– Keskimääräinen tehollinen Jarrupaine –

olemme esittäneet termisen tehokkuuden ja volumetrisen tehokkuuden aiheet menetelminä tietyn moottorikonfiguraation potentiaalisen tehon arvioimiseksi.

Keskimääräinen tehollinen Jarrupaine (BMEP) on toinen erittäin tehokas mittapuu, jolla vertaillaan tietyntyyppisen moottorin suorituskykyä toiseen samantyyppiseen ja arvioidaan suorituskykyväitteiden tai-vaatimusten kohtuullisuutta.

BMEP: n määritelmä on: keskimääräinen paine, joka, jos männät asetetaan tasaisesti jokaisen tehoniskun ylhäältä alas, tuottaisi mitatun (jarrutustehon).

huomaa, että BMEP on puhtaasti teoreettinen eikä sillä ole mitään tekemistä todellisten sylinterin paineiden kanssa. Se on yksinkertaisesti työkalu arvioida tietyn moottorin tehokkuutta vääntömomentin tuottamisessa annetusta iskutilavuudesta.

kun tarkastellaan yhtälöitä 8-a ja 8-b, voidaan helposti nähdä, että BMEP on yksinkertaisesti vääntömomentti per kuutiotuuman Siirtymä kerrottuna vakiolla. Itse asiassa monet lahjakkaat ihmiset moottorin suunnittelu-ja kehitysbisneksessä käyttävät tällä hetkellä vääntömomentti-kuutiotuumaa (”vääntömomenttisuhde”) BMEP: n sijasta, jolloin vältetään tuo ikävä kertolasku.

jos tiedät moottorin vääntömomentin ja iskutilavuuden, hyvin käytännöllinen tapa laskea BMEP on:

(yhtälö 8-a, 4-tahtimoottori)

(yhtälö 8-b, 2-tahtimoottori)

(jos haluat mieluummin Painelukemia kuin PSI: tä, Jaa PSI yksinkertaisesti 14,5: llä)

(jos olet kiinnostunut näiden suhteiden derivoinnista, se selitetään tämän sivun alareunassa.)

1,0 lb-ft: n vääntömomenttiteho uppouman kuutiotuumaa kohti 4-tahtimoottorissa vastaa 150,8 psi: n BMEP: tä. Kaksitahtimoottorissa sama 1,0 lb-ft vääntömomentti kuutiotuumaa kohden on 75,4 psi: n BMEP. (Derivointi, että suhde on esitetty osoitteessa borttom tämän sivun.)

tämän sivun loppuosa koskee nelitahtimoottoreita, mutta se koskee yhtä lailla kaksitahtimoottoreita, jos vain korvaa 75.4: n kaikkialla, missä näkee 150.8: n.

tämä työkalu on erittäin kätevä arvioimaan minkä tahansa moottorin suorituskykyä. Esimerkiksi” angle-valve ” Lycoming IO-360 (200 hv, 360 CID) ja IO-540 (300 hv, 540 cid) – moottorit tekevät nimellistehonsa 2700 RPM: ssä. Kyseisellä kierrosluvulla (2700) nimellisteho vaatii vastaavasti 389 lb-ft: n (200 hv) ja 584 lb-ft: n (300 hv) vääntömomentin. (Jos et ymmärrä tätä laskelmaa, klikkaa tästä)

noista vääntömomenttiarvoista on helppo nähdä (yllä olevasta yhtälöstä 8-A), että molemmat moottorit toimivat huipputeholla noin 163 PSI: n BMEP: llä (11,25 bar eli ”vääntömomenttisuhde” 1,08 lb-ft kuutiotuumaa kohti). BMEP huippuvääntömomentissa on hieman suurempi.

pitkäikäinen (ilma-aluksen viitekehyksessä), luonnollisesti hengittävä, si (kipinäsytytys) bensiinikäyttöinen, kaksiventtiilinen / sylinteri, työntöventtiilimoottori, yli 204 PSI: n BMEP (14 bar, vääntömomenttisuhde 1,35) on melko vaikea saavuttaa ja vaatii vakavaa kehitysohjelmaa ja hyvin erikoistuneita komponentteja.

