Tại sao động cơ có rất nhiều mã lực không sử dụng?

Tôi đã xem xét đánh giá sức mạnh của một động cơ được sử dụng trong Humvee (5500 lbs) và thật ngạc nhiên khi nó chỉ có ~ 190 mã lực, vượt quá nhiều chiếc xe 4 cửa.

Vì vậy, một câu hỏi rõ ràng là tại sao chiếc Camry SE (3300 lbs) của tôi không đốt cháy nhiều khí hơn Humvee và tôi nghĩ rằng đó chỉ là vì trong quá trình sử dụng thường xuyên, nó không sử dụng ở bất cứ đâu gần 250 HP.

Một người nào đó trên các diễn đàn ngăn xếp vật lý đã cho tôi một ước tính rằng chỉ mất ~ 35 HP cho một chiếc xe trung bình để đi 50 dặm / giờ trên đường cao tốc.

Vì vậy, tôi có 2 câu hỏi:

1. Ai đó có thể suy đoán mô-men xoắn so với đồ thị RPM của động cơ sedan và động cơ Humvee trông như thế nào và các điểm vận hành điển hình là gì không? Có vẻ như động cơ Humvee sẽ hoạt động gần hơn với công suất cực đại của nó trong khi quay chậm hơn, nhưng ở mô-men xoắn cao hơn nhiều?

2. Nếu công suất cực đại không bao giờ được sử dụng cho xe chở khách, tại sao họ không sử dụng động cơ nhỏ hơn và tiết kiệm một số tiền?

Vấn đề gốc ở đây là bạn đang nhầm lẫn một số thuật ngữ khác nhau. Xem Wikipedia để tính toán mã lực từ mô-men xoắn (tau) và vòng / phút (f trong phương trình này):

Nếu bạn giả định đường cong mô-men xoắn phẳng, bạn có thể thấy rằng mã lực cực đại sẽ tiếp tục tăng với RPM. Trên thực tế, nếu bạn muốn tăng mã lực tiếp thị cho một chiếc xe mới, bạn chỉ cần tăng giới hạn vòng quay và giữ cho mô-men xoắn không giảm nhanh hơn một pound / vòng / phút. Không chỉ vậy, bạn cũng có thể thấy rằng các giá trị vô hướng cho công suất và mô-men xoắn (tức là không có đơn vị của chúng) sẽ luôn bằng nhau ở 5252 rpms.

1.Có thể ai đó suy đoán mô-men xoắn so với đồ thị RPM của động cơ sedan và động cơ Humvee trông như thế nào và các điểm vận hành điển hình là gì? Có vẻ như động cơ Humvee sẽ hoạt động gần hơn với công suất cực đại của nó trong khi quay chậm hơn, nhưng ở mô-men xoắn cao hơn nhiều?

Như đã nhận xét trước đây, động cơ diesel trong HMMWV có mô-men xoắn cực đại ở mức rpms thấp nhưng mô-men xoắn giảm xuống nhanh chóng, dẫn đến công suất cực đại ở rpms thấp hơn so với Camry (190 mã lực @ 3.400 vòng / phút / 380 lbf · ft @ 1.700 vòng / phút trên trang Wikipedia). Chiếc Camry hút khí bình thường có đường cong mô-men xoắn phẳng hơn với đỉnh mô-men xoắn gần hơn với 4700 vòng / phút và đỉnh công suất ở mức 6200 vòng / phút (đưa ra một số giả định rằng chúng ta đang thảo luận về một chiếc Camry SE khá gần đây với động cơ 2GR-FE).

Nếu bạn quay trở lại phương trình ban đầu, điều đó có nghĩa là đạo hàm đầu tiên của đường cong mô-men xoắn của Camry bằng 0 tại 4700 vòng / phút và âm ở 6200 vòng / phút (trong đó tốc độ giảm của mô-men xoắn cuối cùng đã vượt qua mức tăng tuyến tính của vòng / phút).

2.Nếu công suất cực đại không bao giờ được sử dụng cho xe chở khách, tại sao họ không sử dụng động cơ nhỏ hơn và tiết kiệm một số tiền?

Họ làm. Bạn không mua cái đó.

