关于内燃机的有效热效率上限，"柴油机约55%，汽油机理论空燃比约45%、稀燃约50%。这是由热力学原理决定的，不以人的意志为转移。"
6月11日，汽车评价研究院"2026世界动力技术持续创新与市场趋势研讨会"上，清华大学航空发动机研究院教授帅石金用这句话给内燃机热效率之争画了一道物理天花板。他从全球燃油车市场、混动专用发动机热效率极限和中国油电混合动力车（HEV）出海三个维度，给出了数据驱动和技术分析的判断。
混合动力全球增长，中国走出了独特的技术路径
据2026年4月发布的《中国新燃油汽车技术白皮书》统计，2025年全球汽车销量9580万辆，同比增长4.1%，其中燃油汽车（传统燃油车+HEV）占比仍高达76.6%。中国、北美和欧洲是全球汽车三大主要市场，占全球汽车的73.2%、全球燃油汽车的67.0%。中国市场规模最大且增速明显高于北美和欧洲，是全球汽车市场的重要支撑。
帅石金用一组数据勾勒了全球混合动力汽车的增长态势： 2025年相比2024年，传统燃油车（ICEV）下降4%，而HEV却增长14%。2025年燃油车销量排名前10国家中，中国、美国、印度、德国、加拿大、英国、法国、墨西哥均为HEV增量市场，其中加拿大增长最快超过90%，巴西维持销量不变，只有日本下降2%，但HEV占比最高（超过45%）。
中国HEV已经走出了与丰田混合动力车差异化的技术路径。一是混合动力构型的差异，丰田采用行星齿轮强机械耦合功率分流构型，发动机和电机无极切换运行平稳，而中国车企采用串并联开关式混联构型（P1+P3主导），发动机和电机可以机械分开单独驱动，并以电驱为主、油驱为辅，适用场景更广，节能效果更优。二是丰田、本田HEV的电池容量偏低，仅1至2度电，起电能缓冲器的作用。中国车企借助多年在插电混动汽车（PHEV）上的技术积累和锂离子动力电池的成本优势，将HEV电池容量提升至5度电水平，在冷起动、加速等费能工况更多采用电驱，同时解决了传统HEV发动机频繁启停的高能耗、高排放问题以及发动机介入的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）问题，而增加的电池成本可控。"中国HEV技术源自PHEV，也是从丰田、本田学的，但已经在开发理念和技术层面进行了超越。"
从全球政策环境看，油电混合动力车（HEV）正迎来更友好的监管空间。欧洲监管重点已从单纯压缩内燃机空间转向给混合动力缓冲期——从逐年达标调整为三年平均达标，将HEV纳入低碳体系。美国重新校准CAFE（企业平均燃料经济性）标准，为HEV保留了更大空间。日本也在提升可再生燃料比例，2030年起供应含10%生物乙醇的汽油，2040年起增至20%。油电混合动力已成为多国发展的抓手。
帅石金判断，大容量电池（约5度电）HEV将从国内走向全球，对全球HEV占比结构带来重大影响。"中国HEV已经走出独特的技术路径，面向全球汽车市场有非常好的未来。"
汽油机有效热效率突破50%的路径已经走通
作为发动机领域的资深专家，帅石金给出了内燃机有效热效率的热力学上限。
内燃机的有效效率等于燃烧效率乘以循环热效率乘以机械效率。现代汽油机的燃烧效率接近100%，机械效率约90%，这两类效率的提升空间有限。真正决定有效热效率上限的是循环热效率。内燃机的理想循环不是卡诺循环，而是等容循环，影响等容循环热效率的两个核心热力参数是压缩比和比热容比。压缩比大到一定程度（如17）提升热效率趋缓，边际收益递减，内燃机等容循环理论效率大约在60%~70%，但内燃机很难做到等容循环，做功工质也不是理想空气，实际工质比热容比远小于1.40。
当前混合动力专用汽油机的有效热效率已远超40%，理论空燃比可以接近45%，稀燃向50%靠拢是可行的。相比传统汽油机15个百分点的有效热效率提升幅度，核心驱动力来自混合动力专用——不追求极限动力性（有电机助力），转而追求极限经济性，更多高效技术如稀燃、米勒循环、高滚流比、高压缩比、高EGR率、高能点火、高效增压和低泵气损失、低摩擦等技术得以应用。超过50%有效热效率的技术路径已经清晰，在实验室里面已经走通，但这些技术是否在实际发动机上全部采用，需要综合考虑，平衡好成本、动力性、经济性和排放性。"
帅石金同时指出，混动专用发动机既要有高的热效率，也要有宽的高效区，这样就可以简化传动系统，在结构上不需要多档位变速器来匹配。
中国车企出海要抱团，碳中和燃料是发动机的长期支撑
帅石金对出海话题给出了不同于技术视角的判断——政策环境与产业生态同样关键。
近年来，全球主要经济体针对汽车产业的贸易保护主义明显加剧，呈现系统性、持续性升级态势，贸易壁垒已从单一关税手段扩展至关税与非关税措施的复合型组合。这种由地缘政治博弈驱动的政策收紧，正在从根本上重塑全球汽车贸易的底层逻辑。国家层面需要处理好全球尤其是大国外交关系，积极营造良好的、更加公平合理的国际贸易环境，让中国倡导的命运共同体理念得到全球认可。
他特别呼吁汽车行业要正视合资品牌对中国汽车产业的贡献。"对合资品牌汽车要给他们更加友好的政策和生存空间。中国车企要走出去获得国外客户的认可，处理好国内合资品牌的合作升级，也是必修的课。"他以泰国为例说明汽车产业抱团出海的正确模式：不是某一家单打独斗，而是中国车企军团布局、全链条本土化，这才是海外市场欢迎的模式。
从数据看，中国燃油车包括HEV是出口的新增长点。从2025年中国HEV出口区域分布及同比增速看，除日韩外，南美、非洲、东南亚和中美等地区增长态势非常明显，欧洲、中东、北美和独联体也在增长。"从单一产品出口到产业链协同出海，是中国车企必须完成的必答题。"
他同时指出，碳中和燃料是混合动力专用发动机长期存在的关键支撑。发动机如果叠加碳中和燃料或零碳燃料——烧氢、甲醇、乙醇等灵活燃料——对HEV能源动力可持续发展战略有重要意义，也是中国在车用能源多元化战略上的重要布局。
从发动机热效率的热力学上限到全球油电混合动力车（HEV）的增长数据，从大容量电池HEV的技术突破到产业抱团出海的战略思考，帅石金的核心观点贯穿一个逻辑：发动机不会消失，但会以新的形式——高效混动专用、碳中和燃料——继续发展。中国HEV已经走出了一条从学习到超越的独特路径，下一步的关键是中国汽车产业链协同出海。
热门跟贴