on syytä huomata, että nykyaikainen, normaalisti hengittävä PURISTUSSYTYTYSMOOTTORI pystyy helposti tekemään 15 bar: n BMEP: n ja useat turboahdetut CI: n katumoottorit rutiininomaisesti ylittävät 20,5 bar: n. On hyvä muistaa, että BMEP on hyödyllinen työkalu vertailemaan ja arvioimaan samantyyppisiä moottoreita.

vertailun vuoksi tarkastellaan moottoreita, joiden yleisesti uskotaan olevan moottorin suorituskyvyn huippukohta: Formula 1 (Grand Prix).

F1-moottori on tarkoitukseen rakennettu ja käytännössä rajoittamaton. Kaudelle 2006 säännöt edellyttivät 90° V8-moottoria, jonka iskutilavuus oli 2,4 litraa (146,4 CID) ja suurin porausväli 98 mm (3,858) ja vaadittu porausväli 106,5 mm (4,193). Tuloksena oleva isku 2,4 litran saavuttamiseksi on 39,75 mm (1.565) ja on toteutettu 180° kampiakselilla. Tyypillinen sauvan pituus on noin 102 mm (4,016 in), sauvan / iskun suhde on noin 2,57.

nämä moottorit ovat tyypillisesti 4-venttiilisiä sylinteriä kohti, joissa on kaksi yläpuolista nokka-akselia per pankki, ja pneumaattisia valvespringejä. Edellä mainittujen muutamien rajoitusten lisäksi on olemassa seuraavat lisärajoitukset: a) Ei berylliumyhdisteitä, B) ei MMC-mäntiä, c) ei vaihtelevanpituisia imuputkia, d) yksi injektori sylinteriä kohti ja e) vaatimus, että yksi moottori kestää kaksi kisaviikonloppua.

kauden 2006 lopussa suurin osa näistä F1-moottoreista kävi jopa 20 000 kierrosta minuutissa kisatrimmissä, ja niitä valmistettiin lähes 750 hv. Yksi moottori, jonka huippuarvo on 755 BHP-hämmästyttävällä 19 250 RPM: llä. 755 hv: n huipputeholla vääntömomentti on 206 lb-ft ja huipputeholla BMEP olisi 212 psi. (14,63 bar). 214 lb-ft: n huippuvääntömomentti syntyi 17 000 RPM: ssä 220 psi: n (15,18 bar) BMEP: llä. Ei voida väittää, että 212 psi 19,250 RPM on todella hämmästyttävä.

katsokaamme kuitenkin ällistyttävää kotiteknologiaa.

NASCAR Cupin kisamoottori on ankarasti rajoitettu voimanlähde, jonka väitetään olevan peräisin ”tuotanto” – komponenteista, vaikka vuodesta 2010 lähtien kaikki 4 sillä tasolla kilpailevaa moottoria (Chevy, Dodge, Ford, Toyota) ovat nimenomaan NASCARin sääntökirjaan suunniteltuja kilpamoottoreita.

säännön mukaan CUP-moottoreiden suurin iskutilavuus on 358 CI (5,87 L). Niiden on käytettävä valurautaista 90° V8-lohkoa, jossa on 4.500 tuuman porausväli ja 90° teräksinen kampiakseli. Sylinterinkannet ovat tarkoitukseen suunniteltuja ja pitkälle kehitettyjä, rajoitettu kahteen venttiiliin sylinteriä kohti, tiettyihin venttiilikulmiin, tiettyihin portin lattiakorkeuksiin jne.. Venttiilit toimivat yhdellä, lohkoasennetulla, tasatappisella nokka-akselilla (aivan oikein, ei vieläkään rullia vuodesta 2014; mutta ne siirtyivät rullakameran seuraajiin kaudelle 2015) ja työntötangolla / keinukaarella / kierukkajousituksella. Sitä hobbled entisestään vaatimus yhden nelipiippuisen kaasuttimen (vuoteen 2011) ja nyt (2012 lähtien), 4-piippuinen kaasuttimen kaltainen kaasuttimen runko ja individial runner EFI. Elektronisesti ohjattu sytytys on sallittu (vuodesta 2012 alkaen), ja konrodeille ja männille on asetettu vähimmäispainovaatimukset. Lisätietoja näistä moottoreista löytyy täältä.)

