发动机瞬态油耗为什么比稳态要高？
发动机在瞬态工况下的油耗，之所以会比稳态工况下更高，这背后涉及到一个复杂但又颇为有趣的物理和工程学原因。简单来说，瞬态工况是发动机在不断变化的工作状态，而稳态则是相对稳定的运行状态。就像一个人在跑步时消耗的能量肯定比坐着不动时多一样，发动机在需要快速响应、改变输出功率的时候，也会“更费油”。
咱们一点点拆解来看，这“费油”是怎么产生的。
1. 瞬态工况的本质：频繁调整与“不适应”
想象一下，你正平稳地开车，速度、档位、油门开度都保持相对稳定，这就是稳态工况。此时，发动机已经调整到一种比较“舒适”的运行模式，喷油量、点火时刻、进气量等都能与当前的负载很好地匹配，效率也相对较高。
但如果突然需要加速，比如从50公里/小时提速到80公里/小时，或者需要超车，发动机就需要快速响应。这就意味着：
油门开度增加，需要更多的燃油。 更大的油门开度代表着更强的动力需求，ECU（发动机电控单元）会迅速增加喷油量。但这个增加不是线性的，为了保证快速响应和足够的动力，ECU往往会倾向于“宁可多喷，不可不足”的策略。
进气量变化，气缸内的混合气浓度调整。 节气门突然打开，进气量瞬间增加，但在这个过程中，气缸内的燃油和空气混合均匀需要一定时间，可能存在短时间内混合气过浓的情况，导致燃烧不完全，浪费燃油。
点火时刻的动态调整。 发动机为了在不同转速和负荷下都获得最佳动力，点火时刻会不断地根据各种传感器信号进行实时调整。在瞬态工况下，这些调整会更加频繁和剧烈，有时候为了保证瞬间的爆发力，点火提前量可能并非最优，影响了燃烧效率。
2. 燃烧效率的“惰性”与“延迟”
发动机的燃烧过程，尤其是汽油发动机，是一个非常精细的过程。它需要空气和燃油按照一定比例（空燃比）混合，然后在恰当的时机被点燃，最终高效地燃烧。
混合气的形成与均匀度。 在稳态工况下，燃油喷射系统和进气系统已经形成了一个相对稳定且均匀的混合气。但在瞬态工况下，油门突然变化，燃油喷射量、喷射持续时间都需要快速调整。这个调整过程本身就存在一个“延迟”和“惯性”。比如，喷油嘴喷出的燃油需要时间雾化、与空气混合，然后才能进入燃烧室。这个过程的滞后性，可能导致在需要更多燃油的瞬间，实际进入燃烧室的燃油量未能立即跟上需求，或者混合气还没有充分均匀。
缸内燃烧过程的“不适应”。 即使有足够的燃油和空气，燃烧的效率也与很多因素相关，比如缸内温度、压力、混合气分布等。在瞬态工况下，这些参数都在快速变化，发动机还没有“适应”到新的工作点，燃烧可能就不如稳态时那么“彻底”，产生更多的未燃烧碳氢化合物（HC）等有害物质，这本身就是燃油的浪费。
3. 增压器（涡轮增压）的“响应滞后”
很多现代发动机都配备了涡轮增压器，用来提升动力。涡轮增压器通过利用废气驱动涡轮，再由涡轮带动压气机，从而增加进气量。
涡轮的迟滞（Turbo Lag）。 涡轮需要一定的废气流量才能达到足够高的转速来驱动压气机。在瞬态工况下，比如从低转速突然踩下油门，废气流量需要一段时间才能显著增加，涡轮才能开始“发力”，提供更大的增压压力。在这段“涡轮迟滞”的时间里，发动机的动力响应会比较慢，为了弥补这种不足，ECU可能会增加喷油量，导致油耗升高。
增压压力与空燃比的匹配。 即使涡轮开始工作，增压压力的稳定也需要过程。为了确保在增压压力升高时不会出现爆震，ECU会适当增加喷油量，维持一个相对富裕的混合气，这也会增加油耗。
