丰田LandCruiser Troopy油耗(为什么's so bad)

 

为什么Troopy渴了呢?两台发动机如何具有相似的功率和扭矩,但油耗却大不相同?更大的(容量)引擎本质上更渴吗?

 
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如果您是Toyota LandCruiser TroopCarrier的忠实拥护者,此报告将使您感到恼火-如果您想受到侮辱,您来对地方了。

这是一个名叫戴夫(Dave)的家伙提出的一个问题,涉及(平庸的)国王-丰田。

我知道Dave的来源,您认为性能会是并行的,但输出肯定不是。

从基本开始,这就是原因。

什么是引擎?

每个人都使用引擎,但是几乎没有人可以解释它们。

引擎从本质上讲是一个神奇的黑匣子,它会发生粪便。有两件事-空气和燃料-就是结果。本质上就是这样。

不要试图告诉我它的功率和扭矩,因为扭矩孤立地没有意义。高速扭矩是发动机发出的动力,即动力。

力量在起作用,力量克服了阻力,力量才是使您加速的动力。没有其他东西出现,只有力量。

借助加速器,您可以获得需求控制。推动油门,您将获得更多动力。放开加速器,您将获得更少的动力或什至没有动力。


燃烧101

假设我们神奇的黑匣子的效率是100%:因此,我们投入的能量就是我们获得的能量。由于热力学定律(在本质上说“您无法获胜”,甚至无法收支平衡),在现实世界中这永远不会发生。

燃烧101-troopy.JPG

举例来说,如果您每秒将2.2克柴油放入效率为100%的发动机中,并用足够的空气燃烧,则曲轴上的该发动机将获得100kW的功率。因为每克柴油包含45kJ的能量。每秒执行一次操作,您将获得45k,因为每秒的能量就是能量。

1kJ / s = 1千瓦

引擎每秒消耗的能量越多,产生的功率就越大。

数据:

  • 柴油= 45 kJ /克(如果每秒执行一次= 45kW)

  • 因此,2.2g / sec = 100kW(潜在的热能)

  • 曲轴上的燃烧效率= 40%= 40kW

  • 车轮损失15%= 34kW @车轮

好的柴油发动机的效率约为40%。可变几何涡轮和直接喷射使这一切都更加有效。但是,您仍然会损失60%的热量(主要是通过散热器和排气管),这些热量将永远无法收回。

您还会因为变速器而损失约15%的变速器摩擦力。

因此,当我们进入现实世界时,100%变成了34%,失去三分之二的可用功率似乎太浪费了。

但是大多数工业流程的效率在40%至60%之间。大自然通过光合作用几乎无法控制4%。现代柴油发动机实际上是相当不错的。

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规格如何分解

普拉多: 2.755毫升
150kW @ 3400rpm
500Nm @ 1600-2800rpm
缸径x行程:92.0 x 103.6mm
ADR经济舱:7.9(综合,L / 100km)
路缘重量:2325(GXL)

部队: 4.461cc(+ 62%更多的体积)
151 @ 3400转
430Nm @ 1200-3200rpm
口径x行程:86.0 x 96.0mm
ADR经济:10.7(L / 100km) 比Prado高35%
路缘重量2265kg

戴夫(Dave)关于使Troopy口渴的原因的假说是指重量,空气,齿轮,抽水损失和摩擦,这在很大程度上是正确的。

让我们看一下规格。容量是显而易见的。它是2.8升对4.5升。缸径和冲程相似,比例相同,功率为直线滚珠,并且扭矩没有变化。

在正常的运行转速下,部队的扭矩约为15%。

“当查看特定的功率输出(峰值功率除以发动机排量)时,普拉多中每个扫掠能力的CC所完成的工作量(在峰值功率下)将增加近60%。

如果Troopy不是不是效率低下的老式恐龙发动机,您会看到它的输出看起来更像200kW和650-700Nm的扭矩。

ADR经济体发现普拉多每100公里的行驶速度为7.9升,而普拉多为10.7升,尽管这些数字在现实世界中并不是相对的,但其消耗量却有相当大的相对差异。因此,我们正在考虑部队人数的35%不足。戴夫在那儿赚钱。

在这里重量也不是一个突出的因素,因为部队在2265千克(遏制重量)时稍轻,而普拉多(Prado)为2325千克。因此,部队更容易移动。


comparo-troopy.JPG

Prado和TroopCarrier均设计用于长途公路巡航。

Troopy获得五速手动,Prado获得六速自动。当您查看最高档位(最超速档)时,会有一个大的危险信号-0.75:1(Troopy)和0.58:1(Prado)在减少长距离行驶的转速方面。

特别是考虑到两者的最终传动比相同,均为3.9:1。

普拉多:

  • 6sp(5th = 0.687:1,6th = 0.580:1,diff = 3.91:1)

  • 车轮/轮胎:265/65 R17(周长= 2.26m)

部队:

  • 5sp(5th = 0.75:1,diff = 3.91:1)

  • 车轮/轮胎:225/95 R16(周长= 2.62m)

