个人拙见,目前的回答都不够理想。

就从汽车工程师加汽车爱好者的角度来说吧,控制和数学的角度简单说一下。

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问题的关键就在这张发动机特性图上,纵轴动力,横轴转速,等高线效率,且均normalized,

我们都知道发动机尤其是汽油机的问题之一就是匀速行驶的时候效率低,在图上表示就是,比如2.0L的自然吸气发动机,在80km/h匀速行驶,效率可能在比如0.2(橘红色叉)甚至更低,

深踩油门带来的好处就是,效率会变高,但是也是有若干代价的,所以就看这两点博弈的净结果。

比如考虑匀速80km/h和深踩油门之后再滑行让速度在75-85km/h之间波动但保持平均速度80km/h(两者策略均始终保持最高档位),如下图所示,前者橘红色直线,后者蓝色曲线,

对于代价:

  • 在能耗端的滚阻上,蓝线和橘黄色线阻力功的积分是一样的,都是滚阻乘以距离,同样一段路距离显然一样,而滚阻因为只是重量的函数所以也不变
  • 在能耗端的空阻上,蓝线会比橘黄色的空阻更高,因为空气阻力 F_{a}=\frac{1}{2}\ * \rho_{a}\ * A_{f}*C_{d}*v^2 ,可以证明,如果保持相同的平均速度,蓝线的阻力功对距离的积分一定会更高,其实本质上就是高赞回答说的“凸”,也就是说只要速度偏离平均速度波动,空气阻力的阻力功就会更高(其实很好理解,就是a^2+a^2一定小于(a+b)^2+(a-b)^2,如果b大于0,即多了个2b^2,空阻随速度的变化就是这个离散例子的连续形式)

对于效率的提升:

以上空阻的提升看上去是“提升”了,实际中也确实“提升”了,但是这个使得总阻力功提升的幅度其实很小,因为速度波动范围比较小,即80km/h上下波动5-10km/h就差不多了,速度的小幅波动变化导致空阻的变化其实不大(2b^2相对2a^2没多少因为b比a小很多),又因为70-80km/h空阻和滚阻基本上是平分秋色的,各占50%左右,这就使得传导到总量上其这点儿影响还得减一半,实际总量的变化绝不会超过5%。但是,踩油门再滑行的策略,效率高的可不止5%,至少乍一看看起来是翻着倍(或者至少百分之几十,比如0.2到0.33)上去的,如下如所示,

(注:我们保持同一档位,又因为最高档且速度波动范围小,故可以近似为某一特定转速)

虽然,这个事情也是有一些成本的,因为上图这个效率图是稳态情况下发动机的表现,瞬态而言还是会有一些波动的,比如空燃比上,所以这里面你效率的提升还得打个折扣,效率会比我展示的提升(0.2到0.33)的稍微少一些,还有如果踩到全油门一般还会加浓,这个效率也会下去,但是即使如此,宏观上看,输出端的效率肯定还是高了的,这是毋庸置疑的。

所以问题的关键就是,深踩油门这种策略和匀速比,导致你能耗端的需求轻微上升,但是效率可以比较大幅上升(但考虑加浓和瞬态带来的损失)的情况下,谁变化的比例更大?

这个东西(P&G)是否能省油本质上是由什么决定呢?所有人都没有说到重点。

发动机排量。

为什么?问题其实很简单。

如果考虑一辆家用车,你让他80km/h匀速行驶,你现在装的是2.0L的自然吸气发动机,发动机工况在这儿,

如果一样的车,你换一个6.2V8的自然吸气,那么相同转速输出同样的扭矩,他的工况点就在这儿,

也就是说,排量越大,匀速行驶的时候效率越低,这也就导致如果使用深踩油门然后滑行的策略,能够有更低的油耗,因为你匀速行驶的起始对比油耗“更高”。

也可以等价滴说,因为你P&G都是在接近最大效率的范畴,这个其实没啥能做的,主要就是看匀速的时候效率有“多低”来决定你P&G到底能不能省油,在扣掉瞬态和加浓损失的情况下。

为什么我对这个事儿这么轻车熟路?因为很长一段时间我被自己给忽悠了。

我最开始上本科的时候,看到了这张图,就觉得自己懂了别人不懂的,牛逼,

啊哈,如果匀速效率那么低,如果全油门效率会高不少,那我肯定是踩全油门然后滑行省油啊,

但这么开了一段时间我发现油耗好像并没有太低,有的时候还高一些。现在回看,事情其实很简单了,因为我开的是1.6L的自然吸气的车,这也就导致其实上图这个橘红色的叉甚至都没这么往下,甚至还要比上图的往上。如果考虑那车155NM的最大扭矩,80km/h在发动机端大约需要8Kw,在1500rpm就是50NM,那其实就是大概下图绿叉这个位置(1/3的负荷),

