摘要：冷空調系統運行原理，暖空調系統運行原理，壓縮機功率與怠速油耗，功率損耗對行駛性能與油耗的影響。汽車開空調會不會影響發動機的耗油量，這一問題不宜輕言定論。因為冷暖空調系統的運行原理各不相同，是否會增加功耗的答案也絕對不一致；而即使會增加油耗也沒有統一的標準，因為油耗的升高是因為動力需求的提升，動力儲備的差值會有很大的影響。本篇分為四節解析這一問題，想成為「老司機」就耐心讀一讀吧。
01冷空調系統_油耗會升高
冷空氣是不會自然出現的，空調製冷系統是讓「暖風變冷風」，如何實現呢？——基礎可參考熱力學第二定律：低溫物體會吸收熱能，或者說熱能會從高溫物體或環境中無序傳導至低溫物體。知識點：空調系統需要「製冷劑」，目前通用原料為【四氟乙烷】。這種物質的沸點為﹣26.2℃（攝氏度），在絕大多數區域的冬季都會沸騰為氣態。製冷劑會貯存在壓縮機與管路內，實現製冷的基礎是先行為蒸發器降溫，方式可參考下圖。
四氟乙烷形態變化流程：壓縮機輸出動力推動製冷劑開始流動，首先流動到冷凝器降溫，隨即到乾燥感脫水；在達到膨脹閥時通過壓力調節成為超低溫的液態，最終送到蒸發器——蒸發器的溫度會始終在零攝氏度以上，是遠超四氟乙烷沸點的。結果則會是製冷劑遜色的沸騰！而沸騰的本質是蒸發，蒸發是要吸收熱能的——吸收的是蒸發器殼體的溫度，也就是殼體降溫了。此時通過鼓風機將熱空氣吹過相對的低溫蒸發器，再利用蒸發器吸收空氣中的熱能為空氣降溫，送入車內後就是冷風了，說白了製冷就是「兩次蒸發吸熱」，製冷劑吸熱、蒸發器吸熱。
重點：由於四氟乙烷在低溫環境中也會是氣態，將其壓縮貯存在冷空調管路內需要很高的壓力。那麼驅動製冷劑流動也就需要很高的壓力，壓縮機輸出的功率會高達【4kw】左右才能滿足有效驅動；而壓縮機本身是沒有動力的，其動力來自帶輪的運轉使得機體產生驅動力，帶動帶輪運轉的是發動機的曲軸！也就是說壓縮機消耗的是發動機的動力，油耗的升高則是必然的結果了。
02熱空調系統_不影響油耗
低溫環境中同樣不會平白無故的出現暖風，但是別忘記燃油動力汽車裝備的發動機類型為【往復循環式·內燃式熱機】。這種機器是依靠燃燒燃油產生熱能，再將熱能轉化為機械能的化學發動機，這裡的關鍵詞為「熱能」。有金屬材料打造的內燃機有「熱飽和極限」，說白了就是金屬材料只能吸收一定程度的熱能，達到極限後就會讓發動機材料熔化。
為了不讓發動機熔化報廢就得讓機器恆定在相對低的溫度標準，實現的方式主要為防凍冷卻液·水循環散熱系統，其原理同樣是「兩次吸熱」：冷卻液流動到缸蓋時吸收機體材料的熱能，流動到不斷被風冷降溫的前置散熱水箱則會被水箱吸熱而降溫，隨即再次流動到缸蓋——周而復始，概念參考下圖。
知識點：防凍冷卻液即使以上述方式循環散熱為發動機恆溫，其理論上溫度會在90~120℃之間，是不是很高的標準呢？——這些「熱水」是很有價值的，其功能不僅能用於恆溫，同時可以引出一條管路實現【水暖空調】。概念為高溫防凍冷卻液經過特殊管路流動外加的一組「暖風小水箱裡」（前提為打開熱空氣·調整溫度後才會流動），利用「熱水」加熱暖風水箱，之後通過鼓風機將冷空氣吹過高溫水箱，利用空氣吸熱的原理使其升溫，送入車內就是「暖風」嘍。
