– Brzdy střední Efektivní Tlak –

Jsme představili témata Tepelné Účinnosti a Objemové Účinnosti jako metody pro odhad potenciální produkce daného motoru.

Brzdový střední Efektivní Tlak (BMEP) je další velmi efektivní měřítko pro porovnání výkonnosti motorů daného typu na jiný stejného typu, a pro hodnocení přiměřenosti plnění, nároky nebo požadavky.

definice BMEP je: průměrné (průměrný) tlak, který, je-LI uložena na písty rovnoměrně od vrcholu k dolní části každého zdvihu, by produkovat naměřené (brzda) výkon.

Vezměte prosím na vědomí, že BMEP je čistě teoretická a nemá nic společného se skutečnými tlaky válců. Je to prostě nástroj k vyhodnocení účinnosti daného motoru při výrobě točivého momentu z daného výtlaku.

při pohledu na rovnice 8-a 8-b níže, můžete snadno vidět, že BMEP je prostě točivého momentu na krychlový centimetr posunu, vynásobí konstantou. Ve skutečnosti, mnoho talentovaných lidí v konstrukci motoru a rozvoje podnikání v současné době používají točivý moment-za-krychlový palec („točivý moment poměr“) místo toho, BMEP, čímž se zabrání, že zdlouhavý proces násobení.

pokud znáte točivý moment a posun motoru, velmi praktický způsob výpočtu BMEP je:

(Rovnice 8 -, 4-Taktní Motor)

(Rovnice 8-b, 2-Taktní Motor)

(POKUD dáváte přednost tlak v Bar spíše než PSI, jednoduše rozdělit o 14,5 PSI)

(POKUD vás zajímá odvození těchto vztahů, je vysvětlen v dolní části této stránky.)

točivý moment 1,0 lb-ft na kubický palec výtlaku ve 4-taktním motoru se rovná BMEP 150,8 psi. U 2-taktního motoru je stejný točivý moment 1.0 lb-ft na kubický palec BMEP 75.4 psi. (Odvození tohoto vztahu je uvedeno na borttom této stránky.)

diskuse na zbytek této stránky je s ohledem na čtyřtaktní motory, ale to platí stejně pro dvoutaktní motory, pokud jste jednoduše nahradit 75.4 všude vidíte 150.8.

tento nástroj je velmi užitečný pro vyhodnocení výkonu, který je požadován pro každý konkrétní motor. Například motory“ angle-valve “ Lycoming IO-360 (200 HP, 360 CID) a IO-540 (300 HP, 540 CID) dosahují jmenovitého výkonu při 2700 ot / min. Při těchto otáčkách za minutu (2700) vyžaduje jmenovitý výkon 389 lb-ft (200 HP) a 584 lb-ft (300 HP) točivého momentu. (Pokud nechcete pochopit, že výpočet, KLIKNĚTE ZDE)

Z těchto hodnot točivého momentu, je snadné vidět, (z Rovnice 8-výše), že oba motory pracují při BMEP asi 163 PSI (11.25 bar, nebo „točivý moment poměr“ 1.08 lb-ft na krychlový centimetr) na vrcholu moci. BMEP při špičkovém točivém momentu je o něco větší.

Pro dlouhou životnost (v letadle referenční rámec), přirozeně aspirated, SI (zážehové) benzín-palivo, dva ventily na válec, tlačná tyč motoru, BMEP přes 204 PSI (14 bar, točivý moment poměr 1,35), je poměrně obtížné dosáhnout, a vyžaduje seriózní program rozvoje a velmi specializované komponenty.

je vhodné si uvědomit, že moderní, normálně sáním CI (vznětový) motor lze snadno provést 15 bar BMEP, a několik přeplňovaný CI street motory běžně překročit 20.5 bar. Je užitečné si uvědomit, že BMEP je užitečným nástrojem pro porovnávání a hodnocení podobných typů motorů.

pro účely srovnání se podívejme na motory, o nichž se obecně věří, že jsou vrcholem výkonu motoru: Formule 1 (Grand Prix).

