我對這個問題很感興趣,可是我也是覺得只有引擎設計師才能知道完整的解答。無論真理如何,手上剛好有擁有2個1300級的汽機車,可以稍微對照一下,好吧,就來認真一次吧。汽車 機車車型 march K11 2000年版 XJR1300 2001車重 930KG(空車) 230KG車寬*高 1.585*1.425 0.775*1.115冷卻 水冷 氣冷排氣量 1348 1250汽缸 4 4每缸汽門 4 4汽缸 72.0×82.8mm(內徑/行程) 79.0 x 63.8 mm(內徑/行程)壓縮比 9.5 9.7馬力 63kW(85PS)/6000rpm 107.00 HP (78.1 kW)) @ 8000 RPM扭力 120N-m(12.2kg-m)/4000rpm 100.00 Nm (10.2 kgf-m or 73.8 ft.lbs) @ 6000 RPM供油系統 EGI(ECCS) 化油器排檔 4速自排 5MT一檔 2.861 2.857二檔 1.562 2三檔 1.000 1.571四檔 0.697 1.292五檔 1.115終傳 3.827 2.235油耗 16(日規測試值)實際市區12高速14 15(市區) 16.5~17(快速路) KM/L馬力重量比 0.067742 0.3395652(比汽車大5.08倍)從以上油耗來看,應該就是樓主的疑問了,明明馬力小,重量差了4倍的汽車,怎麼油耗也沒差到哪去?回歸到基本的物理:車重、風阻與行駛條件的差距,這些影響又是為何呢?這裡我加入了FJR一併比較。先不管載了多少人,就當作是幽靈車,只考慮車子自己的體重來試算一下:xjr march fjr車重KG 230 930 280車重NT 2254 9114 2744車速km/h 100 100 100車速m/sec 27.77777778 27.77777778 27.77777778ηm(動力傳動效率) 0.85 0.85 0.85ur(滾動係數) 0.0068 0.0068 0.0068cd(風阻係數) 0.75 0.35 0.65ρ(空氣密度@15度1 atm) 0.125 0.125 0.125g(空氣重力加速度) 10 10 10A(投影面積M^2) 1.1375 2.2586 1.1375Rr(滾動阻力) 15.3272 61.9752 18.6592Ra(空氣阻力) 411.4221644 381.2258873 356.5658758Rout(平路定速阻力) 426.7493644 443.2010873 375.2250758Pe(W,平路定速馬力) 13946.05766 14483.69566 12262.25738Pe(HP,平路定速馬力)18.69444726 19.41514164 16.43734233P汽車/P機車 1.038551 1.181161這是第一個結果,當車輛都是在100km/h定速無上下坡行駛時,車輛重的需要更大的power(以下簡稱P),風阻大的也是,所以沒整流罩的XJR在空氣阻力上就比較吃虧,但機車原則上還是比汽車吃香,只是差距似乎也不是那麼大,你會發現汽車似乎只比機車多一些些而已,當然P吃的接近,油吃的當然也很接近,這就是當小汽車跑高速公路很吃香的原因,因為體重不是問題啦。接下來考慮加速到100km/h,加速度為0~100km/h用20秒完成來設定。加速度(m/sec^2)0~100km/h@20sec 1.388888889 1.388888889 1.388888889δ(重量增加率高速0.08、低速0.07) 0.07 0.07 0.07Rac(慣性阻力) 341.8055556 1382.083333 416.1111111Rout(平路加速阻力) 768.5549199 1825.284421 791.3361869Pe(W,平路加速) 25116.17385 59649.81767 25860.6597Pe(HP,平路加速) 33.66779337 79.95954111 34.66576368P汽車/P機車 2.375 2.3065以上是第二組結果,這裡汽車就必須吃很多油了,因為要80HP才能達成這樣的加速值,march的能力應該已經榨到極限了,不過開或騎車應不可能一直都處於這種狀態(當然有些人就是愛催催煞煞),一定有幾乎定速的時候,否則油將會吃的超兇,這裡比較有趣的是,比起定速的狀態,加速絕對是油耗的敏感因子,且同條件下汽車耗能已經是機車的兩倍多,,所以開車過程只要是儘量順、縮短加減速的總時間,乘上去P所消耗的能量就少。從而也就可以解釋為何我開車的油耗數字還不至於很難看的原因,通常在市區開車,0~60km/h 花6秒換到3檔算是很剛好的,畢竟還是不要被叭嘛,此時加速度約2.7777m/sec^2就是等於用10秒加速0~100km/h,當然催太大結果還不是得停車?適度的速度就好了,6秒後其餘的時間就放鬆油門定速來進入上一個狀態,所以P大的時間短,P少的時間長當然油也就吃的少囉,這也可以呼應一開始油耗實際比較的結果,march也只比XJR油耗少個3L/km其實是可以理解的。另外這個模擬有個新發現是:有無整流罩的差距似乎還不明顯,因為速度還不夠快。再來是斜坡加速,三種車都爬2度(坡度3.5%)的坡,還要加速至100km/h。