从发动机运行效率的角度来谈谈节油驾驶

大好消息：找到一张大众1.4TSI发动机的工作效率图（见加图1）。

此图与正文中的图3一个解释道理。

图中100%处为发动机最优工作点，此时转速2800，负载80%。

我们还可以从图中发现转速的提高减少对发动机效率的提升并没有太大帮助，而负载的提高却大大提升效率。

图中A点3600转负载35%，B点2200转负载60%，效率只差达到20%！
加图1
更新：不少坛友反映此贴太难看懂，可能是我语文水平不高，没有表达清楚。

我再尝试表达地清楚一些：
我们平常说开车油耗都是按照每百公里多少油来衡量的。

但事实上，同一辆车因为每个人开车方式的不同其油耗也必然不同。

因此要讨论汽车油耗，最好是撇开人为因素，从发动机本身的工作效率讲起。

本文就是阐述发动机的转速和负载两个因素对油耗的影响，进而推出省油的驾驶方式。

本文给予初学者的简单结论：发动机的工作效率由负载和转速决定，且负载的影响更大。

在不拖档前提下，高档低转速大油门情况下因为负载最高，因此发动机工作最有效率。

一. 几个基本概念
首先我们要了解一点，发动机在同一转速下是可以输出不同功率的，这就好比我们骑自行车，
如果没有坐人，那骑车者就可以很轻松的维持匀速前进；相反如果后面坐了人，那如果想要维持相同的速度前进，脚踩踏板的力可是要大多了。

发动机也是同样的道理，这个脚踩踏板的力其实就是发动机扭矩。

在每一个固定转速条件下，发动机都有一个最大扭矩，100%满负载的意思就是在固定转速下发动机已经输出了它最大的扭矩。

其次就是本文的重点概念“每功率油耗（英文为BSFC）”，它等于发动机总油耗/ 发动机输出功率。

我们可以把功率看成能量，那么平均每单位能量消耗的汽油越少，自然就说明发动机越有效率了。

比如有两台发动机，同样让它输出100千瓦的功率，第一台耗油100克，第二台耗油80克，那么显然是第二台发动机更有效率，只用较少的油就可以输出同样的功率。

在接下去的讨论中，我们就用“每功率油耗”这个术语来表示这个意思，每功率油耗越低，发动机越有效率。

二. 发动机100%满负载条件下，转速对发动机每功率油耗的影响
我们已经谈到发动机的每功率油耗跟发动机转速和负载两个因素有关。

在这一节，我们先固定负载为100%，然后来讨论转速对发动机每功率油耗的影响。

下图是一台捷豹V12发动机在100%负荷下的功率/扭矩/每功率油耗图。

图中横轴表示发动机转速，红线表示功率，绿线表示扭矩。

这两条曲线我们经常能在对一款发动机评测时看到。

而第三条紫色的曲线，则是不经常看到。

它即表示本文的重点概念：发动机每功率油耗。

我们从图中看到当发动机在1000转时候平均每功率油耗为280，然后逐渐降低到2500转时候的最低值270；之后再逐渐上升至6000转时候的350。

因此，在100%负荷情况下，这台发动机最有效率的转速是2500转。

我们的结论就是，起初每功率油耗随着发动机转速的提高而降低，而后随着转速的提高而增加。

图1
三. 发动机的负载值对每功率油耗的影响
接下来，我们再讨论非100%负载下的发动机工况。

这更具有现实意义，因为日常行驶的汽车其发动机是不可能达到100%负载的（没有人始终踩着地板油开车吧？）
下图是不同负载情况下的每功率油耗图。

横轴是发动机转速，纵轴是每功率油耗（注意此图中的BSFC的计量单位与上图不同，但不影响解释），也就是跟上图中的紫色曲线一个意思。

图中的3条曲线分别代表了发动机不同负载条件下的每功率油耗。

很明显地，我们发现发动机负载越高，每功率油耗就越低。

例如，在1000转速下，25%负载的每功率油耗有1.15,到了50%负载条件下就只有0.8了，而到了100%负载条件下就降为0.3了，这可是若干倍的差距！
我们的结论也就很明显了：在相同转速下，发动机负载越高，发动机每功率油耗越少；并且，提高发动机负载带来的省油效果要高于提高转速带来的省油效果
图2
四. 实际驾驶中每功率油耗记录
讲完了影响每功率油耗的两个因素负载和转速，我们来看看在城市工况下一个普通驾驶员开车时的发动机每功率油耗。

