Ich habe mir die Nennleistung eines in einem Humvee verwendeten Motors angesehen (5500 lbs) und war überrascht, dass es nur ~ 190 PS sind, was von vielen viertürigen Limousinen übertroffen wird.
Eine offensichtliche Frage ist also, warum mein Camry SE (3300 lbs) nicht mehr Gas verbrennt als ein Humvee, und ich denke, das liegt nur daran, dass er während des regulären Gebrauchs nicht annähernd 250 PS verbraucht.
Jemand in den Physik-Stack-Foren gab mir eine Schätzung, dass ein durchschnittliches Auto nur ~ 35 PS benötigt, um 80 km / h auf der Autobahn zu fahren.
Ich habe also 2 Fragen:
Kann jemand spekulieren, wie die Drehmoment-Drehzahl-Diagramme eines Limousinen- und eines Humvee-Motors aussehen und wie die typischen Betriebspunkte aussehen? Es scheint, als würde der Humvee-Motor viel näher an seiner Spitzenleistung arbeiten, während er langsamer dreht, aber mit einem viel höheren Drehmoment?
Wenn die Spitzenleistung niemals für Personenkraftwagen verwendet wird, warum verwenden sie dann nicht einen kleineren Motor und sparen etwas Geld?
quelle
Antworten:
Das Hauptproblem hierbei ist, dass Sie mehrere verschiedene Begriffe zusammenführen. In Wikipedia finden Sie eine Berechnung der Leistung aus Drehmoment (Tau) und Drehzahl (f in dieser Gleichung):
Wenn Sie eine flache Drehmomentkurve angenommen haben, können Sie sehen, dass die Spitzenleistung mit der Drehzahl weiter zunimmt. Wenn Sie Ihre Marketingleistung für ein neues Fahrzeug erhöhen möchten, müssen Sie lediglich den Drehzahlbegrenzer anheben und verhindern, dass das Drehmoment schneller als ein Fuß-Pfund / U / min abfällt. Darüber hinaus können Sie sehen, dass die Skalarwerte für Leistung und Drehmoment (dh ohne deren Einheiten) bei 5252 U / min immer gleich sind.
Wie bereits erwähnt, hat der Diesel im HMMWV ein hohes Spitzendrehmoment bei niedrigen Drehzahlen, aber das Drehmoment fällt schnell ab, was zu einer Spitzenleistung bei niedrigeren Drehzahlen als beim Camry führt (190 PS bei 3.400 U / min / 380 lbf · ft bei 1.700 U / min) auf der Wikipedia-Seite). Der normal angesaugte Camry hat eine viel flachere Drehmomentkurve mit einer Drehmomentspitze näher an 4700 U / min und einer Leistungsspitze bei 6200 U / min (unter der Annahme, dass es sich um einen relativ neuen Camry SE mit dem 2GR-FE-Motor handelt).
Wenn Sie zur ursprünglichen Gleichung zurückkehren, bedeutet dies, dass die erste Ableitung der Drehmomentkurve des Camry bei 4700 U / min Null und bei 6200 U / min eine negative Ableitung ist (wobei die Abnahmerate des Drehmoments den linearen Anstieg der Drehzahl schließlich überwältigt).
Tun sie. Das hast du einfach nicht gekauft.
Das zivile Motoren- und Automobildesign wird von bestimmten Marketingpunkten bestimmt. In diesem Fall verfügt der Camry über breite Drehmoment- und Leistungskurven, sodass keine häufigen Schaltvorgänge erforderlich sind (mehr als zwei Schaltvorgänge auf 100 km / h wirken sich auf die kritische 0-60-Marketingzahl aus). Militärtransporte haben völlig unterschiedliche Missionsparameter, einschließlich Faktoren wie Wartungsfreundlichkeit, Waffensysteme, nicht in die Luft gesprengt werden und so weiter.
Wenn die Wirtschaftlichkeit Ihr Schlüsselfaktor ist, können Sie einen kleineren Motor wählen. Jeder Hersteller bietet jetzt eine Vielzahl von Hubräumen und Motorentechnologien an. Der aktuelle Camry SE bietet einen kleineren Reihenvierzylinder, einen Vierzylinder-Hybrid und einen größeren V6.
Unabhängig davon ist es für einen benzinbetriebenen Motor fast unmöglich, die Meilen pro Gallone eines Turbodiesels zu übertreffen.
quelle
Ihre Frage enthält einige nicht zusammenhängende Punkte:
Der eigentliche Treiber für die Motorgröße waren schon immer die Kraftstoffkosten. In den USA, wo Kraftstoff billig ist, war der Kraftstoffverbrauch kein Problem - daher große, ineffiziente Motoren. Vergleichen Sie dies mit Großbritannien, Europa und Japan, wo Kraftstoff sehr teuer ist und Sie Hersteller finden, die hoch abgestimmte, hocheffiziente kleine Motoren herstellen.