Troopy(设计为更加公道的越野车)具有更高的胎侧轮胎,因此轮胎和车轮的包装有很大不同,当您降低压力时,胎面的长度会更长,从而与地面接触,从而为轮胎增加更多的牵引力。用更柔软的胎面进行地面处理,并减少软表面上的轴承压力。普拉多(Prado)仍然不错,但不如Troopy(严肃)严重。

圆周对于整体齿轮传动至关重要,Troopy更大,这会使车轮在任何给定速度下旋转都更慢。 Troopy的车轮转速为100 km / h,每秒以近28米的速度穿透风光,转速为636,而普拉多的737转速更高。

Troopy to Prado的尾轴速度也按比例降低。

但是如果Prado排在第6位,而Troopy仍排在第5位,为了长距离持续运行,与Prado更加文明,更加节俭的情况相比,Troopy将以1865 RPM的速度提高11.5%。 1672转。

这只是大拼图游戏之一。


摩擦损耗-troopy.JPG

引擎疯狂地流血。当您忘记了所有从废气中排出的热量,这些热量已被散热器和散热块排出时,发动机排出能量的主要途径是通过摩擦和寄生损失。

摩擦全部与环及其与孔的相互作用有关。 (从技术上讲,并不是全部,但是主要是)。

部队拥有207,000平方毫米的钻孔面积。普拉多为120,000平方毫米。尽管Troopy的圆柱略小,但其中有八个。这有很大的不同。

部队的内孔摩擦力增加了约70%。每次引擎旋转并在高速公路上燃烧时,摩擦数小时都会增加70%。部队的能力远远超过完成任务所需的能力。

丰田公司应该咬紧牙关,在部队中安装普拉多发动机。尽管这样做会更好,但他们不会出售那么多,因为那将是一个女孩的Troopy,没有男人想开车。 (并不是说女孩的部队有什么问题,除了一个真正的男人可能不想被一个人看到。)

因此,随着Troopy的旋转速度提高11%, 寄生损失。诸如驾驶大型水泵之类的事情是因为您必须迫使水通过两个气缸盖(而不是普拉多中的一个),您需要一个更大的油泵才能将更多的油推入楼上的更多地方。您需要驱动四个凸轮轴(因为它是四凸轮V8,而不是普拉多的双凸轮I4),并且需要驱动32个气门,这意味着每次作动都需要32个气门弹簧并靠着它们的止动,只是每次都要打开气门凸轮轴旋转一圈,而普拉多则为16圈。

使用太大而无法完成当前工作的引擎既不明智也不高效。丰田正是在这样做。


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他们说:“切勿派男孩去做男人的工作”。引擎设计则相反。切勿派遣大型发动机来完成小型发动机的工作。这就是这里的中心论点。

普拉多将在中档更好地加速,因为它在这些转速下具有更大的动力。据我们所知,它具有更好的燃油经济性。然后,您考虑市场上其他类似的引擎。

  • 现代/起亚2.2 @ 147 kW& 440 Nm I4

  • 马自达2.2 @ 140 kW& 450 Nm I4

这些引擎的输出如此相似并非偶然。这是因为它们是适合该工作的尺寸。当汽车制造商走上设计汽车的道路时,他们会考虑汽车的大小,重量以及需要执行的工作。然后,他们设计引擎以按要求执行。产出=绩效。普拉多,现代/起亚和马自达在这里都正确无误。

从概念上讲,所有这些四缸发动机都在完成V8的工作。

而且,单涡轮4.5 V8是垃圾发动机-就像LandCruiser 200系列中4.5双涡轮的便宜,讨厌的版本一样,它使峰值功率增加了32.5%,峰值扭矩增加了51%,燃油经济性略有提高-尽管在重500公斤的平台上。

这是Dave问题的最后一部分:

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第1部分:超车

牛顿第二定律说,作用在某物上的总(净)力等于质量x加速度。当给定的力量作用在大型重物上时,它们的加速度不如小型物快。

您的四轮驱动车时速100公里。您需要付出努力,滚动阻力和气动阻力。净力是总牵引力减去空气阻力和滚动阻力。这就是推力的大小,可以让您保持恒定的速度。

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牵引力是施加在道路上的力量。当您想超车时,发动机会加速,您将获得最大的牵引力并获得加速。但是车轮的力量却不同。

功率=随时间变化的M(质量)A(加速度)D(距离)。

您加快了速度,并达到了巡航速度,直到最终您再也无法加速。加速度由速度和功率定义(因为车辆的质量不变)。只要有动力,四缸发动机或V8发动机或它的效率如何都没关系。

第2部分:油耗

在性能潜力/效率方面,部队是最大的输家。普拉多(Prado)的引擎小得多,在内部比Troopy的效率要高得多。从字面上看,它在各个方面都比V8做得更好。这就是为什么普拉多在基本相同的工作时会减少燃油消耗的原因。

这两个平台的性能在超车方面几乎相同,而要改变的是您必须向Bowser支付多少费用。

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