miten nämä CUP-moottorit toimivat? Kauden 2014 lopussa yhden suuren NASCAR-moottorivalmistajan moottorit tuottivat noin 880 HV noin 9000 RPM: n kierrosnopeudella, ja ne toimivat maksimissaan 9400 rpm: n tuntumassa.

on otettava huomioon, että 880 hv: n tuottaminen 9000 RPM: ssä vaatii 513 lb-ft: n vääntömomentin, kun huipputehon BMEP on lähes 216 PSI (14.92 bar, vääntömomenttisuhde 1,43). Saman moottorin huippuvääntömomentti oli tyypillisesti noin 535 lb-ft nopeudella 7800 RPM, kun BMEP: n huippuvääntömomentti oli yli 226 psi (15,6 bar, vääntömomenttisuhde 1,50).

tuo on todella hämmästyttävää.

(nyt poikkean lyhyeen paasaukseen.

on erittäin valitettavaa, että kaudelle 2015 NASCAR braintrust on päättänyt säätää nämä ihmeelliset moottorit pois käytöstä. Kaudelle 2015 näihin samoihin moottoreihin asennetaan ”kapeneva välilevy” Kaasuläpän rungon ja imuaukon väliin. Tämä välilevy ei ole juuri muuta kuin hieno kuristuslevy, joka rajoittaa entisestään Moottorin nauttiman ilman määrää. Tuo sääntömuutos vähensi moottorin tehon välittömästi noin 725 hevosvoimaan.

ja samalla kun NASCARin toimihenkilöt höpisevät” kilpa-autoilun kustannusten alentamisesta”, tämä sääntömuutos on vaatinut vielä yhden valtavan R&D-rahan uuden moottoripaketin kehittämiseen (polttokammio, portit, monistusjuoksijat, yleiskokoonpano, nokka-profiilit, venttiilijouset jne. jne. etc) tämän uuden (erilaisen) moottoripaketin suorituskyvyn optimoimiseksi.)

OK, nyt takaisin BMEP: hen……..

vertaa F1-moottorien lukuja CUP-moottorien lukuihin, jotta saisit elävämmän kuvan siitä, kuinka nokkelia nämä CUP-moottorien tyypit ovat. Lisäksi on otettava huomioon, että A) jokaisessa kilpailukokouksessa on käytettävä yhtä moottoria, joka sisältää vähintään kaksi harjoitussessiota, aika-ajosession ja kilpailun, jonka pituus voi olla jopa 600 mailia, ja B) Penske-Dodgen moottoreissa, jotka voittivat mestaruuden 2012, ei ollut yhtään moottorivikaa koko 38 kilpailun kaudella 2012.

viime aikojen voittajat vuosittaisessa Engine Masters-kilpailussa ovat saavuttaneet yli 16,9 bar BMEP: n (245 psi, vääntömomenttisuhde 1,63 ! ), jossa on normaalisti imettävä, bensiinikäyttöinen, Si, 2-venttiilinen työntötyömoottori. Rakentajat kuitenkin myöntävät avoimesti, että erittäin aggressiivisten nokka-profiilien, keinutussuhteiden, venttiilien kokonaisnostolukujen ja muiden BMEP: n maksimointiin tähtäävien kompromissien vuoksi näillä moottoreilla on suhteellisen lyhyt elinikä.