我们仍然用图片说明转速，负载和每功率油耗三者之间的关系。

下图3的横坐标是发动机转速，纵坐标是发动机扭矩（可以理解成负载），等高线表示相同的每功率油耗，红色区域为最低的每功率油耗，黄色区域次低，以此类推。

图中黑点表示仪器记录的发动机每秒的输出功率和对应输出扭矩。

注意此图和上图的纵坐标已经不同，因此不可对比。

要想省油的理想状态是大多数黑点都落入红色或者黄色区域内，因为在理论上，进入这个区域的（转速，负载）配比拥有最低的每功率油耗。

而在其他区域的（转速，负载）配比有较高的每功率油耗。

可惜的是，在实际测试中，我们发现黑点的绝大多数都落在了低每功率油耗的区域（即图中的外围），而落在最理想的红色区域的只有区区5个点。

这就说明，我们平时开车时候，发动机的每功率油耗是远远没有达到最佳状态的，甚至可以说，大部分时间是在最差状态。

图3的另一个发现是关于红色区域的范围，我们看到红色区域的中心点大概位于转速2000，扭矩100左右。

而转速2000条件下的最大扭矩是140左右。

因此如果我们能够在开车过程中维持发动机的负载在70%-80%左右，转速在1500转-2500转左右的时候，发动机是工作效率最高最省油的。

这个数值也已经被广大节油爱好者所验证。

具体讨论会在本文第六部分展开。

此段的结论就是：我们日常驾驶中发动机大部分时间都工作在低效率状态。

图3
五. 混合动力汽车为何省油
混合动力汽车多了电池组、发电机和电动机。

但归根结底它的能量仍然全部由汽油提供。

那为什么它会更加省油呢？其实答案很简单，工程师们通过对油电双系统以及传动系统的调教，
使汽油发动机绝大部分时间都工作在上图的红色、红色等低每功率油耗的区间内。

我们来看看普锐斯的测试图。

上图中的黑点变成了下图中的红线。

我们看到红线始终都在发动机最佳的工作区域内工作，此时发动机能效要远远高于上图中黑点所在的位置。

这就是为什么混合动力车更加省油的根本原因。

此段的结论是混合动力汽车通过电机的配合让燃油发动机始终工作在高效率状态来达到省油目的。

图4
六. 如何开车更加省油
节油驾驶事实上已经成为一种运动，我们试着运用上面的知识来谈谈如何驾驶才能省油。

虽然这个话题对手动挡车型更有意义，但自动挡车型的驾驶者同样能够运用其原理来达到省油
的目的。

概括起来其实就是一句话：在驾驶中尽量让发动机工作在70%-80%的负载和1500-2500的转速条件下。

至于如何知道发动机的负载，有兴趣的坛友不妨去买一个有OBDII接口的行车电脑（某宝上很多），它会提供很多未在汽车原厂行车电脑中显示的发动机参数，当然对本文来说最重要的就是显示发动机瞬时负载。

下面我们来具体谈谈上面介绍的每功率油耗在省油驾驶上的应用。

开车一般包括加速、巡航，减速三个阶段。

我们分别来谈：
首先谈谈加速方式：
对于手动挡车型加速方式一般可以分成3种：（1）.低档小油门加速；（2）. 低档大油门加速；（3）. 高档大油门加速。

对于自动挡车型，对应的是（1)小油门和（2）大油门，没有（3）的选择
我们绝大多数人的驾驶习惯，尤其是自动挡，应该是（1）即在低档时，慢踩油门，然后到2000转换高档再慢踩油门加速。

慢加速意味着发动机所需负荷小（比如在25%），同时转速又不高，就如同上面图2中25%那条曲线的2000转以左的每功率油耗，数值较高，效率较差。

正确的加油方式应该是（2) 低档大油门加速，或者（3）高档大油门加速。

因为这两种加速方式能够提高发动机负载（比如分别在50%和75%），效率大大提升。

再细致比较这两种加速方式的不同的话，通过（2) 低档大油门加速的方式能够让车速迅速提升，使驾驶者获得更多的驾驶乐趣；通过（3）高档大油门加速的方式，能够达到比（2）低档大油门加速更佳的每功率油耗，但牺牲了快速提升车速的驾驶乐趣。

取舍之间，自然是看不同驾驶者的偏好。

对于自动挡车型的驾驶者来说，因为没有了（3）高档大油门加速的选择，因此只能在需要加速时候深踩油门让变速箱降挡从而提高发动机负载和转速迅速提高速度。

虽然这不及手动模式下（3）高档大油门的方式省油，但比起慢踩油门慢加速来说已经是提高燃油效率了。

负载转速提速效果每功率油耗
（1）手动型：低档小油门加速小小慢大自动型：小油门加速
（2）手动型：低档大油门加速中大快中自动型：大油门加速
（3）手动型：高档大油门加速大小慢小(不适用于自动型）
因此我们的结论是: 手动型通过高档大油门加速最省油。

