最省油档位：车速50公里/小时，这个挡位最省油

Question

如题所述

Answer 1

前几天有网友提出了这样一个问题：他的车是6速手动变速箱，想知道在时速50公里/小时的情况下应该挂哪个挡最省油。我觉得这个问题很有必要讨论一下，因为日常行车中时速50公里/小时是很常用的速度，这时候如果能选择合适的档位确实能降低汽车的油耗。所以我们今天就来深入讨论一下这个问题。
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先把结论放出来：对于绝大多数家用车来说，只要不超载、道路平整且没有上坡，那么在时速50-60这段区间内都是能让发动机正常运行的最高档位最省油。也就是说只要不拖挡，档位越高越省油。所以那位网友的问题答案也很明显：挂6挡低转速行驶最省油。
下面我们就来一步步说明这个问题
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上面就是一张BSFC图，BSFC图是什么意思呢？我们可以这样简单理解：工程师把发动机放在台架上，让发动机在不同的转速、油门开度下运行，同时测量每种情况下发动机输出扭矩和燃油消耗率。把这些数据用一个表格表示出来，这个表就是BSFC图。发动机的每种工作状态都可以在这张图中找到。
图看起来很复杂，但是这并不影响我们去学习它。只要弄明白等功率线和等油耗线就够了。下面咱们就先来看看这个图是什么意思。
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图中左侧纵向代表发动机输出扭矩（这个图中并没有直接显示为扭矩，而是用气缸压力来表示，但都是用来表示活塞对外推力的数值），横向代表发动机转速，右侧纵向代表发动机输出功率。图中还有很多曲线，主要有等油耗线和等功率线。等油耗线指的是这一条线上各个点处所代表的发动机工况下燃油消耗率相同。比如上图中三个红点表示发动机在1500转，中低扭矩输出；2000转，中低扭矩输出以及3000转大扭矩输出状态下做同样的功所消耗的燃油是相同的。都是260g/kwh。
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而等功率线代表这条线上各个点所对应的工况下发动机都能输出相同的功率。比如上图横贯表格左右的那些斜线就是等功率线。其中最下面那条紫色等功率线上三个红点位置分别代表发动机1000转中扭矩、2000转中低扭矩和3000转低扭矩工况，而这三种工况下发动机输出的功率是相同的。我们都知道汽车匀速行驶时发动机输出功率可以看做是恒定的。而且根据公式P=FV（P表示功率，F表示受力，V表示速度）可知，汽车匀速行驶的状态下车速相同那么发动机输出功率也相同。所以我们可以想象成这种状态，左边第一个红点处代表高挡低转速行驶，比如5挡1500转。第二个红点代表中挡中转速行驶，比如4挡2000转。而第三个红点代表低挡位高转速行驶，比如3挡3000转。
熟悉了BSFC图以后我们就可以来分析一下时速50公里/小时的状态下到底哪个挡位更省油了。首先根据查到的数据，普通家用轿车以50公里/小时的速度匀速行驶时大概需要5KW的功率。也就是说发动机输出5KW的功率就能维持车辆以50公里/小时的速度匀速行驶了。然后我们在BSFC图中试着找一下5kw的等功率线。
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上图中我已经把5kw的等功率线给标出来了，就是图中那条红线。其中各点对应的发动机工况和燃油消耗率如下所示：
A点：1000转、55牛米、燃油消耗率275g/kwh
B点：1500转、39牛米、燃油消耗率300g/kwh
C点：2000转、22牛米、燃油消耗率400g/kwh
D点：3000转、18牛米、燃油消耗率650g/kwh
对比之下肯定是A工况更省油，因为其燃油消耗率最低了。同时你有没有发现这样一个问题，这各个工况点是否像极了同样车速下不同挡位运行的状态呢？
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没错，就是这个意思。A点相当于汽车以6挡运行，B点相当于5挡运行、C点相当于4挡运行、D点相当于3挡运行。而这几种状态下很明显是A点燃油消耗率最低，也就是高挡位低转速状态下油耗最低。而且对于大多数家用车来说时速50公里/小时的速度下基本上都是最高挡位最省油。因为时速50公里/小时运行时所需要的功率非常小，而发动机小功率输出状态下转速越低燃油消耗率越低。
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比如上图，5kw等功率线在高转速区间几乎是水平的，而且此处的等油耗线也是几乎水平的，只有在C 点开始等功率线才开始向上走，同时燃油消耗率也随之下降了。其实原因很简单，因为小功率输出时节气门开度特别小，发动机吸气的阻力很大，转速低一些可以减少泵气损失，提高热效率。而转速太高的话泵气损失太严重。这时候大家可以做个很简单的小测试：先用手把鼻子用力捂住，能让你呼吸困难的那种程度。然后开始做不同的工况，低转速大扭矩输出相当于你缓慢的深呼吸，怎么样？是不是没觉得憋气？虽然鼻子被捂住了但是慢慢深呼吸还是可以吸入大量空气的，并不觉得缺氧。然后我们再进行低扭矩高转速：手还用力捂着鼻子，然后你快速用力短促呼吸，呼吸、呼吸、、、、感觉如何？是不是有种窒息感？这就模拟了小功率输出状态下发动机的泵气损失。
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然后我们再来看这张图，此时发动机输出功率在20kw左右，一辆A级车以100公里/小时的速度运行时大概需要20kw的功率。我们来看看此时哪个档位省油。同样先找出等功率线，然后找出不同档位的工况点。这里我们以6挡2000转、5挡2500转、4挡3000转、3挡4500转为例。可以看出仍然是6挡油耗最低，为什么呢？因为图中这台发动机最大输出功率为130kw，而此时只用到了20kw，相对于发动机来说还是小功率输出状态，所以仍然是低转速油耗有优势。但是我们也可以看到，图中绿色的两个工况点燃油消耗率更低，所以这个发动机如果能匹配个CVT变速箱或者多一个高速挡，刚好匹配该工况那么油耗就能再低一些了。
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那有没有高转速区间运行省油的工况呢？肯定有。比如这张图我又给改了一下。我们把车速提高到160公里/小时，这时候假设需要发动机输出50kw功率。然后我们看图，情况已经发生变化了，此时6挡对应的工况点燃油消耗率是240g/kwh，而5挡对应的燃油消耗率反而变低了，为230g/kwh。很明显此时用5挡拉高转速跑更省油。
所以我认为对于普通家用车来说平时大多数时间都是运行在低转速小功率的输出状态下，这时候还是低转速高挡位省油。当然了前提是发动机不能拖挡，否则省下的油钱还不够修车。
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