Động cơ dân sự và thiết kế ô tô được thúc đẩy bởi các điểm tiếp thị nhất định. Trong trường hợp này, Camry có mô-men xoắn và đường cong công suất rộng, do đó không cần phải thay đổi thường xuyên (hơn hai ca đến 60 dặm / giờ ảnh hưởng đến con số tiếp thị 0-60 quan trọng đó). Vận tải quân sự có các thông số nhiệm vụ hoàn toàn khác nhau bao gồm các yếu tố như dễ bảo trì, hệ thống vũ khí, không bị nổ tung và vân vân.

Nếu kinh tế là yếu tố chính của bạn, bạn có thể chọn một động cơ nhỏ hơn. Mỗi nhà sản xuất đang cung cấp một loạt các chuyển vị và công nghệ động cơ. Camry SE hiện tại cung cấp bốn xi-lanh thẳng hàng nhỏ hơn, hybrid bốn xi-lanh và động cơ V6 lớn hơn.

Bất kể, đó là gần như không thể cho một công cụ chạy bằng xăng để đánh bại dặm cho mỗi gallon của một động cơ diesel turbo.

Câu hỏi của bạn có một vài điểm chưa được kết nối trong đó:

• như jmosrt253 đã nói, động cơ Humvee là một động cơ diesel lớn - có nghĩa là mô-men xoắn của nó thấp trong phạm vi vòng quay
• Động cơ Humvee, giống như nhiều động cơ diesel lớn, không được điều chỉnh cao. Chúng được chế tạo để trở nên mạnh mẽ và tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt
• lên đến một điểm, mã lực không liên quan đến tốc độ. Nó có liên quan để tăng tốc. Khá nhiều xe ô tô ngày nay có thể đạt tốc độ 50mph, nhưng bạn có muốn chiếc xe có thể đến đó trong 3 giây hoặc 12 giây. (Khi tốc độ tăng cao hơn, bạn cần mã lực để bù lại lực cản, đó là lý do tại sao chỉ những chiếc xe mạnh nhất mới đạt 200mph)
• công suất cực đại được sử dụng cho các phương tiện chở khách khi bạn cần, nhưng khi bạn không cần, bạn bỏ chân ra khỏi máy gia tốc và ngay lập tức tiết kiệm tiền bằng cách gửi ít nhiên liệu hơn cho động cơ. Một số động cơ hiện đại cũng ngừng cung cấp nhiên liệu cho một nửa xi-lanh khi bay

Trình điều khiển thực sự cho kích thước động cơ luôn là chi phí nhiên liệu, vì vậy ở Mỹ, nơi nhiên liệu rẻ, tiêu thụ nhiên liệu không phải là vấn đề - do đó, động cơ lớn, không hiệu quả. So sánh điều này với Vương quốc Anh, Châu Âu và Nhật Bản, nơi nhiên liệu rất đắt tiền và bạn thấy các nhà sản xuất chế tạo động cơ nhỏ, hiệu quả cao, hiệu suất cao.

Tôi không thể tìm thấy biểu đồ công suất / vòng / phút cho Humvee, nhưng có bất kỳ số trực tuyến nào cho những chiếc xe thông thường.

Để trả lời câu hỏi của bạn "Tại sao chiếc xe Camry của tôi không đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn chiếc Humvee":

Động cơ Camry là một động cơ hiệu quả hơn nhiều - bạn đang nhận được mã lực cao hơn nhiều từ nhiên liệu ít hơn nhiều.

Tại sao có thêm sức mạnh động cơ? Chà, nếu 35HP được yêu cầu để thực hiện 50 MPH và đó là tất cả những gì bạn có, sẽ mất một thời gian rất dài để tăng tốc đến thời điểm đó - có thể là vài phút.

Ngoài ra, mọi người thích sức mạnh tăng thêm cho tính thể thao của xe - tăng tốc nhanh khi bạn muốn và không phải nhấn ga để đi lên đồi, v.v. Bạn sẽ thấy rằng Camry thực sự sẽ sử dụng rất đáng kể số lượng HP có sẵn. Tôi đã nói ít nhất 50% mỗi lần (ví dụ: tăng tốc lên một ngọn đồi với một chiếc xe đầy đủ), và tùy thuộc vào người lái xe, gần hơn 100% không phải là chưa từng nghe thấy (ví dụ như vượt xe).

