大排量的发动机一定比小排量发动机更费油么?在很多车友的认知中,这个问题的答案是肯定的,大排量机型一定更费油。但这仅仅是广义上的认知。
而在狭义层面,大排量发动机并不一定比小排量机型更费油。只是这需要一些适合大排量机型省油的场景,或许这些场景并不适合日常驾驶,但这足以证明大排量发动机并不等同于费油。
举一个很简单的例子,如一台6.0L V10车型与一台2.0T车型。两者如果同时把时速拉到230千米以上,这时谁更省油?这时6.0L发动机会比2.0T更省油。那为何会出现这种结果呢?
关键就在于效率关键点就在于效率!抛弃其它因素,两台除发动机外全部一致的车子跑同样的速度,对发动机输出功率的需求是一致的。那么两台不一样的发动机输出一样的功率,那么是不是该油耗相等?
如果这是在高中课堂上,根据能量守恒定律结果的确是相等的。但离开了课堂,我们就必须要考虑发动机效率的作用与意义,即便输出同样的功率,油耗也不一定相同。原因很简单,效率越高、油耗越低。
什么是发动机效率?发动机效率=热效率*机械效率*燃烧效率
因为机械效率、燃烧效率目前均已达到较高水准且各个车企都差异不大。所以在这个等式中起到关键作用的就是“热效率”,所以我们总能在网络上看到很多作者、老师们大谈特谈热效率,而对其它两个效率几乎是闭口不谈。
因为意义不大,只要热效率足够高、发动机效率就高,另外两个不谈也罢。所以发动机在不同工况下运行时不仅仅是烧多少油、输出多少马力的问题。而是效率多少,输出多少马力有多少燃油转换成动能而又有多少燃油被浪费掉了。浪费多的一定费油,而浪费少的一定省油。
大排量与小排量机型的油耗对比恰恰就是效率之间的博弈现在回到开头那个问题,同样跑到200千米以上为什么6.0L发动机反而要比2.0T发动机更省油呢?原因其实很简单,对于2.0T民用发动机而言200千米以上的时速几乎是极限,此时发动机效率很低。
如上图所示某2.0T发动机,当发动机输出功率达到150kw时(极限),热效率已经下降到了30%以下。实际上当发动机输出135kw时热效率已经在25%以下了,而全功率输出只会更低。
这套理论同样适合自然吸气发动机,如上图所示丰田2.5L自吸。当输出功率超过150kw以后,热效率同样会下降到30%以下。峰值功率下热效率会更低、大概率在20%以下,这就是内燃机的特性。
那么什么是内燃机的特性?说到底就是内燃机的热效率与转速、负荷密切相关。说到底就是转速低、负荷小时内燃机热效率很低,不省油(如上图)。反之就是上文所描述的那样,转速高、负荷大时热效率也可低。
通过前面几张图的描述可知,内燃机热效率只有在负荷居中、转速居中时才能达到最大化程度。也可以理解为发动机输出功率太低时热效率低,而发动机输出功率如果过高效率也很低。这就解释了为什么在一些特定条件下大排量发动机更省油。
特定条件下大排量机型为何更省油?当然这种省油是相对的,相对于小排量机型更省油。如6.0L发动机,峰值功率高达500-700匹马力,而时速跑到200km以上,只要240匹马力足以。而这对于6.0L发动机而言是恰到好处,转速中下、负荷中下,效率仍能保持较高水平如35%以上。
反之一台2.5L或一台2.0T发动机,240匹马力已是极限(民用机)。全功率输出时热效率大概率在25%以下甚至更低。同样输出了240匹马力,6.0L机型热效率35%+、2.5L或2.0T发动机热效率25%-,那么此时谁更省油谁更费油?
答案很简单,效率低的费油、效率高的则更省油。这就是大排量发动机在特定条件下更省油的原因,同样也解释了小马拉大车为啥更费油的道理。小马拉大车各位都知道会很费油,原因是啥?原因就是会把内燃机热效率拖得太低。
所以那些超跑、重卡车型往往都采用大排量机型,并不是小排量机型跑不快、拉不动货物(F1排量低、齿轮足够多无论多重都能拽动,阿基米德撬不动地球关键是少了一套杠杆装置)。因为如此太费油。
民用车内燃机为啥排量越来越小日常用车很少用到200匹以上的马力,实际上日常用车输出马力区间一般在60-100匹左右的范围。200匹马力一出首先会超速,会被罚款、也不安全。
所以民用发动机只要确保60-100匹马力输出区间的热效率足够高即可。就如同上图一输出75kw时热效率最高(增压机高效率区间更宽泛,所以增压机普及了),这就是民用机型低排量化的根本原因。
并不是说大排量机型热效率一定差,很多大排量机型的峰值热效率并不差、也不比小排量机型差。只是日常生活用车时并不能发挥出超高的峰值热效率,所以就导致了大排量发动机更费油的假象。
而从本质上看就是发动机最合适工况与日常用车时速之间的匹配度。如果日常用车时速转换的马力输出恰恰让发动机达到最理想的工况,那么就可以在宏观上说着台发动机更省油。而大排量发动机并不是不省油,只是它的省油工况脱离了日常应用而已。
然并卵。[呲牙笑]就市区而言,还是小排量省油[呲牙笑]
特定条件下。。。你怎么不说停着都一样油耗。。。
说得对、讲得有道理