– Bremseeffekt Effektivt Trykk –

Vi har presentert temaene Termisk Effektivitet og Volumetrisk Effektivitet som metoder for å estimere potensiell effekt av en gitt motorkonfigurasjon.

BRAKE Mean Effective Pressure (BMEP) Er en annen svært effektiv målestokk for å sammenligne ytelsen til en motor av en gitt type til en annen av samme type, og for å vurdere rimeligheten av ytelseskrav eller krav.

DEFINISJONEN AV BMEP er: gjennomsnittlig (gjennomsnittlig) trykk som, hvis pålagt stemplene jevnt fra toppen til bunnen av hvert strømslag, ville produsere den målte (brems) effekten.

VÆR oppmerksom PÅ AT BMEP er rent teoretisk og har INGENTING Å gjøre MED FAKTISKE SYLINDERTRYKK. Det er bare et verktøy for å evaluere effektiviteten til en gitt motor ved å produsere dreiemoment fra en gitt forskyvning.

ved å se på ligningene 8-a og 8-b nedenfor, kan du enkelt se AT BMEP er rett og slett dreiemomentet per kubikk tomme av forskyvning, multiplisert med en konstant. Faktisk bruker mange talentfulle mennesker i motordesign og utviklingsvirksomhet for tiden dreiemoment per kubikkmeter («dreiemomentforhold») i stedet for BMEP, og unngår dermed den kjedelige multiplikasjonsprosessen.

hvis du kjenner dreiemoment og forskyvning av en motor, er en veldig praktisk måte å beregne BMEP på:

(Ligning 8-a, 4-Takts Motor)

(Ligning 8-b, 2-Taktsmotor)

(hvis du foretrekker trykkavlesninger I Bar i stedet FOR PSI, del BARE PSI med 14,5)

(hvis du er interessert i avledning av disse relasjonene, forklares det nederst på denne siden.)

et dreiemoment på 1,0 lb-ft per kubikkmeter forskyvning i en 4-takts motor tilsvarer EN BMEP på 150,8 psi. I en 2-taktsmotor er den samme 1,0 lb-ft dreiemoment per kubikk tomme EN BMEP på 75,4 psi. (Avledningen av dette forholdet er gitt ved borttom på denne siden.)

diskusjonen på resten av denne siden er med hensyn til firetaktsmotorer, men den gjelder også for totaktsmotorer hvis du bare erstatter 75.4 overalt hvor du ser 150.8.

dette verktøyet er svært nyttig for å evaluere ytelsen som hevdes for en bestemt motor. For eksempel gjør «vinkelventilen» Lycoming IO-360 (200 HK, 360 CID) og IO-540 (300 HK, 540 CID) motorer sin nominelle effekt ved 2700 RPM. VED DEN RPM (2700) krever nominell effekt henholdsvis 389 lb-ft (200 HK) og 584 lb-ft (300 HK) dreiemoment. (Hvis du ikke forstår den beregningen, KLIKK HER)

fra disse dreiemomentverdiene er det lett å se (Fra Ligning 8-a ovenfor) at begge motorer opererer ved EN BMEP på ca. 163 PSI (11,25 bar, eller et «dreiemomentforhold» på 1,08 lb-ft per kubikkmeter) ved toppeffekt. BMEP ved toppmoment er litt større.

for en lang levetid (i et fly referanseramme), naturlig-aspirert, si (gnist tenning) bensin-drevet, to-ventil-per-sylinder, støtstang motor, EN BMEP over 204 PSI (14 bar, dreiemomentforhold på 1,35) er ganske vanskelig å oppnå, og krever en alvorlig utvikling program og svært spesialiserte komponenter.

det er verdt å merke seg at en moderne, normalt aspirert ci (compression-ignition) motor lett kan lage 15 bar BMEP, og flere turboladede ci street motorer rutinemessig overstiger 20,5 bar. DET er nyttig å huske AT BMEP er et nyttig verktøy for å sammenligne og evaluere lignende typer motorer.

for sammenligningsformål, la oss se på motorer som vanligvis antas å være selve toppen av motorytelsen: Formula-1 (Grand Prix).