說明：防凍冷卻液的「熱力」不用做暖風空調加溫，汽車的油耗不會升高；通過水泵加大冷卻液的流動範圍其實也不會增加油耗，因為水泵是利用電力驅動的，包括鼓風機也是電驅。這些耗電設備的功耗不用擔心，因為原車的發電機是在啟動後全時運行，其額定功率會高達1300瓦左右，而這些設備共計幾十到幾百瓦的功率會對「發電冗餘」產生影響嗎？所以暖風系統不會增加油耗，包括正常使用車輛電子設備也不會增加耗油量的。
03壓縮機與怠速油耗
冷空調系統的動力源來自「壓縮機」，其額定功率約為4kw左右，相當於公式馬力5.5PS（匹）左右哦！「怠速」的概念：內燃機以最低噴油量與進氣量，燃燒產生熱能轉化為機械能，這些機械能能夠滿足機體的自運轉（不熄火）即可。機器的持續運轉可以讓操控車輛行駛時不用等待（無延遲），怠速說白了就是為提升用戶體驗，或者說是操作效率——關鍵詞：滿足自運轉。
內燃機運行時自身有很大的運行阻力，怠速輸出的動力（功率）就是要克服這些阻力。正常怠速標準約為800rpm（轉速），此時的輸出功率一般在6/8kw左右；那麼如果此時打開空調壓縮機同時不進行任何調整的話，結果1000%會讓發動機熄火——因為壓縮機的額定功率在4kw左右，開啟後就等於「運行阻力＝（6~8kw）＋4kw」，800轉指輸出6~8kw無法有效克服阻力，結果自然會被「拉停」。而為了實現正常的怠速，發動機就必須要提高轉速（進氣量）與噴油量，以多燃燒燃油產生更多熱能達到約4kw左右功率為代價實現，轉速約會升高到1200rpm左右。
04壓縮機與行駛油耗
綜上所述，壓縮機消耗的功率比較大，所以怠速時必須升高轉速補償動力才能不熄火。但是在行駛中的轉速本就很高，所以ECU在行駛中就不會主動升高轉速了，然而油耗還是會升高。原因：假設某1.5L-NA自然吸氣發動機在行駛中使用冷空調，其正常怠速轉速平均為2000rpm。發動機的最大功率為80kw，而此時只能輸出20kw左右的功率；那麼壓縮機佔用了4kw左右就等於讓動力降低了幾乎五分之一，輸出功率的降低等於車輛速度的下降，想要提高車速到合理標準就要「加大油門·提高轉速」——轉速越高發動機進氣量越大，固定空氣燃料比為14.7:1——進氣量大則噴油量大，簡而言之為壓縮機拖低了車輛的速度，為了提速就要多噴油，那麼會多多少呢？
普遍標準：排量越小的發動機油耗升高越多，同排量發動機自然吸氣技術比渦輪增壓技術升高程度大！原因是小排量發動機與自然吸氣技術的「最大扭矩」太小，壓縮機消耗的實際為曲軸輸出的轉矩（扭矩），扭矩×轉速÷9549×1.36＝馬力，所以扭矩被消耗就會導致車速下降。大致標準如下。
1.5/2.0-NA自吸機型，升高比例約為2L/100km左右。1.5/2.0-Turbo渦輪增壓，升高程度為1.5~1.0L/100km。2.0/3.0-NA自吸機型，升高程度相當於1.5/2.0T。2.0/3.0-Turbo渦輪增壓，升高程度可降低至≤1.0L/100km。總結：發動機的動力儲備越強，以中低速行駛時的輸出功率則會有更大的冗餘，說白了就是正常行駛的「轉速·動力」用不完，打開壓縮機不會讓性能與車速感覺有明顯變化，所以就不會下意識的加大油門。反之性能較弱的發動機就會因動力體驗與速度的明顯下降而加大油門，油耗就是這麼明顯升高的了。（參考下圖相同轉速標準的功率差值·相同功率標準的轉速差值就明白了）
編輯：天和Auto-汽車科學島
責編：天和MCN
歡迎轉發留言討論