なぜエンジンはそれほど多くの未使用の馬力を持っているのですか？

私はハンビーで使用されているエンジンの出力定格（5500ポンド）を調べましたが、それがたったの190馬力であり、多くの4ドアセダンがこれを超えていることに驚きました。

したがって、明らかな質問は、私のカムリSE（3300ポンド）がハンビーよりも多くのガスを燃焼しないのはなぜかということです。これは、通常の使用時に250 HP近くで使用しないためだと思います。

物理スタックフォーラムの誰かが、平均的な車が高速道路を時速50マイルで移動するには、35 HPしかかからないと推定しました。

だから私は2つの質問があります：

1. 誰かがセダンエンジンとハンビーエンジンのトルク対RPMグラフがどのように見え、典型的な動作点が何であるかを推測できますか？ハンビーエンジンは、低速で回転しながらピークパワーに近づいているようですが、はるかに高いトルクで動作しているようです。

2. ピーク出力が乗用車に使用されない場合は、小型のエンジンを使用してお金を節約してみませんか？

ここでの根本的な問題は、いくつかの異なる用語を融合していることです。トルク（tau）とrpm（この方程式のf）からの馬力の計算については、Wikipediaを参照してください。

フラットなトルク曲線を仮定すると、ピーク馬力がRPMとともに増加し続けることがわかります。実際、新しい車両のマーケティング能力を高めたい場合は、回転リミッターを上げて、トルクが1フィートポンド/ rpmより速く低下しないようにする必要があります。それだけでなく、パワーとトルクのスカラー値（つまり、単位なし）が常に5252 rpmであることがわかります。

1.誰かが、セダンエンジンとハンビーエンジンのトルクとRPMのグラフがどのように見え、典型的な動作点が何であるかを推測できますか？ハンビーエンジンは、低速で回転しながらピークパワーに近づいているようですが、はるかに高いトルクで動作しているようです。

先に述べたように、HMMWVのディーゼルは低いrpmで高いピークトルクを持っていますが、トルクは急速に低下し、Camryより低いrpmでピーク馬力になります（190 hp @ 3,400 rpm / 380 lbf・ft @ 1,700 rpm引用）ウィキペディアのページ）。通常吸引されるカムリは、トルクピークが4700 rpmに近く、出力ピークが6200 rpmに非常にフラットなトルクカーブを持っています（2GR-FEエンジンを搭載したかなり最近のカムリSEについて検討していることを想定しています）。

元の方程式に戻ると、カムリのトルク曲線の1次導関数は4700 rpmでゼロであり、6200 rpmで負の導関数になります（トルクの減少率は最終的にrpmの線形増加を上回ります）。

2.ピークパワーが乗用車に使用されないのであれば、なぜ彼らはより小さなエンジンを使用してお金を節約しないのですか？

彼らはします。あなたはそれを買わなかっただけです。

民間のエンジンと自動車の設計は、特定のマーケティングポイントによって推進されます。この場合、Camryはトルクとパワーのカーブが広いため、頻繁にシフトする必要はありません（60 mphへの2回以上のシフトは、重要な0〜60のマーケティング番号に影響します）。軍用輸送機関は、メンテナンスの容易さ、武器システム、爆破されないことなどの要因を含む、完全に異なる任務パラメーターを持っています。

経済性が重要な要素である場合、より小さなエンジンを選択できます。現在、すべてのメーカーがさまざまな排気量とエンジン技術を提供しています。現在のCamry SEは、小型の直列4気筒、4気筒ハイブリッド、および大型のV6を提供しています。

とにかく、ガソリンエンジンがターボディーゼルの1ガロンあたりのマイルを超えることはほぼ不可能です。

あなたの質問には、いくつかの関連していない点があります：

• jmosrt253が言ったように、Humveeエンジンは大型ディーゼルエンジンです。つまり、トルクは回転範囲内で低くなっています。
• 多くの大型ディーゼルと同様に、ハンビーエンジンは高度に調整されていません。それらは頑丈で、極端な状況でも生き残るように作られています
• ある程度までは、馬力は速度とは無関係です。それはある加速に関連します。最近のほとんどすべての車で50mphが可能ですが、3秒または12秒でそこに到達できるようにしたいですか。（速度が上がると、抗力を相殺するために馬力が必要になります。これが、最も強力な車だけが200mphに達する理由です）
• ピークパワーは、必要なときに乗用車に使用されますが、不要なときは、アクセルから足を離し、エンジンに送る燃料を少なくすることで即座にコストを節約します。最近のエンジンの中には、巡航時にシリンダーの半分への燃料供給を停止するものもあります

