发动机最大热效率出现在3000转，为何3000转的油耗比2000转还高

众所周知发动机的热效率直接影响着汽车的油耗，热效率越高汽车就越省油。但现实中有些情况却刚好相反，比如我的车发动机最大热效率出现在3000转，按理说发动机运行在这个区间会更省油，但现实中并不是这样。

比如车速80公里/小时，用5挡行驶的话发动机转速为2000转/分，此时瞬时油耗为5.6升/百公里。而用3挡行驶的话发动机转速为3000转，此时瞬时油耗却为7.0升/百公里。那么问题来了：已经知道该发动机最高热效率出现在3000转/分，但为何用这个转速行驶的时候油耗反而更高了呢？

其实问题就出在没有考虑发动机负荷，发动机最大热效率点不仅仅对应转速，还对应着发动机负荷。只有转速和负荷都达到标准的时候发动机才能运行在最大热效率点。

什么是发动机负荷呢？我们可以简单理解为发动机驱动车辆的负担。发动机负荷可以用其输出扭矩来体现，发动机输出扭矩越大，说明它驱动车辆越用力，负荷自然就越大。影响发动机负荷大小的主要是油门深度。因为我们油门踩得越重发动机进气量越大，在当前转速下输出的扭矩就越多，发动机负荷就越大。

比如上图，从图中可以看到这台发动机在3800转可以输出80牛·米的最大扭矩，但这并不代表只要转速到了3800转就一定能输出这么大扭矩。具体输出多少扭矩还要看油门深度，因为油门深度直接决定着节气门开度，油门踩得越深节气门开度越大，发动机进气量越大，输出扭矩就越大。假如油门踩了30%，那在3800转时可能只输出40牛·米的扭矩，我们也可以说此时发动机负荷为30%。而当我们把油门完全踩到底的时候，在3800转这个瞬间发动机才能输出最大扭矩，此时发动机负荷就是100%。

弄明白这个问题后我们就很容易理解热效率的问题了。

比如下面是丰田2.5L自然吸气发动机的热效率图，从图中可以看到该发动机最大热效率为39%，出现在2500转，负荷80%左右的区域。也就是说这台发动机想运行在最高热效率区间的话不仅转速要达到2500转，油门也要踩到80%左右。

如果车速为80公里/小时，那么使用较低档位时可以让发动机转速保持在2500转，但此时由于档位低，变速箱对发动机扭矩的放大倍数很大，所以我们根本不需要踩很多油门，因此发动机实际可能工作在红色圆点附近，此时热效率只有34%。而我们使用较高挡位行驶的时候发动机转速假设为1800转，由于档位升高后对发动机扭矩的放大倍数降低，所以我们需要多踩些油门，所以此时发动机可能会运行在绿色圆点的区域，此时热效率为37%，反而更高。结果也必然是用1800转行驶更省油。

如今随着技术的提升，新款发动机不仅最大热效率越来越高，而且高热效率区间也越来越靠近日常使用频率高的区间，所以如今的新车在油耗上往往会有更优秀的表现。

为什么发动机负荷越大热效率越高呢？

这个问题如果深究的话那足够写一篇论文了，咱们只是为了长知识，所以知道个大概意思就行了。

发动机的气缸和燃烧室其实就是一个能量转换的场所，空气和燃油在这里转化成动力。但是在转换的同时发动机自身也要消耗一部分能量，比如发动机散热、发动机摩擦、发动机运转阻力，这都要消耗能量。进气量少的话转换的能量少，但发动机基础消耗是不会变的，如果转化多一些，也就是让气缸里多进入一些空气和燃油，这样转化的动力就多了，虽然消耗也会变多，但动力的增加是大于消耗增加的，热效率就提升了。

就像我们用大巴车拉人一样，大巴车核载56人，拉16个人的油耗肯定比拉56人的油耗低。但是你要把人送到100公里外的城市去，如果每次只拉16个人的话你要跑4个来回，这油耗直接翻4倍。但是一次拉走56人油耗虽然高一些，但永远不可能翻4倍。而提高发动机负荷就像让大巴车尽量满载是一个道理，这就是负荷高热效率高的原因了。

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