En F1-motor er spesialbygd og i hovedsak ubegrenset. For 2006-sesongen krevde reglene en 90° V8-motor med 2,4 liter forskyvning (146,4 CID) med en maksimal boring på 98 mm (3,858) og en nødvendig boreavstand på 106,5 mm (4,193). Det resulterende slag for å oppnå 2,4 liter er 39,75 mm (1.565) og er implementert med en 180° veivaksel. Den typiske stanglengden er omtrent 102 mm (4.016 in), for Et Stang / Slagforhold på omtrent 2.57.

disse motorene er typisk en 4-ventil-per sylinder layout med to overhead cams per bank, og pneumatiske ventilfjærer. I tillegg til de få begrensningene som er nevnt ovenfor, er det følgende tilleggsbegrensninger: (a) ingen berylliumforbindelser, (b) INGEN MMC-stempler, (c) ingen inntaksrør med variabel lengde, (d) en injektor per sylinder og (e) kravet om at en motor varer i to løpshelger.

på slutten av 2006-sesongen gikk De fleste Av Disse F1-motorene opp til 20 000 O / MIN i racinglister, og ble produsert i nærheten av 750 HK. En motor som jeg har tallene gjort en topp effektverdi på 755 BHP på en forbløffende 19,250 RPM. Ved en toppeffekt på 755 HK er dreiemomentet 206 lb-ft og peak-power BMEP ville være 212 psi. (14.63 bar). Toppmoment på 214 lb-ft skjedde ved 17.000 RPM for EN BMEP på 220 psi (15.18 bar). Det kan ikke være noe argument at 212 psi ved 19,250 RPM er virkelig fantastisk.

Men la Oss se på noen forbløffende innenlandsk teknologi.

NASCAR CUP race engine er et sterkt begrenset motoranlegg, angivelig avledet fra» produksjon » komponenter, men fra og med 2010 er alle 4 motorer som konkurrerer på det nivået (Chevy, Dodge, Ford, Toyota) spesialbygde løpsmotorer designet spesielt FOR NASCARS regelbok.

VED regulering HAR KOPPMOTORER en maksimal forskyvning på 358 CI (5,87 L). De må bruke en støpejern 90° V8 blokk med en 4.500 tommers boreavstand og en 90° stål veivaksel. Sylinderhodene er spesialdesignet og høyt utviklet, begrenset til to ventiler per sylinder, spesifikke ventilvinkler, spesifikke portgulvhøyder, etc.. Ventilene drives av en enkelt, blokkmontert, flat-tappet kamaksel (det er riktig, fortsatt ingen ruller fra 2014, men de byttet til rullekamerafølgere for 2015-sesongen) og en trykkstang / vippearm / spiralfjærventil. Det er videre hobbled av kravet om en enkelt fire-fat forgasser (til 2011) og nå (2012 på), av en 4-fat-forgasser-lignende gasspjeld og individuell løper EFI. Elektronisk styrt tenning er tillatt (fra og med 2012), og det er minimumsvektkrav for conrods og stempler. Flere detaljer om disse motorene finner DU her.)

Hvordan utfører DISSE KOPPMOTORENE? På slutten av 2014-sesongen produserte motorene fra EN stor NASCAR-motorprodusent i nærheten av 880 HK ved omtrent 9000 RPM, og de opererer med et maks rpm i nærheten av 9400 rpm.

Tenk på det faktum at for å produsere 880 HK ved 9000 RPM, krever 513 lb-ft dreiemoment, for en TOPP-effekt BMEP på nesten 216 PSI (14.92 bar, dreiemomentforhold på 1,43). Toppmoment for den samme motoren var vanligvis omtrent 535 lb-ft ved 7800 RPM, for en TOPP BMEP på over 226 psi (15,6 bar, dreiemomentforhold på 1,50).

DET er virkelig forbløffende.

(Nå går jeg ned for en kort rant.

DET er svært beklagelig at NASCAR braintrust for 2015-sesongen har besluttet å lovgjøre disse fantastiske motorene ut av eksistensen. For 2015-sesongen vil de samme motorene bli utstyrt med en «Konisk Spacer» mellom gasspjeldet og inntaksplenumet. Denne spaceren utgjør litt mer enn en fancy begrensningsplate, noe som ytterligere begrenser mengden luft som motoren kan innta. Denne regelendringen reduserte umiddelbart motoreffekten til omtrent 725 HK.