Ich konnte kein Leistungs- / Drehzahldiagramm für den Humvee finden, aber für normale Autos ist eine beliebige Anzahl online.
Um Ihre Frage zu beantworten: "Warum verbrennt mein Camry nicht mehr Kraftstoff als ein Humvee?"
Der Camry-Motor ist ein weitaus effizienterer Motor - Sie erhalten viel mehr Leistung mit viel weniger Kraftstoff.
quelle
Warum zusätzliche Motorleistung? Wenn 35 PS für 50 MPH erforderlich sind und das alles ist, was Sie haben, wird es sehr lange dauern, bis dieser Punkt erreicht ist - möglicherweise mehrere Minuten.
Außerdem mögen die Leute die zusätzliche Kraft für die Sportlichkeit des Autos - schnelles Beschleunigen, wenn Sie es wollen, und nicht viel Gas geben müssen, um bergauf zu fahren usw. Sie werden feststellen, dass der Camry tatsächlich einen sehr bedeutenden Wert verwendet Menge der verfügbaren HP. Ich würde sagen, manchmal mindestens 50% (z. B. mit einem vollen Auto einen Hügel hinauf beschleunigen), und je nach Fahrer ist eine Annäherung an 100% nicht ungewöhnlich (z. B. Überholen).
Warum ist der Camry effizienter? Den Menschen scheint einer der wichtigsten Punkte zu fehlen - der Humvee ist eine Tonne schwerer (so viel mehr Rollreibung) und hat die Aerodynamik eines Ziegels. Zu setzen Zahlen es, zitiert Wikipedia den Luftwiderstandsbeiwert eines Hummer H2 als 0,57 und einen Toyota Camry 2007 , um 0.27. Es ist also mehr als das Doppelte des Luftwiderstandsbeiwerts, und das schließt die größere Querschnittsfläche bei Humvees aus. Und wenn Sie einen Schützen oben haben, wäre es noch schlimmer!
Wenn Sie also den Humvee-Motor in den Camry einbauen, wird der Kraftstoffverbrauch im Vergleich zum ursprünglichen Humvee massiv sinken.
quelle
Entschuldigen Sie, dass ich meine eigene Frage beantwortet habe, aber die Antwort ist mir jetzt zumindest für nichtelektrische Motoren so klar. Sie haben so viel ungenutzte Leistung, weil Sie bei Leerlaufdrehzahlen nur einen Bruchteil der angegebenen Leistung erhalten. Für den 2,4-Liter-Camry-Motor im Leerlauf (1000 U / min) werden nur 30 PS und bei 5000 U / min nur 140 PS (ca. 30 MPH basierend auf Videos des Beschleunigungstest-Dashboards) erreicht.
Der V8-Diesel erreicht seine vollen 200 PS bei nur 2500 U / min. Dies erklärt, warum er keinen übergroßen Motor wie bei Benzinfahrzeugen verwendet, um die niedrigen PS bei niedrigen Drehzahlen auszugleichen.
Um zu sehen, wie viel PS Sie benötigen, wenn Ihr Motor eine perfekt flache Leistungskurve hat, habe ich mir einen Beschleunigungstest für einen 2008er Toyota Camry LE 2.4L mit 158 PS angesehen , der in 8,5 Sekunden von 0 auf 60 Meilen pro Stunde geht. Für einen perfekten Motor mit konstanter Leistung ist Geschwindigkeit = sqrt (2 * Leistung * Zeit / Masse), sodass Sie nur einen 86-PS-Motor benötigen würden, um die gleiche Beschleunigung zu erzielen.
Aber jetzt wirft das eine neue Frage auf. Wenn Elektromotoren ein so gutes Leistungsband haben, warum dann so viel PS? Warum ist das Drehmoment bei 0 U / min flach, anstatt wie bei einem perfekten Motor ins Unendliche zu gehen? Hat das etwas damit zu tun, dass die Magnete gesättigt sind?
Hier sind die Diagramme Drehmoment gegen Drehzahl für
Update: Wie DucatiKiller betonte, habe ich das Motorgewicht oder die Motorgröße nicht berücksichtigt, was erklären könnte, warum einige Motortypen eine so hohe Pferdestärke haben, da das feste Gewicht / die feste Größe eines Motors (z. B. ein 1/2 PS-Benzin) Modellflugmotor) ist klein oder die Grenzkosten für die Erhöhung der PS sind gering, dann kostet es nicht viel mehr, einen übermächtigen Motor herzustellen.
Hier sind Schätzungen der Leistungsgewichtverhältnisse der verschiedenen Motoren:
2.4L Camry 2009
158 PS / 121 kg = 1,3 PS / kg
Detroit Diesel 6.5L Diesel
200 HP / 750 lbs = 0,59 HP / kg
Tesla Model S Traktionsmotor
400 HP / 70 lbs = 12 HP / kg
mit Batterien oder wäre sonst nicht fair:
400 PS / (70 lbs + 540 kg) = 0,70 HP / kg
quelle