– fék átlagos effektív nyomás –

bemutattuk a termikus hatékonyság és a volumetrikus hatékonyság témáit, mint módszereket egy adott motorkonfiguráció potenciális teljesítményének becslésére.

a fékhatás átlagos nyomása (BMEP) egy másik nagyon hatékony mérce egy adott típusú motor teljesítményének összehasonlítására egy azonos típusú motorral, valamint a teljesítményre vonatkozó állítások vagy követelmények ésszerűségének értékelésére.

a BMEP meghatározása: az az átlagos (átlagos) nyomás, amely, ha a dugattyúkra egyenletesen terhelik az egyes löketek tetejétől az aljáig, a mért (fék) teljesítményt eredményezné.

kérjük, vegye figyelembe, hogy a BMEP tisztán elméleti, és semmi köze a tényleges HENGERNYOMÁSHOZ. Ez egyszerűen egy eszköz, hogy értékelje a hatékonyságát egy adott motor termelő nyomaték egy adott elmozdulás.

az alábbi 8-a és 8-b egyenletek alapján könnyen látható, hogy a BMEP egyszerűen az elmozdulás köbcentiméterenkénti nyomatéka, szorozva egy állandóval. Valójában a motortervezési és-fejlesztési üzletágban sok tehetséges ember jelenleg a bmep helyett a köbcentiméterenkénti nyomatékot (“nyomatékarányt”) használja, elkerülve ezzel az unalmas szorzási folyamatot.

ha ismeri a motor nyomatékát és elmozdulását, a BMEP kiszámításának nagyon praktikus módja:

(8-A egyenlet, 4 ütemű motor)

(egyenlet 8-b, 2 ütemű motor)

(ha inkább a Bar-ban mért nyomást részesíti előnyben, mint a PSI-t, egyszerűen ossza el a PSI-t 14,5-tel)

(ha érdekli ezeknek a kapcsolatoknak a levezetése, ezt az oldal alján ismertetjük.)

a nyomaték 1,0 lb-ft / köbcentiméter elmozdulás egy 4 ütemű motorban 150,8 PSI BMEP-nek felel meg. Egy 2 ütemű motorban ugyanaz az 1,0 Font / ft nyomaték köbcentiméterenként 75,4 psi BMEP. (Ennek a kapcsolatnak a levezetését az oldal borttom-jában adjuk meg.)

az oldal fennmaradó részében a négyütemű motorokra vonatkozik, de ugyanúgy vonatkozik a kétütemű motorokra is, ha egyszerűen helyettesíti a 75,4-et mindenhol, ahol 150,8-at lát.

ez az eszköz rendkívül hasznos, hogy értékelje a teljesítményt, amely azt állította, az adott motor. Például a” szög-szelep ” Lycoming IO-360 (200 LE, 360 CID) és IO-540 (300 LE, 540 CID) motorok névleges teljesítménye 2700 fordulat / perc. Ennél a fordulatszámnál (2700) A Névleges teljesítmény 389 font-ft (200 LE), illetve 584 font-ft (300 LE) nyomatékot igényel. (Ha nem érti ezt a számítást, kattintson ide)

ezekből a nyomatékértékekből könnyen látható (a fenti 8-A egyenletből), hogy mindkét motor körülbelül 163 PSI (11,25 bar, vagy 1,08 lb-ft / köbcentiméter “nyomatékarány” mellett működik csúcsteljesítmény mellett. A BMEP csúcsnyomatéknál valamivel nagyobb.

hosszú élettartamú (Repülőgép referenciakeretben), természetes szívású, SI (szikragyújtású) benzinüzemű, hengerenként kétszelepes, tolórúdos motor esetén a 204 PSI feletti BMEP (14 bar, 1,35 nyomatékarány) meglehetősen nehéz elérni, és komoly fejlesztési programot és nagyon speciális alkatrészeket igényel.

érdemes megjegyezni, hogy egy modern, normál szívású ci (kompressziós gyújtású) motor könnyen elkészítheti a 15 bar BMEP-t, és számos turbófeltöltős ci utcai motor rutinszerűen meghaladja a 20,5 bar-ot. Hasznos megjegyezni, hogy a BMEP hasznos eszköz a hasonló típusú motorok összehasonlításához és értékeléséhez.

