2009年11月28日，星期六晚上。
弟子舒煥的家裏。
沈笑夫問：“舒煥，你駕駛學科奧賽預賽成績多少？上線了嗎？”
舒煥喜笑顏開：“79分，上線了呢！分數線才45分！”
沈笑夫摸摸小弟子的頭，表揚道：“超過分數線一大截，不錯喔！加油，爭取複賽取得好成績！”
舒煥笑著點點頭。
沈笑夫說：“如果能獲得初中組三等獎就好了！你才小學六年級，多牛啊！”
舒煥不好意思地笑了笑，嘴角掛著堅毅和決心。
過了一會兒，舒煥道：“初中組三等獎，小學畢業後就可以保送到重點在中學！”
沈笑夫又說：“是吧？你到時候別一不小心，考個初中組二等獎甚至一等獎哦，我這個老師會上天的，哈哈！”
舒煥有些不好意思起來，靦腆地說：“嗬嗬！”
沈笑夫鼓勁道：“不管考多少分，關鍵是要抓緊複習，以平靜的心態迎接複賽。怎麽樣？沒問題吧？”
舒煥堅定地點點頭：“好的，沒問題！”
接下來開始上課。
今天學習討論發動機的效率問題。
舒煥問道：“沈哥，聽說發動機的效率不高，有的說隻有30%？是真的嗎？”
沈笑夫：“是啊。據說如果按燃燒1升汽油產生熱量生成的動力計算，汽車的效率至多隻有30%。”
舒煥驚訝道：“什麽？真的有那麽低？”
沈笑夫笑著說：“你先別驚訝。那還隻是就發動機本身來說的，還有人說汽車行駛時的效率隻有20%，甚至是15%。”
舒煥的眼珠子都快掉出來了，但語氣盡量保持平和：“看來是真的了。那全世界的汽車生產商們究竟在幹什麽啊！效率那麽低，剩下的效率去哪兒了呢？”
沈笑夫道：
“這個問題要解釋清楚非常複雜！
發動機是熱機的一種，整個過程可以看做高溫物質轉化為低溫物質同時輸出功。
根據熱力學第二定律：不可能從單一熱源吸收熱能並使之完全轉換為有用功而不產生其他變化。
說人話就是，熱能不可能完全用來做功，在能量轉化過程中必然會有一定的損失。”
舒煥一臉懵逼：“沈哥，確實有點複雜！嗬嗬！”
沈笑夫笑著說道：
“專家們解釋說，32%轉化成了廢氣的熱量，28%用於冷卻發動機，剩下的10%給了摩擦和輻射熱。
你見過在寒冬開車時從排氣管往外冒熱氣吧？
廢氣就那麽熱。也就是說剩餘的能量被白白排出去了。
散熱器負責冷卻發動機的冷卻液，冷卻液熱得甚至沒法輕易打開蓋子，所以它的溫度也是不容忽視的。”
舒煥點點頭：“那摩擦損失和輻射熱又是什麽呢？我聽不懂你這些專業術語呀。”
沈笑夫說：
“我知道，這就給你解釋。
摩擦損失存在於很多地方。
例如帶動空調的壓縮機、液壓助力方向盤的助力泵、用於發電的交流發電機等都需要使用發動機的動力，各機器的摩擦也會損耗動力。
再來說輻射熱，就是類似於熱量從發動機本身的金屬部分釋放到大氣中的放射熱。它們都起不到任何驅動汽車的作用。”
舒煥若有所思：“原來如此。那麽為什麽汽車發動機發展了近百年，熱效率始終在一個學渣的水平上徘徊，提高發動機熱效率有這麽難嗎？”
沈笑夫答：
“難！
受熱機理論限製，根據‘卡諾循環’η=1-t2（低溫物體）t1（高溫物體），所以要提高熱效率，從公式上看，是盡可能降低低溫和提高高溫，但在發動機上要想做到這一點很難。
所以發動機熱效率每提高1%都非常困難。”
舒煥沒有聽懂，搖搖頭道：“太高深了。就沒有簡便易行的辦法嗎？”
沈笑夫答道：
“有啊！
比如，稀薄燃燒！空氣和汽油的理想混合比率是14.7∶1，稀薄燃燒就是指利用小於這個比率的汽油量啟動發動機。
還有就是混合動力汽車，啟動發動機以外（如空調）的壓縮機時不需要借助發動機。
再就是把利用發動機動力的液壓助力，方向盤替換成電動調節方向盤，這一方法也廣泛應用在了汽油動力車上。”
舒煥點點頭：“哦！這樣子啊！這麽看起來，燃油汽車確實浪費很大！”
沈笑夫：“是呀！電動車是方向，是有道理的！”
舒煥沉思了片刻又抬頭問道：“沈哥，我看了一個資料，說是汽車如果沒有油門，效率更高。這是真的嗎？”
沈笑夫點頭道：“是真的！為了降低油耗，汽車生產商們甚至想要拆掉油門。”