那么这个效率可就不低了其实(比如25%),再加上我经常就是踩地板油(固定档位的比如最高档),ECU是妥妥地要加浓的,再考虑瞬态的一些损失,还真不一定省油,说白了就是发动机排量小,匀速的时候发动机负荷已经不低了,效率虽然不算高但是也不低了,折腾到全油门区域不值当,提升的那一点儿效率都被瞬态和加浓给吃掉了。

但是后来我工作里开的AMG比较多,虽然那时候6.2的M156(老C63)也没多少车了,开的主要都是5.5t的M157,但是即使如此,这个排量还是够大的,毋庸置疑,相同平均速度下,都是深踩(当然最好不要到W.O.T)油门然后滑行省油,虽然这样在车上这么粗略地测试很不严谨,因为有各种变量,但是足够可以说明大的趋势和方向,这就够了。

所以 @何先生 从标定的角度说的问题非常重要,确实会在瞬态让油耗升高,但是除此之外,我更想表达的是从车的角度上,还可以站在更大的角度看问题,就是在这个问题里,排量是宏观上P&G是否能省油的一介因素,太低我不敢说,但是对于多数车从5.0往上基本上P&G是肯定省油的,因为part load的效率实在太低了(考虑1.6自吸,50NM就是1/3的负荷,6.2的话50NM就是不到1/10的负荷),其实我们只需要准确的发动机效率图还要车辆特性,就能找到每辆车在大约什么排量用P&G更省油,在每一个特定速度下(上文举例就是80km/h),而这种特点也是发动机作为动力系统的根深蒂固的特性之一,即在动力和效率之间艰难的调和性,在获得更大动力的同时匀速的效率就必须要极大地降低。

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所以,做个总结吧,省不省油要看排量。有的人可能还真可以为了省这一点儿油去折腾自己,不过对于大多数人,这种省油的技巧是无福消瘦的了。

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PS:关于高赞的回答,让我想起了我这个专业的人的一贯作风,搞控制和数学的人都喜欢建模然后优化,然后大家其实是不可能说我们错的,因为从理论上就不可能,特别是一些能够找到explicit solution的时候,这个时候这个modelling就很牛逼了,因为大家已经相信了你的validity。高赞的这个电动车虽然很牵强,有很强的我们专业人的烙印(尬建模),但是至少solution很完美,这就不说了。但是后面关于发动机论述实在是狗屁不通,虽然我知道从外人看他说的话基本上没有一句是错的,而且还很有道理,但是从他引用的论文和一些对发动机常识的描述来看,他真的是完全不懂自己在说什么,那几个论文除了名字上看起来有一些P&G可以优化油耗的意思之外,其中的内容和题主问的东西可是半毛钱关系都没有的,只不过把相似的结论借来说了下,嗯,可以优化,还有关于标定的话更是笑掉大牙,一句发动机是靠标定的,热力学公式无法计算彻底暴露了智商,合着电机是不标定就能用的?事实是,两者均可以用first principle建模,调整参数的calibration也就是标定两者也都必须有,实际中才能用,只不过你不知道发动机的model而已。

我只是为他感到惋惜,不知道清华的博士是不是都像这位一样喜欢哗众取宠,这么爱对自己不懂的事情指点江山,如果在讲完电动车赶紧打住,我也就点赞了呢。

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以上为原回答,一天后加:

额外说明1:回答中使用的不是发动机扭矩-转速图,是MEP-MPS图,是比扭矩-转速更能表达发动机本质特性的特性图,其囊括的是所有不同排量/不同转速偏向的发动机的所有情况。世界上任何发动机的扭矩-转速图都是这个MEP-MPS图的一种特殊情况。

额外说明2:以上例子里我举的是确定车辆固定平均速度下,两种策略的对比,我们定性地知道结论是排量越大,用P&G越容易省油。for the sake of completeness,运用同样的逻辑,我们还可以确定,对于确定车辆和确定发动机,平均速度越低,用P&G策略越容易省油,因为需要的功率越低(也就导致发动机效率越低),事情的本质就是,要看作基准比较的工况点发动机的效率到底有“多低”,越低,则PG越容易省油。额外说明2可以理解为对原回答的二维情况扩充,至此这个考虑(P&G是否节油)应该是全面且完整的了。

(注:匀速功率到底有多低和定量的P&G省油的分析(二维的),我会在近期找机会添加)

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:苏黎世贝勒爷

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