összehasonlítás céljából nézzük meg azokat a motorokat, amelyekről általában úgy gondolják, hogy a motor teljesítményének csúcsa: Formula-1 (Grand Prix).

az F1-es motor kifejezetten erre a célra készült, és lényegében korlátlan. A 2006-os szezonra a szabályok 90 db, 2,4 literes (146,4 CID) térfogatú V8-as motort írtak elő, maximális furata 98 mm (3,858), a szükséges Furattávolság pedig 106,5 mm (4,193). A kapott löket 2,4 liter eléréséhez 39,75 mm (1.565), és végre egy 180 ++ főtengely. A tipikus rúdhossz körülbelül 102 mm (4,016 hüvelyk), körülbelül 2,57 rúd / löket arány esetén.

ezek a motorok jellemzően hengerenként 4 szelepes elrendezésűek, bankonként két felső bütykökkel és pneumatikus szeleprugókkal. A fent említett néhány korlátozás mellett a következő további korlátozások is fennállnak: (a) Nincsenek berilliumvegyületek, (b) nincsenek MMC dugattyúk, (c) nincsenek változó hosszúságú szívócsövek, (d) hengerenként egy injektor, és (e) az a követelmény, hogy egy motor két versenyhétvégén tartson.

a 2006-os szezon végén ezeknek az F1-es motoroknak a többsége 20 000 fordulat / perc sebességgel futott, és 750 lóerő közelében készült. Az egyik motor, amely már a számok tett egy csúcsteljesítmény értéke 755 le egy megdöbbentő 19,250 RPM. 755 le csúcsteljesítmény mellett a nyomaték 206 lb-ft, a csúcsteljesítményű BMEP pedig 212 psi lenne. (14.63 bar). A 214 lb-ft csúcsnyomaték 17 000 fordulat / perc sebességgel történt 220 psi (15,18 bar) BMEP esetén. Nem lehet érvelni, hogy a 212 psi 19 250 fordulat / percnél valóban elképesztő.

nézzünk azonban néhány meghökkentő hazai technológiát.

a NASCAR kupa versenymotor szigorúan korlátozott erőmű, állítólag “gyártási” alkatrészekből származik, bár 2010-től mind a 4 Ezen a szinten versenyző motor (Chevy, Dodge, Ford, Toyota) kifejezetten a NASCAR szabálykönyvéhez tervezett versenymotorok.

szabályozás szerint a KUPAMOTOROK maximális lökettérfogata 358 CI (5,87 L). Meg kell használni egy öntöttvas 90 db V8 blokk egy 4.500 inch furat távolság és egy 90 db acél főtengely. A hengerfejek rendeltetésszerűek és nagyon fejlettek, hengerenként két szelepre korlátozódnak, meghatározott szelepszögek, meghatározott nyílásmagasságok stb.. A szelepeket egyetlen, blokkra szerelt, lapos csapos vezérműtengely működteti (ez igaz, 2014-től még mindig nincsenek hengerek; de a 2015-ös szezonra görgős bütykös követőkre váltottak), valamint egy tolórúd / billenőkar / tekercsrugó szelep. Ezt tovább nehezíti az a követelmény, hogy egyetlen négycsöves karburátort (2011-ig) és most (2012-ig) egy 4 hordós karburátor-szerű fojtószelepház és az EFI individuális futó. Az elektronikusan vezérelt gyújtás megengedett (2012-től), és minimális súlykövetelmények vannak a conrods és a dugattyúk számára. További részletek ezekről a motorokról itt találhatók.)

hogyan működnek ezek a KUPAMOTOROK? A 2014-es szezon végén az egyik nagy NASCAR motorgyártó motorjai 880 le szomszédságában gyártottak körülbelül 9000 fordulat / perc sebességgel, és maximális versenyfordulatszámon működnek 9400 fordulat / perc közelében.

vegye figyelembe azt a tényt, hogy 880 lóerő 9000 fordulat / perc sebességgel történő előállításához 513 lb-ft nyomatékra van szükség, közel 216 PSI csúcsteljesítményű BMEP-hez (14.92 bar, nyomatékarány 1,43). Ugyanannak a motornak a csúcsnyomatéka általában körülbelül 535 lb-ft volt 7800 fordulat / perc sebességgel, 226 psi (15,6 bar, 1,50 nyomatékarány) feletti csúcs BMEP esetén.

ez valóban megdöbbentő.

(most kitérek egy rövid rant.

nagyon sajnálatos, hogy a 2015-ös szezonra a NASCAR braintrust úgy döntött, hogy törvénybe iktatja ezeket a csodálatos motorokat. A 2015-ös szezonra ugyanezeket a motorokat “kúpos távtartóval” szerelik fel a fojtószelepház és a szívócsonk között. Ez a távtartó alig több, mint egy díszes korlátozó lemez, ami tovább korlátozza a motor által lenyelhető levegő mennyiségét. Ez a szabályváltozás azonnal csökkentette a motor teljesítményét nagyjából 725 lóerőre.

és míg a NASCAR funkcionáriusai a “versenyzés költségeinek csökkentéséről” beszélnek, ez a szabályváltozás újabb hatalmas R& D pénzt igényelt egy új motorcsomag kifejlesztéséhez (égéstér, portok, sokrétű futók, plenum konfiguráció, bütykös profilok, szeleprugók stb. stb. stb), hogy optimalizálja az új (különböző) motorcsomag teljesítményét.)