Motor F1 je účelový a v podstatě neomezený. Pro sezonu 2006, pravidla požadovaných 90° V8 motor 2.4 l posunutí (146.4 CID) s maximální vrtání 98 mm (3.858) a požadovaný otvor rozteč 106,5 mm (4.193). Výsledný zdvih k dosažení 2,4 litru je 39,75 mm (1 .565)a je implementován s klikovým hřídelem 180°. Typická délka tyče je přibližně 102 mm (4.016 in), pro poměr tyče / zdvihu asi 2.57.

tyto motory jsou obvykle 4-ventil-na válec uspořádání se dvěma vačky nad hlavou na banku, a pneumatické ventily. Kromě několika omezení je uvedeno výše, jsou zde další následující omezení: (a) žádné sloučeniny beryllia, (b) ne MMC písty, (c) žádné proměnné délky sacího potrubí, (d) jeden vstřikovač na válec, a (e) požadavek, aby jeden motor poslední dva závodní víkendy.

na konci sezóny 2006 běžela většina těchto motorů F1 až do 20 000 ot / min v závodě a vyráběla se v blízkosti 750 koní. Jeden motor, pro který mám čísla, dosáhl špičkové hodnoty výkonu 755 BHP při neuvěřitelných 19 250 ot / min. Při špičkovém výkonu 755 HP je točivý moment 206 lb-ft a špičkový výkon BMEP by byl 212 psi. (14.63 bar). Maximální točivý moment 214 lb-ft nastal při 17 000 ot / min pro BMEP 220 psi (15.18 bar). Nemůže existovat žádný argument, že 212 psi při 19,250 OT / MIN je opravdu úžasné.

podívejme se však na některé ohromující domácí technologie.

NASCAR CUP race engine je značně omezené pohonná jednotka, údajně je odvozen od „výroby“ komponenty, i když od roku 2010, všechny 4 motory soutěžit na této úrovni (Chevrolet, Dodge, Ford, Toyota) jsou účel-postavený závodní motory určené speciálně pro NASCAR je pravidlo knihu.

podle regulace mají pohárové motory maximální zdvih 358 CI (5,87 L). Musí používat litinový blok 90° V8 s roztečí vrtání 4.500 palce a ocelovým klikovým hřídelem 90° . Hlavy válců jsou účelové a vysoce vyvinuté, omezené na dva ventily na válec, specifické úhly ventilů, specifické výšky podlahy portu atd.. Ventily jsou ovládány jediného bloku-montáž, plochá zdvihátka vačkového hřídele (to je pravda, ještě žádné válečky od roku 2014, ale přešli na válec cam následovníky pro sezonu 2015) a tlačnou tyč / rocker-ruku / vinutá pružina valvetrain. Dále je brzděna požadavek na jediném čtyř-komorový karburátor (do roku 2011) a nyní (2012), 4-barel-karburátor-jako škrticí klapky a individuální běžec EFI. Elektronicky řízené zapalování je povoleno (od roku 2012) a pro kužely a písty existují minimální požadavky na hmotnost. Více informací o těchto motorech naleznete zde.)

jak tyto pohárové motory fungují? Na konci sezóny 2014, motory z jedné hlavní NASCAR výrobce motoru vyráběly v okolí 880 HP při 9000 OT / min, a oni pracují na max závod rpm v blízkosti 9400 ot. / min.

v Úvahu skutečnost, že, vyrobit 880 HP při 9000 OT / min, vyžaduje 513 lb-ft točivého momentu, pro peak power BMEP téměř 216 PSI (14.92 bar, poměr točivého momentu 1,43). Špičkový točivý moment pro stejný motor byl obvykle asi 535 lb-ft při 7800 ot / min, pro špičkový BMEP přes 226 psi (15.6 bar, točivý moment poměr 1.50).

to je opravdu úžasné.

(nyní odbočím na krátký chvástání.

je velmi politováníhodné, že pro sezónu 2015 se NASCAR braintrust rozhodl uzákonit tyto úžasné motory z existence. Pro sezónu 2015 budou tyto stejné motory vybaveny „zúženou Rozpěrkou“ mezi tělesem škrticí klapky a sacím plénem. Tento distanční částky o málo víc než fantazie restriktor deska, která dále omezuje množství vzduchu, které motor může spolknout. Tato změna pravidel okamžitě snížila výkon motoru na zhruba 725 koní.

A zatímco NASCAR funkcionáři blábolit o „snížení nákladů na závodění“, tato změna pravidel vyžaduje ještě další obrovské výdaje R&D peníze na vývoj nového motoru paket (spalovací komory, přístavy, potrubí běžci, konfigurace komory, cam profily, pružiny ventilů, atd. atd. pro optimalizaci výkonu tohoto nového (jiného) balíčku motoru.)

