我们把这个问题看得宏观一点，汽车在日常稳态驾驶过程中是如何实现热力学第一定律的，即能量守恒定律。

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在汽车的行驶中，汽油是如何消失的呢？我做了一个图，大概表示了汽油的化学能是如何分解到各个领域的。

首先，发动机会浪费大多数汽油的化学能，如今最先进的汽油发动机，最高热效率大概也就40%-45%，柴油发动机50%。即使在最佳热效率的区间，汽油燃烧的能量，有一部分未参与燃烧直接排到大气中去；有一部分能量被冷却系统转换成热能；有一部分能量进入到排气系统，形成高温高压的废气；有一部分能量在进气过程中被活塞的抽拉抽拉损耗掉（泵气损失）；有一部分能量被零部件的摩擦生热，润滑系统的阻力等等损耗掉。剩下的会转化为旋转的机械能，传递到飞轮上。

好不容易传递到飞轮上的机械能，还要被离合器和变速箱进行一波消耗，一般都是机械损失，最终转化到热能上，然后经过传动轴或半轴到轮胎，轮胎和对面的相互摩擦，产生前进的驱动力。

这是发动机输出的驱动力最终被分解到四个阻力上，分别是：滚动阻力、加速阻力、坡度阻力、空气阻力，从而达到一个动态的平衡。

在绝大多数驾驶工况中，汽油的化学能最终变为行驶的机械能，效率只有15%~20%，绝大多数能量都被浪费了。

好了，那么我们如何提高汽油的使用效率呢？需要回到这张图。

先从发动机来考虑，毕竟发动机是能量损失的大头，提高发动机的热效率是非常关键的因素之一。这些年随着油耗法规的严苛，各路工程师用各种歪门邪道”来改善热效率。热效率也在不断进步，比如下图的高效发动机天梯图，热效率指标也在不断进步。

如何提高热效率呢？这张图展示了提高发动机热效率的7个关键因子，分别是压缩比（compression ratio）、比热比（specific heat ratio）、燃烧速度（combustion speed）、点火时刻（combustion timing）、热损失（heat losser）、泵气损失（pumping losses）、机械阻力（mechanical friction）。

如下图，想要提高比热比，一方面要提高燃料对应的空气比例，另一方面要将燃烧温度下降，通俗来说，即扩大不燃烧但能够吸收热量的气体，也就是废气，更通俗的讲，就是稀薄燃烧概念。

不过现在受到排放法规的限制，对稀薄燃烧非常不友好，因此到目前为止真正意义上的稀薄燃烧发动机只有一个，绝大多数发动机还是均质燃烧。

还有一块是尾气排出的废热，这部分高温高压的气体浪费非常可惜。如今最多的利用方式就是废气再循环（EGR）和涡轮增压。废气再循环是通过将一部分废气再引入进气，作为惰性气体不参与燃烧，从而进一步提高点火角，提高比热比，提高热效率；

涡轮增压很好理解，就是利用废气的动能，进一步提高进气量，从而可以在较小的发动机排量下实现较高的性能。

然后现在的发动机基本是2个进气门，2个排气门，进气门的做得比较的大，普遍比排气门大一些。行业内也在控制策略上降低泵气损失，比如什么overloap策略，内部EGR等等。

很多车企在进排气门玩出了花样，可变气门升程、可变气门正时、可变气门升程+正时等，其中有很多车企各自的叫法，比如本田的i-VTEC、丰田的VVT-i、日产的N-VCT、铃木的VVT、起亚的CVVT、宝马的Valvetronic、保时捷VarioCam Plus、通用DVVT、阿尔法罗密欧的Variator、马自达的S-VT、福特的VCT，五花八门，实现的技术方式都不一样，但是目的都是一样的，就是改变各种工况下的进气效果，提高性能和效率。

传动相关

发动机的相关环节说完了，第二块就是提高传动效率了，影响传动效率的核心零件就是变速箱，效率越高理论上驱动力的发挥更直接，燃油的利用率越高。

不同变速箱在不同挡位的传动效率是不一样的，以前坊间调侃说宝马的轮上马力高，发动机功率标的是轮上马力，这个是民科了。但确实宝马的传动效率高，比如看下面这个图，宝马用的8HP45变速箱在所有挡位的传动效率都在97.5%以上，而同级别的8AT在低速挡位效率只有94%，因此宝马的马力达成率确实高，实际热效率更高。

此外传动系统也在不断优化，传动轴和半轴的转动惯量，齿轮的设计，悬架的刚度扰度等等。

另外一块就是和行驶相关的，发动机输出到车轮的驱动力，最终和各种阻力达成动态的平衡，发动机驱动力=行驶阻力+坡度阻力+空气阻力+加速阻力。提高汽油的使用效率就是让车用更少的油跑更远的距离，各种阻力越小越好。坡度阻力和加速阻力和整车质量关系较大，因此汽车的轻量化是一个重要课题。

轻量化包括白车身的轻量化，但是白车身轻量化需要保证整车结构强度，因此往往提高超高强度钢材，采用全铝车身，采用笼式框架结构等等。

车企也会进行四门两盖的轻量化，比如用铝合金做冲压件，更高级的用碳纤维材质。底盘也会进行轻量化，比如铝合金的各种控制臂，甚至采用了工程塑料来替代钢材。

还有加速阻力也和轮胎有一定关系，比如大轮圈的轮毂重量更大，也会提高一定的加速阻力。

此外就是空气阻力和滚动阻力的改善，滚动阻力主要在于轮胎和轮毂，比如《消费者报告》将轮胎削减模拟到轮胎接近使用寿命的程度，发现第一名与最后一名的滚动阻力差距达3%，汽油的利用率会降低3%。

空气阻力中，一个是撞风面积S，一个空气阻力系数C，撞风面积往往受到尺寸限制改不了，因此如何优化空气阻力系数非常关键。

现在好的轿车能将空气阻力系数做到0.25左右，可以有效降低驱动力，提高汽油的利用效率。

以上说的是基础，实际由于车辆时刻处于瞬态工况，要结合实际的能量流，进行综合效率的提高。比如通过混动电机的削峰填谷原理，让发动机时刻处于高效的工况；比如通过制动能量回收，把机械能再转化为电能储存起来；比如废热回收系统，把暖机的废热用来加热，提高暖机过程的热效率。