OK, most vissza a BMEP-hez……..

hasonlítsa össze az F1 motor adatait a CUP motor adataival, hogy élénkebb képet kapjon arról, hogy ezek a CUP motor srácok milyen okosak. Ezenkívül vegye figyelembe azt a tényt, hogy (a) minden versenytalálkozón egy motort kell használni, amely legalább két edzést, egy kvalifikációs ülést és a versenyt tartalmaz, amely akár 600 mérföld is lehet, és (b) A 2012-es bajnokságot megnyerő Penske-Dodge motorok nem szenvedtek egyetlen motorhibát a 38 futam során, 2012-es szezon.

ennek ellenére az éves Motor Masters verseny legutóbbi nyertesei több mint 16,9 bar BMEP-t érnek el (245 psi, 1,63 nyomatékarány ! ) normál szívású, benzinüzemű, SI, 2 szelepes tolórúd motorral. Az építők azonban szabadon elismerik, hogy a nagyon agresszív bütykös profilok, a billenési arányok, a bruttó szelepemelési számok és a BMEP maximalizálását célzó egyéb kompromisszumok miatt ezeknek a motoroknak viszonylag rövid várható élettartama van.

megjegyzés: Tovább 12 január 2015, Mi Korrigált a következő bekezdés, köszönhetően ügyes olvasó Dan Nicoson, aki rámutatott, hogy nekem, hogy Blanton motor kínál volt egy 3.8 literes Ford V6, nem egy 2.8 literes motor, mint korábban említettük, a következő rövid henceg abszurd teljesítmény állítások.

a BMEP (vagy a köbcentiméterenkénti nyomaték) motor-követelés-értékelő eszközként történő értékeléséhez tegyük fel, hogy valaki felajánlja, hogy elad egy 3-at.8 literes (232 köbcentiméteres) Ford V6, amely állítólag 290 LE-t tesz 5000 fordulat / perc sebességgel, és fel van szerelve off-the-shelf Utángyártott alumínium fejekkel, egy off-the-shelf szívócsonkkal és egy “teljesítmény” vezérműtengellyel.

ennek a teljesítményigénynek az ésszerűségét úgy értékelheti, hogy kiszámítja (a) hogy 290 le 5000 fordulat / percnél körülbelül 305 lb-ft nyomatékot igényel (290 x 5252 5000), és (b) hogy 305 lb-ft. a nyomaték 232 köbcentiméter igényel BMEP 198 PSI (150,8 x 305 db 198), vagy a nyomaték aránya 1,31.

akkor majd utasítsa el azt az állítást, mint abszurd, mert tudod, hogy ha egy srác meg tudná csinálni a varázslat szükséges ahhoz, hogy egy 1.31 nyomaték arány az OEM fej design, az OEM valvetrain design és egy központi elhelyezkedésű karburátor, ő lenne híres, mint az egyik kiemelkedő motor guruk a világon. Azt is feltételezheti, hogy a hirdetett hatalom új egységét (“blantonpower”) fejlesztették ki.

további összehasonlítás céljából a 214 PSI BMEP érték elérése érdekében (583 lb-ft mért nyomaték 1 nyomatékarány esetén.42,) A mi GEN-1 Repülőgép V8, kellett használni rendkívül jól fejlett, nagy áramló, nagy sebességű fejek, egy speciálisan kifejlesztett hangolt egyenlő hosszúságú futó szívó / plenum rendszer, egy egyedi fejlesztésű üzemanyag-befecskendező rendszer, nagyon jól fejlett görgős-bütykös profilok és szelep vonat alkatrészek, valamint egy sor nagyon speciális alkatrészek, amit tervezett és gyártott.

a BMEP egyenletek levezetése

a BMEP (fék átlagos effektív nyomás) meghatározása, amint azt az oldal tetején korábban említettük, a következő: “az átlagos (átlagos) nyomás, amely, ha a dugattyúkra egyenletesen terhelik az egyes löketek tetejétől az aljáig, előállítaná a mért (fék) teljesítményt”. Ismét vegye figyelembe, hogy a BMEP tisztán elméleti, és semmi köze a tényleges hengernyomáshoz.

ha matematikai formába tesszük a definíciót, megkapjuk:,

HP = BMEP x dugattyú területe x (löket / 12) x RPM x teljesítményimpulzusok fordulatonként / 33000

az egyenlet egyhengeres motor szempontjából történő feldolgozása, a BMEP (PSI-ben) szorozva a dugattyú területével (négyzet hüvelyk) megadja a dugattyúra a teljesítménylöket során kifejtett átlagos erőt. Ezt az erőt megszorozva a lökettel (hüvelyk osztva 12-vel, amely az egységeket lábra változtatja) megadja a nettó munkát (láb-fontban), amelyet a dugattyú TDC-ről BDC-re mozog, a BMEP-vel, amelyet az egész mozgás során rá gyakorolnak. (Nyilvánvaló, hogy ez nem kísérlet a valóság ábrázolására az égéstérben. Mint korábban említettük, a BMEP egyszerűen egy kényelmes eszköz a motor teljesítményének összehasonlítására és értékelésére.)