4. 燃油经济性“保护”机制的失效
在稳态工况下，发动机控制系统会非常精细地管理空燃比，尽量使其接近理论空燃比（Stoichiometric），以达到最佳的燃油经济性和排放效果。
瞬态补偿。 然而，在瞬态工况下，为了保证动力输出和驾驶平顺性，ECU会介入一些“瞬态补偿”策略。例如，当油门开度突然增大时，会有一段“加速补偿”阶段，此时混合气会适当偏浓，以保证发动机不发生熄火或动力不足。即使在加速结束后，为了平顺性，也可能存在一个短暂的偏浓混合气阶段。
排放控制的权衡。 瞬态工况下，排放控制系统（如三元催化器）也需要时间来达到最佳工作温度和性能。为了确保在发动机工况剧烈变化时，排放不会超标，ECU可能会在混合气控制上有所保守，例如适当偏浓，以保护催化器。这种“过度保护”也会增加油耗。
5. 附件的额外负载
发动机在工作时，还需要驱动各种附件，比如水泵、发电机、空调压缩机等。在瞬态工况下，这些附件的负载也可能发生变化，比如空调系统为了应对驾驶舱温度快速升高，可能需要更高的压缩机转速，从而增加发动机的负荷，间接导致油耗上升。
总结一下，为什么瞬态油耗更高，就像是在说：
稳态工况就像是发动机在一个规律的生活节奏里，“吃”得有度，“做”得高效。
而瞬态工况，就像是这个人突然需要参加一个短跑比赛，或者从家里赶往一个重要的会议。他需要瞬间爆发力，需要加快脚步，这个过程中，可能会：
“狼吞虎咽”地摄入更多能量（增加喷油量）。
身体需要一段时间来“消化”和“配合”（混合气形成和燃烧的延迟）。
为了确保能及时到达，可能会“冒点风险”（点火时刻并非最优）。
某些“装备”（如涡轮增压器）需要“预热”或“启动”才能发挥最大作用（涡轮迟滞）。
为了避免“摔倒”或“出丑”（动力不足或排放超标），会采取一些“安全措施”，比如多准备一点“备用能量”。
所以，综合这些因素，发动机在需要频繁响应、快速调整、并且还受到各种“保护”和“装备”影响的瞬态工况下，其燃油经济性自然会比在稳定、舒适的稳态工况下要差一些，油耗也就相应地高了。这是为了换取更灵活、更强劲的动力响应，满足日常驾驶的需求。
咱们一点点拆解来看，这“费油”是怎么产生的。
1. 瞬态工况的本质：频繁调整与“不适应”
想象一下，你正平稳地开车，速度、档位、油门开度都保持相对稳定，这就是稳态工况。此时，发动机已经调整到一种比较“舒适”的运行模式，喷油量、点火时刻、进气量等都能与当前的负载很好地匹配，效率也相对较高。
但如果突然需要加速，比如从50公里/小时提速到80公里/小时，或者需要超车，发动机就需要快速响应。这就意味着：
油门开度增加，需要更多的燃油。 更大的油门开度代表着更强的动力需求，ECU（发动机电控单元）会迅速增加喷油量。但这个增加不是线性的，为了保证快速响应和足够的动力，ECU往往会倾向于“宁可多喷，不可不足”的策略。
进气量变化，气缸内的混合气浓度调整。 节气门突然打开，进气量瞬间增加，但在这个过程中，气缸内的燃油和空气混合均匀需要一定时间，可能存在短时间内混合气过浓的情况，导致燃烧不完全，浪费燃油。
点火时刻的动态调整。 发动机为了在不同转速和负荷下都获得最佳动力，点火时刻会不断地根据各种传感器信号进行实时调整。在瞬态工况下，这些调整会更加频繁和剧烈，有时候为了保证瞬间的爆发力，点火提前量可能并非最优，影响了燃烧效率。