舒煥好奇的表情再次浮現，趕緊問道：“啊！為什麽會這樣子呀？”
沈笑夫說道：
“老司機都知道，平時開車時，一般無需將油門踩到底，即使在高速公路上也很少如此。
隻有在需要急加速等極少數情況下，才會考慮是否將油門踩到底。
也就是說，平時開車時，油門的開啟程度多處於停車時的怠速狀態和急加速時的完全開啟狀態之間。
因此，在大多數情況下油門的存在都會阻礙空氣的流動。
這就催生出了一種新的調節空氣量的方法，即拆掉阻礙空氣流動的油門，通過調整進氣閥的上下移動程度控製空氣量。
怠速時隻需吸入少量空氣，因此隻要稍稍下壓進氣閥即可。”
舒煥道：“我明白了，就是要時時刻刻保持輕踩油門。油門踩得輕，空氣阻力就小。是這樣嗎？”
沈笑夫說：
“是的。
在日常行駛中，也隻需將進氣閥下壓到中間位置。隻有在需要急加速時才會將進氣閥下壓至最低點。
閥門的移動程度都由電腦控製。
說到這裏你可能會產生疑問。之前我講過推動進氣閥上下運動的是凸輪，如果不像vtec那樣改變凸輪的形狀，就無法改變進氣閥的上下移動程度。
這時就需要加裝一個裝置，將凸輪的旋轉以偏離中心的狀態傳遞至進氣閥。
所謂偏心，是指偏離凸輪的旋轉中心。
由於普通的凸輪軸無法實現偏心，因此就需要加裝一個充當橋梁作用的裝置，使得凸輪的旋轉不同於一般的雞蛋形凸輪。
我們把這個裝置稱為可變閥門升程裝置。”
舒煥“哦”了一聲，繼續安靜地傾聽。
沈笑夫說：
“2001年，德國的bmw公司開發出了這一裝置，隨後其他的汽車生產商紛紛開始使用。
你或許會想，這麽好的方法為什麽不早點采用呢？
無論是之前介紹過的搭載低轉速和高轉速兩種凸輪的vtec，還是拆掉油門的方法，在設計者的頭腦中都醞釀已久。
但是，從精密的電腦控製和傳感器技術，到將裝置小型輕量化並嵌入發動機內部，再到保證這些裝置的耐久性，都必須依靠成熟的技術。
甚至可以說，如果成本太高，將無法應用於市售車。”
弟子舒煥的家裏。
沈笑夫問：“舒煥，你駕駛學科奧賽預賽成績多少？上線了嗎？”
舒煥喜笑顏開：“79分，上線了呢！分數線才45分！”
沈笑夫摸摸小弟子的頭，表揚道：“超過分數線一大截，不錯喔！加油，爭取複賽取得好成績！”
舒煥笑著點點頭。
沈笑夫說：“如果能獲得初中組三等獎就好了！你才小學六年級，多牛啊！”
舒煥不好意思地笑了笑，嘴角掛著堅毅和決心。
過了一會兒，舒煥道：“初中組三等獎，小學畢業後就可以保送到重點在中學！”
沈笑夫又說：“是吧？你到時候別一不小心，考個初中組二等獎甚至一等獎哦，我這個老師會上天的，哈哈！”
舒煥有些不好意思起來，靦腆地說：“嗬嗬！”
沈笑夫鼓勁道：“不管考多少分，關鍵是要抓緊複習，以平靜的心態迎接複賽。怎麽樣？沒問題吧？”
舒煥堅定地點點頭：“好的，沒問題！”
接下來開始上課。
今天學習討論發動機的效率問題。
舒煥問道：“沈哥，聽說發動機的效率不高，有的說隻有30%？是真的嗎？”
沈笑夫：“是啊。據說如果按燃燒1升汽油產生熱量生成的動力計算，汽車的效率至多隻有30%。”
舒煥驚訝道：“什麽？真的有那麽低？”
沈笑夫笑著說：“你先別驚訝。那還隻是就發動機本身來說的，還有人說汽車行駛時的效率隻有20%，甚至是15%。”
舒煥的眼珠子都快掉出來了，但語氣盡量保持平和：“看來是真的了。那全世界的汽車生產商們究竟在幹什麽啊！效率那麽低，剩下的效率去哪兒了呢？”
沈笑夫道：
“這個問題要解釋清楚非常複雜！
發動機是熱機的一種，整個過程可以看做高溫物質轉化為低溫物質同時輸出功。
根據熱力學第二定律：不可能從單一熱源吸收熱能並使之完全轉換為有用功而不產生其他變化。
說人話就是，熱能不可能完全用來做功，在能量轉化過程中必然會有一定的損失。”
舒煥一臉懵逼：“沈哥，確實有點複雜！嗬嗬！”
沈笑夫笑著說道：