θ(斜坡角度) 2 2 2Rc(斜坡阻力) 78.66346557 318.0740129 95.76421895Rout(爬坡加速阻力) 847.2183855 2143.358434 887.1004058Pe(W,爬坡加速) 27686.87534 70044.39326 28990.20934Pe(HP,爬坡加速) 37.11377392 93.89328855 38.86087043P汽車/P機車 2.53 2.416上面模擬的結果顯示,機車都還游刃有餘,但汽車已經超過引擎的能力(march只有85HP),所以應該是沒辦法用這樣的加速度來爬坡的,這個設定是最嚴苛的,汽車跟機車的P更是比平路加速又拉開了一些,當然也將更吃油,對油耗更敏感,不過有坡度的加速跟平坦加速之間,似乎並沒有呈現倍數般的成長,只有小數點下有變化而已,即便是像林口三義坡般5%上下的坡度,倍數仍然也是2.596跟2.462,證明了最耗能的時機,其實就是起步、堵轉的狀態,外帶看看有沒有坡度,如果右手抽筋,想加速的越快,當然就是更耗能囉。以上的參數設定我能接近的儘量接近,使用原廠或找得到的值,當然結果出來總是有誤差,能表現物理上的現象就好了,不用太過計較精準啦。除了基礎的物理條件外,其實還有我們不太能理解的部分:引擎設計不同產生的效率差異。若排氣量相仿的機車,四缸噴射水冷車跟氣冷化油車有甚麼差異呢?我曾經多次租過FJR,也算是FJR的愛好者,FJR在台3跟快速道路上跑很容易有17以上的表現,如果定速90~100搞不好還可以超20,以我個人的用車習慣都是順暢不拉轉的,騎乘兩種車習慣應一致,從結果得知,FJR就是比化油XJR好,雖然FJR多了整流罩,CD值有差,FJR又比較重,但不可否認引擎冷卻跟供油系統設計,對油耗存在著關聯性。再回到汽機車Mrach跟XJR的比較,這兩者雖可說是同年代的車種,同是4缸16閥,但冷卻跟供油系統則是跨世代的差別,同樣也會影響引擎效率的表現,有關此部分所產生的效率差距,或許可以粗略的計入ηm中,不過,我覺得是否真的可以這麼做還是要更嚴謹的證明,因為從個人經驗上,感覺效率會伴隨著溫度、引擎轉速而變化,並不是一件單純的事情,搞不好ηm=f(T,rpm...)或者[ηm]=[T ,rpm][Pin][Pout]^-1,由於小弟非科班生,也沒有拜讀過甚麼經典的paper,就不要再獻醜了。如果我上面的假設就單位時間來看是合理的話,其實,就不用頭痛了,有關引擎設計對效率的影響再怎樣還是比不上操作條件的差異。因為假設XJR只有70%水冷車的效率時(除效率外,其餘條件不變):xjr march fjr車速m/sec 27.77777778 27.77777778 27.77777778ηm(動力傳動效率) 0.6 0.85 0.85Rr(滾動阻力) 15.3272 61.9752 18.6592Ra(空氣阻力) 411.4221644 381.2258873 356.5658758Rout(平路定速阻力) 426.7493644 443.2010873 375.2250758Pe(平路定速馬力) 19756.91502 14483.69566 12262.25738HP(平路定速馬力) 26.48380029 19.41514164 16.43734233P(汽車/機車) 0.733095003 1.181160631定速下XJR比march多消耗7HP,原本是少1HP。Rac(慣性阻力) 341.8055556 1382.083333 416.1111111Rout(平路加速阻力) 768.5549199 1825.284421 791.3361869Pe(平路加速) 35581.24629 59649.81767 25860.6597HP(平路加速) 47.69604061 79.95954111 34.66576368P(汽車/機車) 1.676439807 2.306585306可是起步加速下,就算效率下修,比起定速下,仍然是近2倍增(XJR 26.48→47.69HP 1.8倍; march 19.415→79.95 4.12倍; FJR 16.437→34.6657 2.11倍)θ(斜坡角度) 2 2 2Rc(斜坡阻力) 78.66346557 318.0740129 95.76421895Rout(爬坡加速) 847.2183855 2143.358434 887.1004058Pe(爬坡加速) 39223.0734 70044.39326 28990.20934HP(爬坡加速) 52.57784638 93.89328855 38.86087043P(汽車/機車) 1.785795635 2.416139616更嚴苛的條件上坡起步(XJR 26.48→52.577HP 1.98倍; march 19.415→93.893 4.83倍;FJR 16.437→38.86 2.36倍)引擎再怎麼效率好或是壞,還是比不過少起步、多定速啊,汽機車都一樣。老話一句,決定在右手啊。當然,效率高的引擎的確有優勢,可以相同操作條件下降低不少能耗,不過再強的引擎,還是比不上抽筋的右手啊。終於差不多了,歡迎討論指正。
爬文無意間看到這篇文章,小弟也有個疑問...如果以ZX10R這種已經很爆力的公升級重車來說排氣量998cc,馬力峰值可達到209匹/13000rpm,但考慮其車體重量馬力209匹應該是在濕重201公斤的狀況下測試出來的而再拿隨便一台車TOYOTA的VIOS來說,排氣量1497cc,馬力最大約109匹/6000rpm但其車體重量有1065公斤,這意味著VIOS的引擎若在車子總重1065公斤的情況下能夠有109匹的馬力輸出我比較好奇的是...ZX10R猛歸猛,但按照馬力重量比來說的話,若他的車重設定到跟VIOS一樣1065公斤,成為原本的5倍的話,那馬力不就只剩下本來的五分之一而已...同理若VIOS的車重能設定到像ZX10R一樣濕重只有201公斤的話,那表示其馬力可變成109*5=545匹按照這樣來說,排氣量只比ZX10R多快500cc而已,但他的馬力卻多了2.5倍所以...為何汽車的引擎能夠在差距不大的排氣量下跑出更大的動力呢? 而且轉速還設定的比較低而且按照重量比例來說,汽車確實比重機省油,動力輸出比例也更佳是否重機的引擎設計應該要比照汽車才是...?