HUOM.: 12.1.2015 korjasimme seuraavaa kappaletta, kiitos taitavan lukijan Dan Nicosonin, joka huomautti minulle, että Blantonin moottoritarjonta oli 3,8-litrainen Ford V6, ei 2,8-litrainen moottori, kuten aiemmin absurdeja voimaväitteitä käsittelevässä lyhyessä puheenvuorossa todettiin.

jotta BMEP: n (tai vääntömomentin kuutiotuumaa kohti) arvo voidaan arvioida moottorivaatimusten arviointivälineenä, oletetaan, että joku tarjoaa sinulle 3.8 litran (232 kuutiotuuman) Ford V6, joka väitetysti tekee 290 hv 5000 RPM, ja on varustettu off-the-hylly jälkimarkkinoilla alumiinipäät, off-the-hylly imusarja ja ”performance” nokka-akseli.

voit arvioida tämän tehovaatimuksen järkevyyttä laskemalla (A), että 290 hv 5000 rpm: n nopeudella vaatii noin 305 lb-ft vääntömomenttia (290 x 5252 χ 5000), ja (b) että 305 lb-ft. vääntömomentti 232 kuutiotuumasta vaatii BMEP: n 198 psi (150,8 x 305 χ 198), tai vääntömomentin suhde on 1,31.

silloin hylkäisitte tämän väitteen naurettavana, koska tiedätte, että jos joku mies pystyisi tekemään 1,31: n vääntömomenttisuhteen OEM-pään muotoilulla, OEM-valvetrain-suunnittelulla ja yhdellä keskitetyllä kaasuttimella, hän olisi tunnettu yhtenä maailman etevimmistä moottoriguruista. Voisi myös spekuloida, että olisi kehitetty uusi mainostetun voiman yksikkö (”blantonpower”).

vertailun vuoksi, jotta saavutetaan BMEP-arvo 214 PSI (mitattu vääntömomentti 583 lb-ft, kun vääntömomenttisuhde on 1.42,) meidän GEN-1 ilma V8, meidän piti käyttää erittäin hyvin kehittyneitä, korkea virtaava, nopea päät, erityisesti kehitetty viritetty yhtä pitkä-runner imu / plenum järjestelmä, custom-kehitetty polttoaineen ruiskutus järjestelmä, erittäin hyvin kehittyneet rulla-cam profiilit ja venttiili juna komponentit, yhdessä monia hyvin erikoistuneita komponentteja, jotka suunnittelimme ja valmistimme.

BMEP-yhtälöiden derivointi

BMEP: n (jarrujen Keskimääräinen tehollinen paine) määritelmä, joka on aiemmin esitetty tämän sivun yläosassa, on: ”keskimääräinen (keskimääräinen) paine, joka, jos männät asetetaan tasaisesti jokaisen tehoniskun ylhäältä alas, tuottaisi mitatun (jarrutustehon)”. Huomaa jälleen, että BMEP on puhtaasti teoreettinen eikä sillä ole mitään tekemistä todellisten sylinterin paineiden kanssa.

jos panemme määritelmän matemaattiseen muotoon, saamme:,

HP = BMEP x männän pinta-ala x (isku / 12) x RPM x teho-pulssit-per-kierros / 33000

tämän yhtälön läpi työskentely yksisylinterisen moottorin osalta BMEP (PSI: nä) kerrottuna männän pinta-alalla (neliötuumat) antaa mäntään tehoniskun aikana kohdistuvan keskimääräisen voiman. Kertomalla tämä voima iskulla (tuumat jaettuna 12: lla, mikä muuttaa yksiköt jaloiksi) saadaan se Verkko (jalkakiloina), jonka mäntä tuottaa siirtyessään TDC: stä BDC: hen BMEP: n kohdistuessa siihen koko tämän liikkeen ajan. (Tämä ei selvästikään ole yritys edustaa todellisuutta palotilassa. Kuten aiemmin todettiin, BMEP on yksinkertaisesti kätevä työkalu moottorin suorituskyvyn vertailuun ja arviointiin.)

seuraavaksi teho määritellään työaikayksiköksi. Siksi kertomalla työ (ft-lbs) RPM, sitten kertomalla power-pulssit-per-vallankumous (PPR) antaa netto (jarru) teho (jalka-kiloa minuutissa tässä esimerkissä) tuotettu yksi sylinteri. (Yksisylinterisessä moottorissa PPR on joko 1 2-tahtimoottorille tai 1/2 4-tahtimoottorille.

koska yksi hevosvoima on määritelty 33 000 jalkakilon työpanokseksi minuutissa, työn (ft-lbs) jakaminen 33 000: lla muuttaa yksiköt jalkakiloista minuutissa hevosvoimaan.