“專家們解釋說，32%轉化成了廢氣的熱量，28%用於冷卻發動機，剩下的10%給了摩擦和輻射熱。
你見過在寒冬開車時從排氣管往外冒熱氣吧？
廢氣就那麽熱。也就是說剩餘的能量被白白排出去了。
散熱器負責冷卻發動機的冷卻液，冷卻液熱得甚至沒法輕易打開蓋子，所以它的溫度也是不容忽視的。”
舒煥點點頭：“那摩擦損失和輻射熱又是什麽呢？我聽不懂你這些專業術語呀。”
沈笑夫說：
“我知道，這就給你解釋。
摩擦損失存在於很多地方。
例如帶動空調的壓縮機、液壓助力方向盤的助力泵、用於發電的交流發電機等都需要使用發動機的動力，各機器的摩擦也會損耗動力。
再來說輻射熱，就是類似於熱量從發動機本身的金屬部分釋放到大氣中的放射熱。它們都起不到任何驅動汽車的作用。”
舒煥若有所思：“原來如此。那麽為什麽汽車發動機發展了近百年，熱效率始終在一個學渣的水平上徘徊，提高發動機熱效率有這麽難嗎？”
沈笑夫答：
“難！
受熱機理論限製，根據‘卡諾循環’η=1-t2（低溫物體）t1（高溫物體），所以要提高熱效率，從公式上看，是盡可能降低低溫和提高高溫，但在發動機上要想做到這一點很難。
所以發動機熱效率每提高1%都非常困難。”
舒煥沒有聽懂，搖搖頭道：“太高深了。就沒有簡便易行的辦法嗎？”
沈笑夫答道：
“有啊！
比如，稀薄燃燒！空氣和汽油的理想混合比率是14.7∶1，稀薄燃燒就是指利用小於這個比率的汽油量啟動發動機。
還有就是混合動力汽車，啟動發動機以外（如空調）的壓縮機時不需要借助發動機。
再就是把利用發動機動力的液壓助力，方向盤替換成電動調節方向盤，這一方法也廣泛應用在了汽油動力車上。”
舒煥點點頭：“哦！這樣子啊！這麽看起來，燃油汽車確實浪費很大！”
沈笑夫：“是呀！電動車是方向，是有道理的！”
舒煥沉思了片刻又抬頭問道：“沈哥，我看了一個資料，說是汽車如果沒有油門，效率更高。這是真的嗎？”
沈笑夫點頭道：“是真的！為了降低油耗，汽車生產商們甚至想要拆掉油門。”
舒煥好奇的表情再次浮現，趕緊問道：“啊！為什麽會這樣子呀？”
沈笑夫說道：
“老司機都知道，平時開車時，一般無需將油門踩到底，即使在高速公路上也很少如此。
隻有在需要急加速等極少數情況下，才會考慮是否將油門踩到底。
也就是說，平時開車時，油門的開啟程度多處於停車時的怠速狀態和急加速時的完全開啟狀態之間。
因此，在大多數情況下油門的存在都會阻礙空氣的流動。
這就催生出了一種新的調節空氣量的方法，即拆掉阻礙空氣流動的油門，通過調整進氣閥的上下移動程度控製空氣量。
怠速時隻需吸入少量空氣，因此隻要稍稍下壓進氣閥即可。”
舒煥道：“我明白了，就是要時時刻刻保持輕踩油門。油門踩得輕，空氣阻力就小。是這樣嗎？”
沈笑夫說：
“是的。
在日常行駛中，也隻需將進氣閥下壓到中間位置。隻有在需要急加速時才會將進氣閥下壓至最低點。
閥門的移動程度都由電腦控製。
說到這裏你可能會產生疑問。之前我講過推動進氣閥上下運動的是凸輪，如果不像vtec那樣改變凸輪的形狀，就無法改變進氣閥的上下移動程度。
這時就需要加裝一個裝置，將凸輪的旋轉以偏離中心的狀態傳遞至進氣閥。
所謂偏心，是指偏離凸輪的旋轉中心。
由於普通的凸輪軸無法實現偏心，因此就需要加裝一個充當橋梁作用的裝置，使得凸輪的旋轉不同於一般的雞蛋形凸輪。
我們把這個裝置稱為可變閥門升程裝置。”
舒煥“哦”了一聲，繼續安靜地傾聽。
沈笑夫說：
“2001年，德國的bmw公司開發出了這一裝置，隨後其他的汽車生產商紛紛開始使用。
你或許會想，這麽好的方法為什麽不早點采用呢？
無論是之前介紹過的搭載低轉速和高轉速兩種凸輪的vtec，還是拆掉油門的方法，在設計者的頭腦中都醞釀已久。
但是，從精密的電腦控製和傳感器技術，到將裝置小型輕量化並嵌入發動機內部，再到保證這些裝置的耐久性，都必須依靠成熟的技術。
甚至可以說，如果成本太高，將無法應用於市售車。”