ezután a teljesítmény az egységnyi idő munka. Ezért megszorozzuk a munkát (ft-lbs) az RPM-mel, majd megszorozzuk teljesítmény-impulzusok-fordulatonként (PPR) megadja az egy henger által termelt nettó (fék) teljesítményt (láb-font / perc ebben a példában). (Egyhengeres motorban a PPR vagy 1 egy 2 ütemű motornál, vagy 1/2 egy 4 ütemű motornál.

mivel egy lóerőt 33 000 láb-font-munka / perc értékként határoznak meg, a munka (ft-lbs) 33 000-rel történő elosztása megváltoztatja az egységeket láb-font / perc-ről HP-re.

mivel egyértelmű, hogy a dugattyú x löket területe egy henger elmozdulása (köbcentiméterben), akkor az egyenlet egyszerűsíthető:

HP = BMEP x (elmozdulás / 12) x RPM x teljesítmény-impulzusok-fordulatonként / 33000

lóerő a következőképpen is meghatározható:

HP = nyomaték x RPM / 5252

ha ezt az egyenletet helyettesítjük az előzővel, akkor:

nyomaték x RPM / 5252 = BMEP x (elmozdulás / 12) x RPM x PPR / 33000

az egyenlet csökkentése:

BMEP = (nyomaték x 12 x 33 000 / 5252) / (elmozdulás x PPR)

az állandók értékelése, 12 x 33 000 / 5252 = 75,39985, amely biztonságosan közelíthető 75,4-gyel. Az egyenlet újbóli egyszerűsítése:

BMEP = (nyomaték x 75.4) / (elmozdulás x PPR)

az is világos, hogy mivel az egyenlet magában foglalja a PPR-t (Teljesítményimpulzusok fordulatonként), ez tetszőleges számú hengerrel rendelkező motorokra vonatkozik a teljes elmozdulás, a teljes féknyomaték és a helyes PPR használatával.

tegyük fel például, hogy 14,45 lb-ft nyomatékot mért egy 125 köbcentis (7,625 CID) egyhengeres 2 ütemű motorból 12 950 fordulat / perc sebességgel, akkor 35,63 le (285 le / liter, valóban lenyűgöző) lenne. A BMEP a következő lenne:

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

hogy BMEP (9.85 bar) lenyűgöző szám egy dugattyús hordozású 2 ütemű motor számára.

tegyük fel azonban, hogy valaki azt állította, hogy ugyanazt a nyomatékot egyhengeres 4 ütemű 125 köbcentis motorból állítja elő 12 950 fordulat / perc sebességgel. A teljesítmény ugyanaz lenne (35, 63 le, vagy 285 le / liter). A teljesítménysűrűség nem feltétlenül indította el a riasztásokat (a 2008-as 2,4 literes F1 V8-as motorok megközelítették a 315 lóerőt literenként), de a szükséges BMEP miatt ezt az állítást erősen megkérdőjelezhetőnek kell tekinteni:

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

az a BMEP (19.7 bar) egyértelműen abszurd egy természetes szívású 4 ütemű, benzinüzemű szikragyújtású (SI) motor esetében. Gordon Blair professzor kijelentette, hogy a 15 bar BMEP túllépése egy N/a motorban gyakorlatilag lehetetlen, de ez néhány évvel ezelőtt volt. A NASCAR Kupa “nyitott” motorjai a “költségcsökkentő” kúpos távtartó idiotizmus előtt megközelítették a 15,6 bar-ot.

két-és négyütemű különbségek

nyilvánvaló, hogy a 2 – és 4-ütemű motorok BMEP-jének kiszámításakor a különbség egyszerűen 2-es tényező, mivel a 2-ütemű henger revoultiononként egyszer, míg a 4-ütemű motor két fordulatonként csak egyszer tüzel. Az egyenletek tovább egyszerűsíthetők azáltal, hogy ezt a PPR tényezőt beépítik a 75,4 állandóba, és kiküszöbölik a PPR-t az egyenletből, így a 4 ütemű motor állandója 2 x 75,4 = 150,8. Ez a cikk tetején látható egyenleteket eredményezi, amelyek a motor teljes lökettérfogatát és a mért nyomatékot használják.

(8-A egyenlet, 4 ütemű motor)

(8-b egyenlet, 2 ütemű motor)