OK, Nyní zpět na BMEP……..

Porovnejte údaje motoru F1 s čísly motoru poháru, abyste získali živější obraz o tom, jak chytří jsou tito kluci pohárového motoru. Kromě toho, vzít v úvahu skutečnost, že (a) jeden motor musí být použit pro každý závod setkání, která zahrnuje alespoň dva tréninky, kvalifikace a závod, který může být jak dlouho jako 600 km, a (b) Penske-Dodge motory, které vyhrál v roce 2012 mistrovství netrpěl jednoho selhání motoru v celém 38-závod sezóny 2012.

To bylo řečeno, nedávné vítěze v každoroční Motor Masters soutěže dosažení přes 16.9 bar BMEP (245 psi, točivý moment poměr 1.63 ! ) s normálně nasávaným, benzínovým, si, 2-ventilovým tlačným motorem. NICMÉNĚ, stavitelé volně přiznat, že vzhledem k velmi agresivní cam profily rocker poměry, hrubé zdvih ventilu čísla, a další kompromisy, zaměřené na maximalizaci BMEP, tyto motory mají relativně krátkou očekávanou délkou života.

poznámka: Dne 12 Leden 2015, jsme opraveny následující odstavec, díky bystrý čtenář Dan Nicoson, který poukázal na mě, že Blanton motoru nabízejí byl 3,8 litrový Ford V6, ne 2.8 litrový motor jak již bylo uvedeno v následující krátký monolog na absurdní mocenské nároky.

ocenit hodnotu BMEP (nebo točivého momentu na krychlový centimetr) jako motor-tvrdí, nástroj hodnocení, předpokládám, že někdo nabízí k prodeji 3.8 litrový (232 kubický palec) Ford V6, který údajně dělá 290 HP při 5000 ot / min, a je vybaven hliníkovými hlavami off-the-shelf aftermarket, off-the-shelf sacím potrubím a“ výkonným “ vačkovým hřídelem.

můžete posoudit přiměřenost této moci-tvrdí výpočtem (a), že 290 HP při 5000 OT / min, vyžaduje asi 305 lb-ft točivého momentu (290 x 5252 ÷ 5000), a (b), které 305 lb-ft. točivého momentu od 232 kubických palců vyžaduje BMEP 198 PSI (150,8 x 305 ÷ 198), nebo poměr točivého momentu 1,31.

by pak propustit to, že tvrzení jako absurdní, protože víte, že pokud člověk mohl dělat kouzla zapotřebí, aby se 1.31 točivý moment poměr s OEM hlavou design, OEM valvetrain design a jednotné centrálně-umístěný karburátor, měl by být uznávaný jako jeden z nejvýznamnějších motoru guru na světě. Můžete také spekulovat, že byla vyvinuta nová jednotka inzerované síly („blantonpower“).

dalším porovnáním za účelem dosažení hodnoty BMEP 214 PSI (měřený točivý moment 583 lb-ft pro poměr točivého momentu 1.42 ) z naší GEN-1 letadla V8, museli jsme použít velmi dobře vyvinuté, vysoce tekoucí, vysoká rychlost hlavy, speciálně vyvinuté naladěni rovné-délka-runner příjem / přetlakový systém, vlastní-vyvinut systém vstřikování paliva, velmi dobře vyvinutý válec-cam profily a díly ventilového rozvodu, spolu s řadou velmi specializované komponenty, které jsme navržen a vyroben.

odvození rovnic BMEP

definice BMEP (brzdný střední efektivní tlak), jak bylo dříve uvedeno v horní části této stránky, je: „střední (průměrný) tlak, který by při působení pístů rovnoměrně od horní části ke spodní části každého zdvihu způsobil naměřený (brzdový) výkon“. Opět si všimněte, že BMEP je čistě teoretický a nemá nic společného se skutečnými tlaky válců.

pokud uvedeme definici do matematické podoby, dostaneme:,

HP = BMEP x plocha pístu x (zdvih / 12) x OTÁČKY x power-luštěniny-per-revoluce / 33000