koska on selvää, että männän pinta-ala x isku on yhden sylinterin iskutilavuus (kuutiotuumassa), voidaan yhtälö yksinkertaistaa:

HP = BMEP x (iskutilavuus / 12) x RPM x teho-pulssit-per-vallankumous / 33000

Hevosvoima määritellään myös seuraavasti:

HP = vääntömomentti x RPM / 5252

korvaamalla tuo yhtälö edeltävään saadaan:

vääntömomentti x RPM / 5252 = BMEP x (Siirtymä / 12) x RPM x PPR / 33000

tämän yhtälön vähentäminen antaa:

BMEP = (vääntömomentti x 12 x 33000 / 5252) / (Siirtymä x PPR)

vakioiden arviointi, 12 x 33000 / 5252 = 75, 39985, jota voidaan turvallisesti APPROKSIMOIDA 75, 4: llä. Yhtälön yksinkertaistaminen taas antaa:

BMEP = (vääntömomentti x 75.4) / (Siirtymä x PPR)

on myös selvää, että koska yhtälö sisältää PPR: n (Tehopulssit kierrosta kohti), sitä sovelletaan Moottoreihin, joissa on mikä tahansa määrä sylintereitä käyttämällä kokonaissiirtymää, kokonaisjarrumomenttia ja oikeaa PPR: ää.

jos esimerkiksi mittaisit 14,45 lb-ft vääntömomentin 125 cc (7,625 CID) yksisylinterisestä 2-tahtimoottorista 12,950 RPM: ssä, sinulla olisi 35,63 HV (285 hv litrassa, varsin vaikuttava todellakin). BMEP olisi:

BMEP = (14, 45 x 75, 4) / (7, 625 x 1) = 142, 9 psi (9, 85 bar)

että BMEP (9.85 bar) on vaikuttava numero mäntäporttiselle 2-tahtimoottorille.

oletetaan kuitenkin, että joku väittää tekevänsä saman vääntömomentin yksisylinterisestä 4-tahtisesta 125 cc-moottorista nopeudella 12 950 kierrosta minuutissa. Teho olisi sama (35,63 hv eli 285 hv litrassa). Tehotiheys ei välttämättä laukaisisi hälytyksiä (vuoden 2008 2,4 litran F1 V8-moottorit lähestyivät 315 hv litrassa), mutta vaadittu BMEP aiheuttaisi sen, että väitettä pidetään erittäin kyseenalaisena:

BMEP = (14,45 x 75,4) / (7,625 x 1/2) = 285,8 psi (19,7 bar)

että BMEP (19.7 bar) on selvästi absurdi luonnollisesti hengittävälle 4-tahtiselle, bensiinikäyttöiselle kipinäsytytysmoottorille (SI). Professori Gordon Blair totesi, että 15 Barin BMEP: n ylittäminen N/A-moottorissa on käytännössä mahdotonta, mutta näin oli muutama vuosi sitten. NASCAR Cupin ”avoimet” moottorit ennen” kustannuksia vähentävää ” kapenevaa välilevyn idioottimaisuutta lähestyivät 15,6 baaria.

kaksi – ja NELITAHTIEN erot

2-ja 4-tahtimoottoreiden BMEP: n laskentaero on selvästi vain 2-kertainen, koska 2-tahtisylinteri palaa kerran kierrosta kohden, kun taas 4-tahtinen moottori palaa vain kerran kahta kierrosta kohden. Yhtälöitä voidaan yksinkertaistaa entisestään sisällyttämällä kyseinen PPR-kerroin vakioon 75,4 ja poistamalla PPR yhtälöstä, jolloin 4-tahtimoottorin vakio on 2 x 75,4 = 150,8. Tämä tuottaa tämän artikkelin yläosassa esitetyt yhtälöt, jotka käyttävät Moottorin täyttä iskutilavuutta ja mitattua vääntömomenttia.

(yhtälö 8-a, 4-tahtimoottori)

(yhtälö 8-b, 2-tahtimoottori)