大排量发动机一定比小排量发动机费油?若这么认为就大错特错了

非专业但实际车评 2024-09-05 01:28:29

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。

1 阅读:582
评论列表

非专业但实际车评

简介:感谢大家的关注