣設計就十分依賴廠商的經驗。
豐田TNGA發動機CFD模擬
進氣系統設計不好，不僅會導致發動機進氣量減少動力變差，而且進氣效果不佳油耗還會變高。
但是有了AVL-FIRE等先進的CFD仿真軟件後，隻需將進氣系統設計參數輸入到軟件內，然後軟件就可以直觀的模擬出空氣流速和運動方向，這樣進氣系統的設計好壞就一目了然了。
不僅如此，CFD仿真軟件還可以模擬發動機內的噴油、點火以及燃燒時的效果，也就是說汽車廠商可以把發動機各種設計通過軟件先模擬一遍，然後選出最佳的搭配方案。
同時，也正是有了先進的仿真軟件模擬系統，工程師們更加可以腦洞大開地提出很多創意十足的設計。
奇瑞1.6T發動機進氣道設計
例如上圖的奇瑞1.6T發動機，它采用了類似魚肚造型的進氣道，這樣的設計可以降低進氣道下面《上圖黃圈》的氣流速度，增加進氣道上面的氣流速度《上圖紅圈》。
並且它在氣門左側還有一個小擋板《上圖籃圈》，它可以引導氣流更快地向氣缸中央區域流動，這個設計也被官方叫做Masking燃燒室。
奇瑞1.6T發動機CFD模擬
看到這就有人要問了，這樣設計有什麼用呢？從上圖的對比可以看出，左側是未優化的方案，右側是采用魚肚型進氣道和Masking燃燒室的發動機。
在進氣過程中，右側的氣缸綠色和橙色區域更多，而藍色區域比較少，也就是說氣缸內的空氣運動速度更快，可以加快發動機的燃燒速度，從而降低發動機的油耗。
如果不是事先應用了先進的仿真軟件模擬，奇瑞的1.6T進氣系統和燃燒室設計絕對不會達到現在的效果。
軟件仿真的強大不僅限於進氣、噴油、點火模擬，例如在設計發動機時，國內外廠商經常用到AVL-BOOST，只要在這個軟件內輸入發動機的基本參數，通過軟件就可以預測發動機動力性能、尾氣排放和噪音。
而在為發動機匹配渦輪增壓器時，國內外廠商也會用到GT-POWER這樣的軟件進行模擬，從而選出最優的匹配方案。
從上述的案例不難看出，先進的仿真軟件大大減少了發動機設計難度和工作量。
光學發動機的燃燒過程
當然，仿真軟件上得出的燃燒系統設計方案，最終還是要通過實際測試才能檢驗效果。
所以設計到這一步的時候，國內的廠商就需要用到國外公司提供的先進測試設備，例如光學發動機。
如上圖所示，光學發動機就是用透明的耐高溫玻璃制作的單缸樣機，通過高速攝像機對玻璃樣機的噴油、點火以及燃燒過程進行拍攝，將燃燒系統的設計效果直觀地呈現在工程師面前。
上汽的光學發動機測試
前面我們提到的上汽、廣汽、奇瑞最新的發動機，實際上就是全部經過前期軟件仿真、光學發動機驗證這一完整流程後才最終定型的。
也就是說現在的國產發動機，不僅僅是正向研發，而且是從最基礎的燃燒系統開始設計。
正因如此，近些年亮相的國產發動機熱效率、動力性能才會反超合資。
日產VC-TURBO發動機結構
當然，除了前期的設計研發外，真正能將發動機造出來才是關鍵，否則隻是停留在PPT階段的美夢。
而在制造過程中，就離不開配套供應商的幫助了。
例如日產的VC-Turbo可變壓縮比發動機，其可變結構中最關鍵的L型臂，就全靠日本供應商搞定了工藝難題才能量產。
國內投產的大眾EA211Evo 2發動機
隨著大眾、豐田、通用等海外廠商將新發動機投入國內生產，與之配套的供應商也紛紛在國內建廠或者引入新零件的生產線。
不過這些海外供應商並非隻服務一家品牌，所以咱們的自主品牌也就搭上了這趟順風車，用上了國際一線供應商的配件。
前面提到的廣汽傳祺1.5T、上汽1.5T、2.0T高熱效率發動機，都需要降低發動機的冷卻、摩擦損失。
由於這些系統涉及到很多零部件，例如氣門、搖臂、活塞、機油泵、電子節溫器等等，所以需要大量升級零件。
這些零件雖然看上去不怎麼起眼，但是要把小零件的質量和性能做好，其實需要豐富的經驗，而這恰好是海外老牌供應商所擅長的。
例如德國馬勒生產的氣門、美國輝門生產的活塞、德國舍弗勒配套的搖臂和正時鏈條、美國博格華納配套電子節溫器等等。
假如今天我們拆解一臺比較先進的國產發動機，一定會看到不少國際一線供應商的零配件。
VTG可變截面渦輪增壓器
正是得益於國際一線供應商的深度參與，國產發動機的硬件規格基本與合資處於同一水平。
甚至一些合資都還未全面使用的技術，國產發動機也已經先用上了。
例如之前隻有在保時捷和大眾等少數發動機上用到的VTG可變截面渦輪增壓器，如今也出現在了長城3.0T和北京魔方1.5T發動機上。
不難看出，國內的配套能力提升，使得國產發動機整體技術、性能都跨上了一個新臺階。
雖然如今唱衰內燃機的聲音並不少，但我們的自主品牌們顯然沒有在新能源時代放棄對於『老舊燃油車』的追求，畢竟早年間合資品牌拿著海外市場淘汰的『洋垃圾』在國內賣高價的行為太過深刻，誰也不想重蹈覆轍。
如果我們自身不夠強大，恐怕如今大眾也不會引入1.5T EA211 Evo2發動機，BMW更不會拿來最新的B48TU。
好在，咱們的車企就像廣大中國勞動者一樣努力進取，接受早期落後的事實並積極努力追趕，才有了如今百花齊放的盛況！