如上图所示，4.0L与2.0L发动机烧等量的汽油（就当输出同样功率，别较真），所产生的总热量都是100%，这部分等量。也就是说4.0L发动机烧0.5毫克汽油产生总能量与2.0L发动机烧0.5毫克汽油产生的总能量完全是一样的，这就是能量守恒。但总能量一致没用啊，总能量=热损耗 动能 其它，对汽车油耗产生影响的是动能也就是动能的大小。产生的动能越少、热损耗越大，反之产生的动能越多、热损耗就越小。
所以不同排量的发动机烧等量的油，输出等量的能量是守恒的，但这守恒的能量所指的热能 动能，而只有动能才是影响车辆行驶状态的关键（若热量100%，车原地不动）。而决定动能转换大小的关键在于效率，确切的说就是热效率。因为如今内燃机的机械、燃烧效率几乎都差不多（衡量），所以热效率起到决定作用。这就是当今各大主机厂宣传自家产品时都在强调热效率的原因。
当然标题中的热效率所指的是在常用工况下内燃机所能达到的平均热效率而非峰值热效率。简单理解就是大排量发动机峰值热效率并不一定低，但日常使用时往往保持在较低热效率运行。反之小排量发动机的峰值热效率不见得多高，但日常工况下所能达到的平均热效率往往更高。内燃机的效率由负荷来起到调节的作用，负荷太低、效率低，负荷太高、效率还是低。所以保持内燃机中段负荷运行时效率最高。
某4.0L自吸热效率38%
某2.0L自吸热效率38%
市场中是存在这样的两台机器的。同样输出60匹马力行驶，对于2.0L自吸而言已达到其40%-50%的负荷，此时该机器热效率接近了峰值38%。那么4.0L自吸发动机呢？峰值马力350匹，60匹的马力输出甚至达不到30%的负荷，此时的效率或可能只有33%。虽然两者输出动力一样，但由于效率的不同导致每循环燃油燃烧后产所产生的动能不同、热能不同。这就是大排量发动机往往更费油的原因，因为在很多常用工况下大排量机器的平均热效率低（实际状态）。
当然能，上文中那套理念只是适合大部分常用工况下，而非极端工况。不同的工况会改变大、小排量的工作状态。上文中例子只用到了60匹马力，在这个马力范围内运行2.0L效率要比4.0L更高。那如果是用160匹马力输出来比较呢？比如在高速上保持180或190千米行驶（只是举例子），需要的马力大概160匹左右。这时谁的油耗更高？答案是此时大排量机器的油耗反而更低了。
