Oct 13, 2017

PRIUSで実際に出ているエンジン出力

自分の車は、トヨタのプリウスです。
LDA付きレーダークルースコントロールが付いているため、
高速道路では、速度を 80 km/h に設定して、
左側走行車線をまったりと走行します。
自動ブレーキ付きの半自動運転ですので、
安全安心、快適で疲れ知らずです。

ハイブリッド車は、エンジンとモーターの両方で走行できますが、
モーターの入力電力は、エンジンでの発電、
または、ブレーキによる回生に由来しますので、
全体を平均すると、
ガソリンを燃やしたエンジンの動力エネルギーで走行しています。

80 km/h 定速走行では、燃費が 30 km/l 以上
(市原IC松本IC間往復実測値)になります。
このときの平均エンジン出力は、どれだけか概算してみます。

まず、ガソリンの熱量を上げておきます。

ガソリン発熱量 7,972 kcal/l
カロリーkwh 変換 1 kcal = 0.00116222 kwh
  7,972 * 0.00116222 = 9.26521784
ガソリン発熱量 9.265 kwh/l

prius 定速走行速度 80 km/h 燃費 30 km/l
  80 / 30 = 2.666
このときの一時間消費ガソリン 2.666 l/h
  2.666*9.265 = 24.700
このときの一時間ガソリン発熱量 24.7 kwh/h
エンジン熱効率 40% (トヨタのカタログ値)
(ガソリンの熱から機械動力への変換率で世界最高レベル)
  24.7*40/100 = 9.88
エンジン出力 9.88 kw
馬力 kw 換算 1 ps = 0.735499 kw
  9.88 / 0.735499 = 13.4330570129939
エンジン出力 13.4 ps

以上から、定速走行速度 80 km/h では、平均エンジン出力 13.4 ps と判ります。

もっと早く走行したいとして、世界の高速道路 120km/h で、机上計算してみます。

物理法則で風圧は風速の二乗に比例するので、
速度を1.5倍の120km/hとすれば燃費は
 30/(1.5*1.5) = 13.33 km/l
に悪化する可能性が高い、これを仮定して計算します。

  120 / 13.33 = 9.002
120km/hでの一時間消費ガソリン 9.002 l/h
  9.002*9.265 = 83.403
120km/hでの一時間ガソリン発熱量 83.4 kwh/h
エンジン効率 40%
  83.4*40/100 = 33.36
エンジン出力 33.36 kw

以上から、定速走行速度 120 km/h では、km/hエンジン出力 33.36 ps と求まります。

  33.36/13.4 = 2.489
  1.5*1.5 = 2.25
ですから、風圧は風速の二乗に比例するより少し多くの出力になります。

すなわち、35馬力のエンジンがないと、120km/hで巡航できないとわかります。
逆に言うと 35馬力で良いなら、500cc程度小型のエンジンでもよいのです。

実際のプリウスの最大エンジン出力は、98 ps です。
かなり余裕があるため、日本の道路での加速性能に不満はありません。
そして、150 km/h 以上で巡航できそうです。


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