OG MENS NASCAR-funksjonærene blather på om å «redusere kostnadene ved racing», har denne regelendringen krevd enda en stor utgift Av R& d-penger for å utvikle en ny motorpakke (forbrenningskammer, porter, manifoldløpere, plenumskonfigurasjon, kamprofiler, ventilfjærer, etc. osv. etc) for å optimalisere ytelsen til denne nye (forskjellige) motorpakken.)

OK, nå tilbake TIL BMEP……..

Sammenlign F1-motorstallene med CUP – motorstallene for å få et mer levende bilde av hvor smarte DISSE CUP-motorene er. I tillegg bør du vurdere det faktum at (a) en enkelt motor må brukes til hvert løpsmøte, som inkluderer minst to treningsøkter, en kvalifiseringsøkt og løpet, som kan være så lenge som 600 miles, og (b) Penske-Dodge-motorer som vant 2012-mesterskapet, ikke hadde en enkelt motorfeil gjennom 38-løp, 2012-sesongen.

når det er sagt, oppnår de siste vinnerne i den årlige Motor Masters-konkurransen over 16,9 bar BMEP (245 psi, dreiemomentforhold på 1,63 ! ) med normalt aspirert, bensindrevet, SI, 2-ventilstangmotor. Men byggerne innrømmer fritt at disse motorene, på grunn av de svært aggressive kamprofilene, vippeforholdene, bruttoventilløftnumre og andre kompromisser for å maksimere BMEP, har relativt kort levetid.

NOTAT: På 12 Jan 2015 korrigerte vi følgende avsnitt, takket være gløgg leser Dan Nicoson, som påpekte meg At Blantons motortilbud var en 3,8 liters Ford V6, ikke en 2,8 liters motor som tidligere nevnt i følgende korte rant på absurde kraftkrav.

for å sette pris på VERDIEN AV BMEP (eller dreiemoment per kubikk tomme) som et evalueringsverktøy for motorkrav, anta at noen tilbyr å selge deg en 3.8 liter (232 kubikk tommer) Ford V6 som angivelig gjør 290 HK ved 5000 RPM, og er utstyrt med hyllevare aluminiumshoder, en hylleinntaksmanifold og en «ytelse» kamaksel.

du kan vurdere rimeligheten av dette kraftkravet ved å beregne (a) at 290 HK ved 5000 RPM krever omtrent 305 lb-ft dreiemoment (290 x 5252 ÷ 5000), og (b) at 305 lb-ft. av dreiemoment fra 232 kubikk tommer krever EN BMEP på 198 PSI (150,8 x 305 ÷ 198), eller et dreiemomentforhold på 1,31.

Du vil da avvise det kravet som absurd fordi du vet at hvis en fyr kunne gjøre den magien som kreves for å lage et 1,31 dreiemomentforhold med OEM-hodedesign, OEM-valvetrain-design og en enkelt sentralt plassert forgasser, ville han bli kjent som en av de fremste motorguruene i verden. Du kan også spekulere i at en ny enhet av annonsert kraft («blantonpower») hadde blitt utviklet.

ved hjelp av ytterligere sammenligning, for å oppnå EN BMEP-verdi på 214 PSI (målt dreiemoment på 583 lb-ft for et dreiemomentforhold på 1.42,) FRA VÅR GEN-1 fly V8, vi måtte bruke svært godt utviklet, høytflytende, høy hastighet hoder, en spesialutviklet innstilt lik lengde-runner inntak / plenum system, en spesialutviklet drivstoffinnsprøytningssystem, meget godt utviklet roller-cam profiler og ventil tog komponenter, sammen med en rekke svært spesialiserte komponenter som vi designet og produsert.

AVLEDNING AV BMEP-LIGNINGENE

DEFINISJONEN AV BMEP (Brake Mean Effective Pressure), som tidligere nevnt øverst på denne siden, er: «det gjennomsnittlige (gjennomsnittlige) trykket som, hvis det pålegges stemplene jevnt fra toppen til bunnen av hvert strømslag, ville produsere den målte (brems) effekten». IGJEN, MERK at BMEP er rent teoretisk og har ingenting å gjøre med faktiske sylindertrykk.

hvis vi setter definisjonen i matematisk form, får vi:,

HP = BMEP x stempelområdet x (slag / 12) X RPM x power-pulses-per-revolution / 33000