Práce přes to, že rovnice, pokud jde o jednoválec, BMEP (v PSI) vynásobí plocha pístu (palcích) dává střední síla působící na píst při zdvihu. Vynásobením této síly na zdvihu (cm děleno 12, což změní jednotky metrů) dává čistá PRÁCE (ve foot-pounds) produkován píst pohybuje z HÚ do DÚ s BMEP vyvíjený na to, že po pohybu. (Zjevně se nejedná o pokus reprezentovat realitu ve spalovací komoře. Jak již bylo uvedeno, BMEP je jednoduše vhodným nástrojem pro porovnání a hodnocení výkonu motoru.)

dále je výkon definován jako pracovní čas za jednotku. Proto vynásobením PRÁCE (ft-lbs) OT / min, pak vynásobením power-impulsy na otáčku (PPR) dává čistý (brzda) výkon (nohy-libry za minutu v tomto příkladu) produkoval jeden válec. (V jednoválcovém motoru je PPR buď 1 pro 2taktní motor, nebo 1/2 pro 4taktní motor.

Protože jedna koňská síla je definována jako 33,000 nohy-libry-práce-per-minutu, rozdělení PRÁCE (ft-lbs) 33,000 změny jednotek z nohy-libry za minutu HP.

Protože je jasné, že plocha pístu x zdvih je posunutí jednoho válce (v kubických palcích), pak rovnice mohou být zjednodušeny na:

HP = BMEP x (posunutí / 12) x OTÁČKY x power-luštěniny-per-revoluce / 33000

Koňských sil je také definována jako:

HP = Moment x OTÁČKY / 5252

Dosazením této rovnice do předcházející dává:

Točivý moment x OTÁČKY / 5252 = BMEP x (posunutí / 12) x OTÁČKY x PPR / 33000

Snížení této rovnice dává:

BMEP = (Točivý moment x 12 x 33,000 / 5252) / (Posunutí x PPR)

Vyhodnocení konstant, 12 x 33,000 / 5252 = 75.39985, který může být bezpečně aproximovat 75.4. Zjednodušení rovnice opět dává:

BMEP = (točivý moment x 75.4) / (Posunutí x PPR)

To je také jasné, že, protože rovnice zahrnuje PPR ( Síly Impulsů na Otáčku ), to platí i pro motory s libovolným počtem válců pomocí celkové posunutí, celkem brzdného momentu, a jaká PPR.

Předpokládejme například, že jste měří 14.45 lb-ft točivého momentu od 125 cc (7.625 CID) single-válec 2-taktní motor na 12,950 OT / min, tak bys 35.63 HP (285 koní na litr, docela působivé, vskutku). Na BMEP by:

BMEP = (14.45 x 75.4) / (7.625 x 1) = 142.9 psi (9.85 bar)

Že BMEP (9.85 bar) je impozantní číslo pro pístový 2-taktní motor.

předpokládejme Však, že někdo tvrdil, že bude dělat, že stejný točivý moment z jednoválec 4-taktní 125 cc motor na 12,950 OT. / min. Výkon by byl stejný (35, 63 HP nebo 285 HP na litr). Hustota výkonu by nutně nastavit alarmy, (2008 2.4 l F1 V8 motory přiblížil 315 HP na litr), ale požadované BMEP by způsobit, že tvrzení považovat za velmi sporné:

BMEP = (14.45 x 75.4) / (7.625 x, 1/2) = 285.8 psi (19.7 bar)

Že BMEP (19.7 bar) je zjevně absurdní pro přirozeně nasávaný 4-taktní benzínový zážehový motor (SI). Profesor Gordon Blair uvedl, že překročení 15 barů BMEP v motoru N/A je prakticky nemožné, ale to bylo před několika lety. „Otevřené“ motory NASCAR Cupu se před“ snižováním nákladů “ zužující Rozpěrkou blížily k 15,6 baru.

DVA A ČTYŘI-MRTVICE ROZDÍLY

Jasně, ten rozdíl ve výpočtu BMEP pro 2 – a 4-taktní motory je prostě faktor 2, vzhledem k tomu, že 2-taktní válec vystřelí jednou za revoultion vzhledem k tomu, že 4-taktní motor vystřelí pouze jednou za dvě otáčky. Rovnice může být zjednodušena dále začleněním, že PPR faktor v neustálém 75.4 a odstranění PPR z rovnice, a proto konstantní pro 4-taktní motory 2 x 75.4 = 150.8. To vytváří rovnice uvedené v horní části tohoto článku, které používají plný objem motoru a měřený točivý moment.

(Rovnice 8 -, 4-Taktní Motor)

(Rovnice 8-b, 2-Taktní Motor)