エンジンサイズの本当の原動力は常に燃料のコストでした。そのため、燃料が安い米国では、燃料消費量は問題ではありませんでした-したがって、大きくて非効率的なエンジンです。これを、燃料が非常に高価であり、製造業者が高度に調整された、非常に効率的な小型エンジンを製造している英国、ヨーロッパ、および日本と比較してください。

ハンビーのパワー/ rpmグラフは見つかりませんでしたが、普通の車のオンラインの数字はいくつもあります。

「カムリがハンビーよりも多くの燃料を燃焼しないのはなぜですか」という質問に答えるには：

カムリエンジンははるかに効率的なエンジンです。はるかに少ない燃料ではるかに高い馬力を得ることができます。

なぜ追加のエンジン出力があるのですか？まあ、50 MPHを実行するために35HPが必要であり、それがすべてである場合、そのポイントまで加速するのに非常に長い時間がかかります（おそらく数分）。

また、人々は車のスポーティさのための追加のパワーを好む-あなたが望むときに速い加速をし、丘を上るなどのためにスロットルをあまり下に押す必要がない。利用可能なHPの量。私は時々少なくとも50％を言うでしょう（例えば、満車で丘を加速する）、そして、ドライバーによっては、100％に近づくことは前例のないことではありません（例えば、追い越し）。

なぜCamryの方が効率的ですか？人々は重要なポイントの1つを見逃しているようです-ハンビーは1メートルトン重く（非常に多くの転がり摩擦）、レンガの空気力学を持っています。それに数字を付けるために、ウィキペディアはハマーH2の抗力係数を0.57、トヨタカムリ2007を0.27としています。したがって、これは抗力係数の2倍以上であり、ハンビーの大きな断面積を除外しています。そして、砲手が上にいる場合、それはさらに悪化します！

したがって、HumveeエンジンをCamryに配置すると、元のHumveeに比べて燃料消費量が大幅に減少します。

自分の質問に答えてくれてすみませんが、答えは、少なくとも非電気モーターに関しては、私にはとてもはっきりしています。アイドル速度では、アドバタイズされた電力のごく一部しか得られないため、それらは非常に多くの未使用の電力を持っています。アイドル時（1000 RPM）の2.4L Camryエンジンの場合、30 HPしか出力せず、5000 RPM（加速テストダッシュボードのビデオに基づくと約30 MPH）で140 HPにしか到達しません。

V8ディーゼルはわずか2500 RPMで200 HPに達します。それが、低RPMでの低HPを補うためにガソリン車のような特大エンジンを使用しない理由を説明しています。

エンジンが完全にフラットなパワーカーブを持っている場合に必要なHPを確認するために、2008年のToyota Camry LE 2.4L、158 hpの加速テストを調べました。完全な定出力エンジンの場合、速度= sqrt（2 *出力*時間/質量）なので、同じ加速を実現するには86 HPエンジンのみが必要です。

しかし今、それは新しい質問を提起します。電気モーターにこのような優れたパワーバンドがある場合、ここでも、なぜそれほどHPなのでしょうか。また、完璧なエンジンのように無限に行くのではなく、トルクが0 RPMあたりでフラットになるのはなぜですか。磁石が飽和しているのでしょうか？

ここにトルク対RPMのグラフがあります

1. 2.4Lカムリ2009

2. V8 6.5Lディーゼル（ハマーH1）

3. Tesla Model S牽引モーター（cleantechnica.comのどこかにあります）

更新： DucatiKillerが指摘したように、私はエンジンの重量またはサイズを考慮していません。これは、一部のタイプのエンジンがエンジンの固定重量/サイズコスト（たとえば、1/2 HPガソリン）モデル飛行機エンジン）が小さいか、またはHPを増加させるための限界コストが小さい場合、過大出力のエンジンを作るためにそれほど余分なコストはかかりません。

以下は、さまざまなエンジンの出力と重量の比率の見積もりです。

1. 2.4Lカムリ2009

   158 HP / 121kg = 1.3 HP / kg

2. デトロイトディーゼル6.5Lディーゼル

   200 HP / 750ポンド = 0.59 HP / kg

3. Tesla Model Sトラクションモーター

   400 HP / 70ポンド= 12 HP / kg

   バッテリーを使用するか、そうでなければ公平ではありません：

   400 HP /（70ポンド+ 540 kg）= 0.70 HP / kg