自动型通过大油门加速最省油。

接下来说说巡航阶段。

我们假设此时驾驶员希望汽车的平均时速在100公里，且变速箱维持在最高档位。

请注意“平均”二字，汽车不必保持固定匀速。

有3种主要方式可以实现要维持巡航所要求的平均速度：
（1）定速巡航，即油门踩到固定位置，发动机转速和汽车时速保持不变。

因为此时变速箱在最高档，因此发动机负载相对还是比较大的，我们假设此时发动机负载在50%，发动机转速在1500转。

根据上面的第二张图，每功率油耗是0.58。

这是绝大多数驾驶者的巡航方式。

如果有一个新手驾驶员采取低档位（即低负载）高转速的定速巡航方式，假设其发动机负载为25%，转速为2500转，那么同样地从第二张图中我们能够查到其每公里油耗达到了0.75，远远高于之前的0.58，也就是费油了。

现在的问题是，最高档位加低转速的定速巡航真的是最省油的方式么？答案是否定的。

从第二张图中可以看到，50%负载1500转速条件绝不是发动机最佳的工作区域。

我们可以通过继续提高负载、提高转速来使发动机工作更有效率。

我们接着来看另外两种巡航方式。

（2）冲速+带档滑行巡航。

此种方式如下操作：变速箱始终维持在最高档位，驾驶者首先加速到时速115公里，然后放掉油门，让汽车自然减速到时速85公里，然后再踩油门达到115公里时速，这样反复操作。

为什么此种方式会更省油呢？因为当我们把车从85公里加速到115公里的过程中，发动机因为需要让车有个加速度，其负载要高于50%，我们假设此时负载达到了100%（只是假设，这样可以用图2解释），发动机平均转速仍然维持在1500转，通过图2我们查得此时的每功率油耗为0.49，小于采取定速巡航方式的0.58，达到了省油的目的。

（3）冲速+空档滑行巡航。

此方式与（2）类似，只是在滑行过程中把档位挂到空档，需要加速时再挂入最高档踩油门。

发动机在工作时候的每功率油耗同样为0.49，比第（1）种方式省油。

那么第(2)种方式和第（3）种方式究竟有何区别呢？在第（2）种方式下，因为发动机与轮胎因为挂档而相连，发动机会做负功（主要是在泵送损耗）加快减慢车速从而减少车速从115公里到85公里过程中的滑行距离，但好处是油泵在带档滑行过程中停止像发动机送油（即此时油耗为绝对0值）。

在第（3）种方式下，发动机不会做负功（没有泵送损耗），因此汽车在从时速115到85的过程中可以滑行更长的距离，但代价是油泵会向发动机供油以维持其800转的怠速状态（即此时油耗为怠速油耗）。

加分减分
第(2)种方式：发动机0耗油发动机做负功加快车速的减慢，减少滑行距离
第(3)种方式：发动机不做负功，滑行距离更长发动机需要用油维持怠速状态
根据绝大多数节油爱好者的实验来看，综合效果上，第(3)种巡航方式要比第(2)种巡航方式更加省油。

因此结论就是在所有3种巡航方式中，第（3）种方式：冲速+空档滑行巡航最为省油。

（有些极端爱好者会在采取第(3)种方式空档滑行的同时中让发动机熄火彻底消除发动机的怠速油损，但本人强烈不推荐此种危险驾驶方式，因为对一般技术驾驶员来说会有刹车和方向盘会失灵失控的风险，在此不作深入讨论。

）
最后说说减速阶段。

非常明显，在提前预判条件下，挂档滑行减速是最省油也是最安全的。

因为此时发动机没有任何燃油损耗。

所有动能都转化成无法避免的轮胎滑动摩擦和空气阻力。

（要是有电池组就更好了，还能变成电能）。

此过程中因为有了提前预判，驾驶者车辆与前车距离也肯定足够大，减少追尾风险。

再贴一张燃油发动机化学能损耗流向图（来自维基百科）用以说明提前预判减少无谓刹车对提高节油驾驶的重要性。

从图5中我们看到在城市工况下，因为人类目前科技的局限性，汽油中100%的化学能中只有13%被转化成了能够用在轮胎上的动能，而这当中又有6%被我们日常驾驶中的刹车给损耗了（悲催吧）。

这可不是100中的6，相对于在轮胎上的动能，这可是仅剩的13当中的6！刹车损耗达到了6%/13%=45%！！因此做提前预判减少不必要刹车是节油的一条很有效的途径。

Fuel：燃油
standby：怠速消耗
Engine：引擎发动机
Engiine loss: 引擎损耗
accessories: 车内配件
Drivetrain：传动系统
Drivetrain Loss：传动损耗
Aerodynamic：风阻损耗
Rolling: 轮胎与地面滚动摩擦损耗
Braking：刹车损耗
Urban Driving：城市工况
Highway Driving: 高速工况
图5
我们从发动机的能效原理出发来谈了节油开车的可行方式。

当然对于节油开车本身来说，还有很多其他技巧可以讨论，但这以超出此贴的范围。

各位坛友有什么新点子欢迎讨论。