ARBEIDER gjennom denne ligningen i form av en ensylindret motor, BMEP (I PSI) multiplisert med stempelområdet (kvadrat tommer) gir den gjennomsnittlige kraften som påføres stempelet under strømslaget. Multiplikasjon av den kraften ved slag (tommer delt med 12, som endrer enhetene til fot) gir nettarbeidet (i fotpund) produsert av stempelet som beveger SEG fra TDC TIL BDC med BMEP utøves på den gjennom hele bevegelsen. (Dette er tydeligvis ikke et forsøk på å representere virkeligheten i forbrenningskammeret. SOM tidligere nevnt, BMEP er rett og slett et praktisk verktøy for å sammenligne og evaluere motorytelse.)

neste er strøm definert som arbeid per tidsenhet. Derfor multipliserer ARBEIDET (ft-lbs) MED RPM, og multipliserer med kraftpulser per revolusjon (PPR) gir netto (brems) kraft (fotpund per minutt i dette eksemplet) produsert av en sylinder. (I en ensylindret motor er PPR enten 1 for en 2-takts motor eller 1/2 for en 4-takts motor.

Siden EN HESTEKREFTER er definert som 33.000 fotpund-av-arbeid per minutt, dividere ARBEIDET (ft-lbs) med 33.000 endrer enhetene fra fotpund per minutt TIL HP.

Siden det er klart at stempelområdet x slag er forskyvningen av en sylinder (i kubikk tommer), kan ligningen forenkles til:

HP = BMEP x (forskyvning / 12) X RPM x power-pulses-per-revolution / 33000

Hestekrefter er også definert som:

HP = Dreiemoment X RPM / 5252

å erstatte den ligningen i Den Foregående gir:

Dreiemoment X RPM / 5252 = BMEP x (forskyvning / 12) x RPM x PPR / 33000

Redusere denne ligningen gir:

BMEP = (Dreiemoment x 12 x 33 000 / 5252) / (Forskyvning X PPR)

Evaluering av konstantene, 12 x 33 000 / 5252 = 75.39985, SOM SIKKERT KAN TILNÆRMET MED 75.4. Forenkling av ligningen gir igjen:

BMEP = (Dreiemoment x 75.4) / (Forskyvning x PPR)

det er også klart at fordi ligningen inkluderer PPR ( Power Pulses per Revolution ), gjelder den for motorer med et hvilket som helst antall sylindere ved å bruke total forskyvning, totalt bremsemoment og riktig PPR.

Anta for eksempel at du målte 14,45 lb-ft dreiemoment fra en 125 cc (7,625 CID) en-sylindret 2-takts motor ved 12,950 RPM, ville du ha 35,63 HK (285 HK per liter, ganske imponerende faktisk). BMEP ville være:

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

DET BMEP (9.85 bar) er et imponerende tall for en stempelportet 2-takts motor.

anta imidlertid at noen hevdet å gjøre det samme dreiemomentet fra en enkelt sylinder 4-takts 125 cc motor ved 12,950 RPM. Strømmen ville være den samme (35,63 HK, eller 285 HK per liter). Effekttettheten ville ikke nødvendigvis utløse alarmer (2008 2,4 liter F1 V8-motorer nærmet seg 315 HK per liter), men DEN nødvendige BMEP ville føre til at kravet ble ansett som svært tvilsomt:

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

AT BMEP (19.7 bar) er klart absurd for en naturlig aspirert 4-takts, bensindrevet gnisttenningsmotor(SI). Professor Gordon Blair uttalte at over 15 bar BMEP i En N/a-motor er nesten umulig, men det var for noen år siden. NASCAR Cup «åpne» motorer, før» kostnadsreduserende » Konisk Spacer idiocy, nærmet seg 15.6 bar.

TO-OG FIRETAKTSFORSKJELLER

klart er forskjellen i beregning AV BMEP for 2 – og 4-takts motorer ganske enkelt en faktor på 2, på grunn av det faktum at en 2-takts sylinder brenner en gang per revoultion mens en 4-takts motor brenner bare en gang per to omdreininger. Ligningene kan forenkles ytterligere ved å inkorporere DEN PPR-faktoren i konstanten 75,4 og eliminere PPR fra ligningen, og dermed gjøre konstanten for en 4-takts motor 2 x 75,4 = 150,8. Det produserer ligningene som vises øverst i denne artikkelen, som bruker full motorvolum og målt dreiemoment.

(Ligning 8-a, 4-Takts Motor)

(Ligning 8-b, 2-Takts Motor)