2. 燃烧效率的“惰性”与“延迟”
发动机的燃烧过程，尤其是汽油发动机，是一个非常精细的过程。它需要空气和燃油按照一定比例（空燃比）混合，然后在恰当的时机被点燃，最终高效地燃烧。
混合气的形成与均匀度。 在稳态工况下，燃油喷射系统和进气系统已经形成了一个相对稳定且均匀的混合气。但在瞬态工况下，油门突然变化，燃油喷射量、喷射持续时间都需要快速调整。这个调整过程本身就存在一个“延迟”和“惯性”。比如，喷油嘴喷出的燃油需要时间雾化、与空气混合，然后才能进入燃烧室。这个过程的滞后性，可能导致在需要更多燃油的瞬间，实际进入燃烧室的燃油量未能立即跟上需求，或者混合气还没有充分均匀。
缸内燃烧过程的“不适应”。 即使有足够的燃油和空气，燃烧的效率也与很多因素相关，比如缸内温度、压力、混合气分布等。在瞬态工况下，这些参数都在快速变化，发动机还没有“适应”到新的工作点，燃烧可能就不如稳态时那么“彻底”，产生更多的未燃烧碳氢化合物（HC）等有害物质，这本身就是燃油的浪费。
3. 增压器（涡轮增压）的“响应滞后”
很多现代发动机都配备了涡轮增压器，用来提升动力。涡轮增压器通过利用废气驱动涡轮，再由涡轮带动压气机，从而增加进气量。
涡轮的迟滞（Turbo Lag）。 涡轮需要一定的废气流量才能达到足够高的转速来驱动压气机。在瞬态工况下，比如从低转速突然踩下油门，废气流量需要一段时间才能显著增加，涡轮才能开始“发力”，提供更大的增压压力。在这段“涡轮迟滞”的时间里，发动机的动力响应会比较慢，为了弥补这种不足，ECU可能会增加喷油量，导致油耗升高。
增压压力与空燃比的匹配。 即使涡轮开始工作，增压压力的稳定也需要过程。为了确保在增压压力升高时不会出现爆震，ECU会适当增加喷油量，维持一个相对富裕的混合气，这也会增加油耗。
4. 燃油经济性“保护”机制的失效
在稳态工况下，发动机控制系统会非常精细地管理空燃比，尽量使其接近理论空燃比（Stoichiometric），以达到最佳的燃油经济性和排放效果。
瞬态补偿。 然而，在瞬态工况下，为了保证动力输出和驾驶平顺性，ECU会介入一些“瞬态补偿”策略。例如，当油门开度突然增大时，会有一段“加速补偿”阶段，此时混合气会适当偏浓，以保证发动机不发生熄火或动力不足。即使在加速结束后，为了平顺性，也可能存在一个短暂的偏浓混合气阶段。
排放控制的权衡。 瞬态工况下，排放控制系统（如三元催化器）也需要时间来达到最佳工作温度和性能。为了确保在发动机工况剧烈变化时，排放不会超标，ECU可能会在混合气控制上有所保守，例如适当偏浓，以保护催化器。这种“过度保护”也会增加油耗。
5. 附件的额外负载
发动机在工作时，还需要驱动各种附件，比如水泵、发电机、空调压缩机等。在瞬态工况下，这些附件的负载也可能发生变化，比如空调系统为了应对驾驶舱温度快速升高，可能需要更高的压缩机转速，从而增加发动机的负荷，间接导致油耗上升。
总结一下，为什么瞬态油耗更高，就像是在说：
稳态工况就像是发动机在一个规律的生活节奏里，“吃”得有度，“做”得高效。
而瞬态工况，就像是这个人突然需要参加一个短跑比赛，或者从家里赶往一个重要的会议。他需要瞬间爆发力，需要加快脚步，这个过程中，可能会：
“狼吞虎咽”地摄入更多能量（增加喷油量）。
