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你们要的干货来了!这次我们来聊聊热效率和油耗的关系

根据《工程热力学》,发动机的运转正是热能转化为机械能的一个过程,汽油或者柴油经过燃烧转变成发动机的活塞运动,最后驱动车辆前行。
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而根据《能量守恒定律》来看,在理想状态下,热能转化为机械能应该是百分百的,也就是说有多少的热能就会转变成多少机械能,然而事实告诉我们并非如此。燃料燃烧产生的热能转变为机械能时不可能百分之百转变,在转变过程中会浪费掉大部分的热能。于是产生了问题,多少的热能转化成了机械能?怎么去衡量呢?于是热效率这个词汇就出现了!
你们要的干货来了!这次我们来聊聊热效率和油耗的关系
近些年来,“热效率”一词经常被汽车厂商提及,用热效率来告诉消费者们发动机是否强大,油耗是否表现出色等等。那么,这个热效率到底是什么呢?而热效率和油耗真的关系很大吗?这一期,我们一起来聊一聊热效率吧!
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从前文我们知道,发动机是靠燃油的燃烧做功,通过燃烧产生的热能来推动汽车运动,是一个由热能转换为机械能的过程。但是由于燃烧产生的热能并不能百分之百转变为机械能,发动机还有进排气的损耗、机械的阻力等等,因此只有一部分热能转化为了最终的机械能。而这一部分的热能与单位时间的燃料燃烧产生的热能的比值,就称之为“热效率”。
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我们常常听到说某一款的发动机热效率达到了40%,简单来讲,假如用了10L的燃料那么就意味着只有4L热能真正转化成了机械能,推动着汽车运动!
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从目前的汽车市场来看,能够热效率达到40%以上的发动机已经相当的优秀,这也就是说,目前市场大部分的汽车在发动机燃烧效率方面会浪费能量超过6成以上。为什么会这样呢?因为热效率非常难以提高,这涉及到发动机的方方面面。这也就意味着,热效率越高的发动机,它的技术含量就会越高。那么,热效率重要吗?
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当然重要,热效率在一定程度上体现出了发动机的技术含量,同时也能体现出发动机的性能。就拿上述例子来讲,热效率达到了40%,那么也就意味着有4成的能量转化成了机械能,那么,在相同大小的燃料情况下,4成的能量肯定是比3成的能量多的,这么看来,发动机的动力性能表现就会更好。
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从表面来看,热效率高说明燃烧比较充分,那么也就是说浪费的能量越聊越少,于是很多消费者会觉得,浪费的少不就是更省油吗?
咋一看,确实如此。40%的热效率发动机,10L的油4L都拿去发动车辆了,而效率不高的发动机就有可能是3.5L甚至是3L在发动车辆,那么其中的0.5L-1L的油不就没了吗?但是仔细想想,两款不同的发动机,加了同样10L的油,到最后一定是热效率高的车走的更远吗?显然不是。
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因为影响油耗的因素有很多,比如车辆的重量、风阻已经驾驶员的操作等等,就算热效率高,经过一番折腾之后,也不一定有热销率低的车辆油耗低。当然,你们会认为,这些都是外在因素,单纯来讲发动机的话,肯定是热效率高的车型更省油。
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其实都忽略了一个问题,因为发动机并非是一直处于最高效率的,也就是说明热效率最高值也只是在一个时间段,只是一个单位时间。假如一款发动机热效率为40%,发动机做功花了3小时,而热效率最高的40%只有20分钟,而很多35%热效率发动机最高效率值有一个小时以上,那么谁比较省油是真的难说了!
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最高热效率就是这么一个道理,它只是在发动机状态最好的时候才有,一般这个最佳状态很短暂也可以说很小。更直白一点说就是,只有很小一部分情况发动机才处于最佳效率区间。
以凯美瑞2.5L发动机为例,官方声称最高热效率40%,但实测数据显示,只有转速在2017rpm,扭矩输出151-172N·m时,才接近40%最高热效率(上图那个红色圈圈内),哪怕扭矩稍微变化,热效率马上就降到38%。能让发动机处于最高热效率下的路况非常少,参考意义大于实际意义。
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有的发动机能持续较长时间的热效率,有的发动机却不能,所以效率值的高低并不能直接说明油耗的高低。
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热效率至确实是一个很值得参考的数值,因为越高的热效率也就越体现出发动机厂的科技水平,而这正是消费者所希望看到的。而对于油耗来讲,并不能直接用热效率值来肯定油耗的高低,但是热效率高的发动机,不管怎么样也会对节油有所帮助,是值得参考的数值。
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