Tại sao Camry hiệu quả hơn? Mọi người dường như đang thiếu một trong những điểm chính - Humvee nặng hơn một tấn (ma sát lăn nhiều hơn) và có tính khí động học của một viên gạch. Để đặt số cho nó, Wikipedia trích dẫn hệ số lực cản của Hummer H2 là 0,57 và Toyota Camry 2007 là 0,27. Vì vậy, nó gấp hơn hai lần hệ số kéo và không bao gồm diện tích mặt cắt lớn hơn trên Humvees. Và nếu bạn có một xạ thủ lên hàng đầu, nó sẽ còn tồi tệ hơn nữa!

Vì vậy, nếu bạn đặt động cơ Humvee vào chiếc Camry, bạn sẽ thấy mức tiêu thụ nhiên liệu giảm đáng kể so với Humvee nguyên bản.

Xin lỗi vì đã trả lời câu hỏi của riêng tôi, nhưng câu trả lời rất rõ ràng với tôi bây giờ ít nhất là đối với động cơ không dùng điện. Chúng có rất nhiều sức mạnh không được sử dụng bởi vì ở tốc độ không tải, bạn chỉ nhận được một phần nhỏ của sức mạnh được quảng cáo. Đối với động cơ Camry 2.4L ở chế độ không tải (1000 RPM), nó chỉ đạt 30 HP và chỉ đạt 140 HP ở 5000 RPM (khoảng 30 MPH dựa trên video bảng điều khiển tăng tốc).

Động cơ diesel V8 đạt tới 200 HP đầy đủ chỉ với 2500 vòng / phút, vì vậy điều đó giải thích tại sao nó không sử dụng động cơ có kích thước quá lớn như trên xe chạy bằng xăng để bù cho lượng HP thấp ở tốc độ RPM thấp.

Để xem bạn cần bao nhiêu HP nếu động cơ của bạn có đường cong công suất hoàn toàn bằng phẳng, tôi đã xem xét một bài kiểm tra khả năng tăng tốc cho một chiếc Toyota Camry LE 2.4L 2008, 158 mã lực , đi từ 0 đến 60 dặm / giờ trong 8,5 giây. Đối với một động cơ công suất không đổi hoàn hảo, velocity = sqrt (2 * power * time / mass), vì vậy bạn chỉ cần một động cơ 86 HP để đạt được cùng gia tốc.

Nhưng bây giờ điều đó đặt ra một câu hỏi mới. Nếu động cơ điện có một dải năng lượng tốt như vậy, thì một lần nữa, tại sao rất nhiều HP? Ngoài ra, tại sao mô-men xoắn phẳng khoảng 0 RPM thay vì đi đến vô tận như trên một động cơ hoàn hảo. Nó có phải là một cái gì đó để làm với các nam châm đang bão hòa?

Dưới đây là đồ thị mô-men xoắn so với RPM cho

1. Xe tải 2.4L 2009

2. Động cơ diesel V8 6.5L (Hummer H1)

3. Động cơ kéo Tesla Model S (được tìm thấy ở đâu đó trên cleantechnica.com)

Cập nhật: Như DucatiKiller đã chỉ ra, tôi đã không xem xét trọng lượng hoặc kích thước động cơ, điều này có thể giải thích tại sao một số loại động cơ có công suất cao như vậy kể từ khi chi phí trọng lượng / kích thước cố định của động cơ (ví dụ: xăng 1/2 HP động cơ máy bay mô hình) là nhỏ hoặc chi phí cận biên để tăng HP là nhỏ, sau đó nó không tốn thêm nhiều chi phí để tạo ra một động cơ quá sức.

Dưới đây là ước tính về tỷ lệ công suất trên trọng lượng của các động cơ khác nhau:

1. Xe tải 2.4L 2009

   158 HP / 121kg = 1,3 HP / kg

2. Diesel Diesel 6.5L diesel

   200 HP / 750 lbs = 0,59 HP / kg

3. Động cơ kéo Tesla Model S

   400 HP / 70 lbs = 12 HP / kg

   với pin nếu không sẽ không công bằng:

   400 HP / (70 lbs + 540 kg) = 0,70 HP / kg