摩托车排量仅有汽车的1/12,为什么油耗却有汽车的一半?

问题描述涉及两个知识点-摩托并非都费油

内容概述:

  1. 踏板摩托的无级变速器
  2. 自然吸气发动机的缺点
  3. 汽车的真实油耗

为何微型踏板摩托车的油耗会很高,与普通1.5L-NA(自然吸气)代步汽车相比,油耗甚至而接近⅓~½?这是个很有趣的问题。

踏板摩托一般是所有摩托中最轻盈的车型,但是耗油量却总是很高;然而这种摩托不应对比汽车,很多125cc的踏板车与500cc的跨骑车相比都还要费油一些,找到这个问题的原因才能找到准确的答案。



无级变速器

踏板摩托使用的变速器是CVT,而且是最原始的「皮带传动型」。这种机器发明于上世纪六十年代,由荷兰人范多明斯创造;打造无级变速器的初衷是降低自动挡汽车的消费门槛,说白了就是让车辆更便宜一些。

在汽车领域中的无级变速器被欧美车企淘汰,原因后文再说明;只有日系车企热衷于这种低成本的变速箱,并且通过各种手段的包装使其具备了节油、高效、平顺甚至高端等等标签,但是这些都是假的。真实的无级变速器传动损耗很大,而且耐用性也很差,因其传动原理为“滚动摩擦”。


所谓“无极”指没有固定齿轮比的前进挡,在限定的传动比范围内有无数个前进挡;运行原理是通过发动机驱动主动(动力)锥轮,通过皮带带动从动锥轮运转。从动轮的功能是将动力输出到车轮,换挡是通过两组锥轮夹角的同时变化而改变速比,通过皮带传递动力。

皮带传动依靠的是与锥轮之间的摩擦力,然而摩擦传动依靠的是物体表面分子的碰撞(相互作用);传动过程中会因为摩擦的特点而损耗掉很多动力,普通齿轮结构的变速箱可以低至5%以内,而CVT的损耗可以高达20%以上,损耗的是「扭矩」。


知识点:扭矩是单次做功输出的动力,功率指每分钟做功的能量总和,功率可以用马力来标注但需要乘以1.36。那么扭矩因无级变速器而损耗很多,降低的当然就是马力;马力减弱则车速降低,想要有合理的车速就得以拉升转速的方式进行提升,转速的概念是每分钟喷油做功(转化扭矩)的次数,四冲程用转速除二得出的数值就是次数了。

所以使用无级变速器的车辆普遍费油,因为正常驾驶只能提升转速进行提升;部分CVT汽车相较而言的油耗略低,原因无非是整备质量降低,且发动机排量更小而已。那么踏板摩托当然会有更高的耗油量,再加上自然吸气发动机则会更高。



NA的缺点

【自然吸气】是内燃机的一种进气系统,依靠的是发动机运行时产生的负压吸力,通过吸力从进气管路中吸入空气。然而负压力一定是转速越高则越强,吸入的空气量也才会越大;而喷油量是按照进气量以14.7:1的比例计算,在中低转速时的进气喷油量都会很小,但小到什么程度可能会出乎预料。

假设某踏板车的发动机排量为125cc,最大扭矩在5000转爆发;那么在5000转以内就都没有达到最大扭矩,其本质是该范围内的进气量完全没有达到125cc的标准,喷油量当然也是更小排量的标准。说白了就是标定排量的NA机型,在最大扭矩之前和之后的转速范围中,都是以更小排量喷油做功,扭矩小当然马力低。


摩托发动机是高转机型,最大扭矩往往来的很晚,不过NA机型的汽车也普遍在4000转以上;而踏板车的发动机排量基数又很小,想要获得合理的动力则需要拉升到最大扭矩的转速区间,高转速不久等于高油耗吗?

普通1.5L(1500cc排量)的汽车代步转速平均2500rpm,单次喷油做功的基数虽然大,但是比小排量踏板车以一倍高的喷油频率而言,油耗的差值确实是不会很大的。其次很多跨骑车用500cc的发动机,相同的巡航车速的转速也是可以低很多的——节油实际就是打个「排量差+转速差」,大排量等于更大的扭矩,所以大排量不见得更费油。



【涡轮增压】也是内燃机的一种进气系统,但是摩托车真不适合使用。增压器的本质是空气压缩机,通过运行中产生的尾气的高压气流驱动涡轮运转,涡轮带动进气道的叶轮转动,在负压吸气的进出上增压了正压进气(压气);同时涡轮还会把大团的空气压缩变小,小团空气中的氧分子数量增长,燃烧转化的扭矩就会大很多。

不论汽车还是摩托,其内燃机在燃烧燃油的过程中都做不到100%充分转化(烧尽);越接近充分转化的标准则扭矩越大,所以同样为2.0L的NA发动机有些最大扭矩低至200N·m,但TURBO机型可以高达400N·m,这是为什么呢?


燃烧的本质是燃油与氧气的氧化还原反应,在固定的时间内,越多的氧气与等量的燃油反应,燃烧的充分程度就会越高,说白了就是扭矩会越大。而扭矩大了则相同马力可以以更低的转速实现,这就是节油的基础,所以汽车中真正节油的一定是装备涡轮增压机的选项。

不过增压器的运行过程中会产生非常高的温度,动辄数百摄氏度不是外露的摩托发动机适合使用的;因为会很容易的烤糊骑士的腿,或者烤化汽车的装饰罩。所以摩托车只能用自然吸气发动机,想要达到理想的节油标准肯定不现实。



真实油耗

125cc-踏板摩托平均油耗可以达到2~3L/100km,这确实是个比较高的标准了,因为500cc的休旅车或街车也基本就在这个范围内了。所以很多人认为踏板车的油耗接近汽车,其实这也是错误的解读。

很多中小排量的汽车远没有想象中的节油,比仪表盘显示的油耗还要高一些;原因在于部分车辆的油量计算没有加入怠速耗油量,甚至存在数据篡改的问题。正常的1.5L-紧凑级汽车,平均油耗在8-9L/100km之间是比较真实的水平,当然从来不堵车倒是能够更低一些。≥2.0T的各类车型平均油耗会在10L/100km左右,SUV/MPV等车型会在10-15L之间,相比摩托还是费油很多的。

综上所述,选择代步摩托还是建议考虑跨骑车,踏板车唯一的优点是价格足够低,不过用车成本确实是偏高的;而且油箱总是很小,续航能力相当一般,此类车辆适合骑行技术比较差的司机用来代步。


汽车的理想选项则是涡轮增压动力,排量的标准建议如下。

  • 小微型车≤1.0T/1.5L
  • 紧凑级车≥1.5T
  • 中型轿车≥1.5T
  • 其他中型车≥2.0T
  • 高性能轿车≥2.0T

这是普通代步汽车驾驶体验良好的标准。至于摩托的排量标准没有太多可选项,满足代步和摩旅只需要≤250cc(0.25L),即使是ADV也足够了,因为车重相对低一些,在非铺装路面会更容易操控。巡航车的标准在≥500cc以上,至于公升级的机车不适合普通骑行爱好者,笨重的车身其实会很难控制。



编辑:天和Auto-汽车科学岛

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