身体需要一段时间来“消化”和“配合”（混合气形成和燃烧的延迟）。
为了确保能及时到达，可能会“冒点风险”（点火时刻并非最优）。
某些“装备”（如涡轮增压器）需要“预热”或“启动”才能发挥最大作用（涡轮迟滞）。
为了避免“摔倒”或“出丑”（动力不足或排放超标），会采取一些“安全措施”，比如多准备一点“备用能量”。
所以，综合这些因素，发动机在需要频繁响应、快速调整、并且还受到各种“保护”和“装备”影响的瞬态工况下，其燃油经济性自然会比在稳定、舒适的稳态工况下要差一些，油耗也就相应地高了。这是为了换取更灵活、更强劲的动力响应，满足日常驾驶的需求。
网友意见
这个问题题主问的可能不全面，但是我大概理解了题主想问的内容。
大家在开带有瞬时油耗的车辆时，会发现城市加速动不动油耗到20L/100km以上，如果急加速甚至会达到50L/100km以上。而120km/h定速巡航的时候，油耗也只有5-6L/100km。所以给人的感觉瞬态油耗特别高。
1 确实急加速瞬态油耗非常高。120km/h定速巡航下，只需要克服风阻和滚动阻力，其实这部分功率消耗很低，小型车大概10-15kW，中型车，SUV大概15-20kW，大型车和全尺寸SUV更高。对于额定功率动不动100kW以上的发动机来说，这都是小事，油耗也低。但是加速下，比如你从20km/h加速到50km/h，即使你只是踩一半油门，转速到3000rpm，由于车辆惯性阻力存在，功率也是远远高于巡航功率的。油耗显然就高了。
2 瞬态补偿。由于汽油发动机是空燃比控制，当瞬间油门下去后，进气量增加了，但是由于壁面附着与蒸发效应，喷油量增加后实际雾化的燃油并没有那么多，导致空燃比lean，加速乏力，因此设计时凡是瞬间加速下实际喷油量都会增多，让最终参与燃烧的空燃比在14.7:1左右。所以瞬态油耗会更高。
3 高负荷加浓喷射。 急加速下，会用到高负荷（巡航工况大概150km/h以上，实际根本用不到）。由于高负荷下，排气温度过高，会毁坏催化器，如果是涡轮增压发动机，还有损坏涡轮的风险，所以排气温度严格控制到1000℃以下。对此，只能通过多喷油，让这部分不参与燃烧的汽油气化吸热，降低排气温度。这部分作废的汽油也导致瞬态油耗过高。
4 全负荷加浓。如果你油门踩到底，转速6000rpm，你的瞬态油耗很可能达到50L/100km以上，大家不要惊讶，这是正常的。红线下性能空燃比12.5:1左右，喷油比正常行驶多，而且此时进气量最大，油耗很高。
5 低温冷启动期间。低温下，燃油雾化性不好，实际喷油量是正常行驶的1.2倍到1.5倍，低温下甚至2倍以上。此时的瞬态油耗也相当高。
6 松油门再踩油门工况。现代车辆松油门后，进入fuel cut，不喷油，瞬时油耗是0。但是当你踩油门后，即使轻微踩一点，瞬时油耗也比较高。因为经过一段时间的fuel cut，燃烧室的残留汽油都被挥发了，燃烧室是干的，当踩油门后，壁面附着与蒸发效应导致实际参与燃烧的燃料过少，所以也会多喷油。
7 冷启动。同理，启动下发动机是冷机状态，且燃烧室是干的。瞬态油耗很轻易达到怠速的几十倍。基本都是各家瞬态油耗显示的上限，比如我的车，显示的就是99L/100km。
实际还有很多深入的内容，有兴趣的可以使用咨询窗口。
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