– Rem Gemiddelde Effectieve Druk –

We hebben het onderwerpen van Thermische Efficiëntie en Volumetrische Efficiëntie als methoden voor het schatten van de potentiële output van een bepaalde motor configuratie.

Rem gemiddelde effectieve druk (Bmep) is een andere zeer effectieve maatstaf voor het vergelijken van de prestaties van een motor van een bepaald type met een ander type van hetzelfde type, en voor het beoordelen van de redelijkheid van prestatieclaims of-eisen.

de definitie van BMEP is: de gemiddelde (gemiddelde) druk die, indien gelijkmatig op de zuigers van boven naar beneden van elke krachtslag wordt uitgeoefend, het gemeten (rem) vermogen oplevert.

houd er rekening mee dat BMEP puur theoretisch is en niets te maken heeft met de werkelijke cilinderdruk. Het is gewoon een hulpmiddel om de efficiëntie van een bepaalde motor te evalueren bij het produceren van koppel uit een bepaalde verplaatsing.

door te kijken naar de vergelijkingen 8-A en 8-b hieronder, kunt u gemakkelijk zien dat BMEP gewoon het koppel per kubieke inch verplaatsing is, vermenigvuldigd met een constante. In feite, veel getalenteerde mensen in het ontwerp en de ontwikkeling van de motor momenteel gebruik koppel-per-kubieke inch (“koppelverhouding”) in plaats van BMEP, waardoor het vermijden van die vervelende vermenigvuldiging proces.

als u het koppel en de verplaatsing van een motor kent, is een zeer praktische manier om BMEP te berekenen:

(Vergelijking 8-a, 4-Takt Motor)

(Vergelijking 8-b, 2-Takt Motor)

(ALS je liever druk lezingen in de Bar plaats van PSI, gewoon verdelen 14,5 PSI)

(ALS u geïnteresseerd bent in de afleiding van deze relaties, is te verklaren aan de onderkant van deze pagina.)

een koppel van 1,0 lb-ft per kubieke inch verplaatsing in een 4-takt motor is gelijk aan een BMEP van 150,8 psi. In een 2-takt motor, dezelfde 1.0 lb-ft koppel per kubieke inch is een BMEP van 75.4 psi. (De afleiding van die relatie wordt gegeven op de borttom van deze pagina.)

de discussie op de rest van deze pagina heeft betrekking op viertaktmotoren, maar het geldt ook voor tweetaktmotoren als je gewoon 75.4 vervangt overal waar je 150.8 ziet.

deze tool is uiterst handig om de prestaties te evalueren die worden geclaimd voor een bepaalde Motor. Bijvoorbeeld, de” angle-valve ” Lycoming Io-360 (200 pk, 360 CID) en IO-540 (300 pk, 540 CID) motoren maken hun nominale vermogen bij 2700 tpm. Bij dat toerental (2700) vereist het nominale vermogen respectievelijk 389 lb-ft (200 pk) en 584 lb-ft (300 pk) koppel. (Als u die berekening niet begrijpt, Klik hier)

uit deze koppelwaarden is het gemakkelijk te zien (uit Vergelijking 8-a hierboven) dat beide motoren werken bij een BMEP van ongeveer 163 PSI (11,25 bar, of een “koppelverhouding” van 1,08 lb-ft per kubieke inch) bij piekvermogen. Het bmep bij piekkoppel is iets groter.

voor een lange levensduur (in een referentiekader van een vliegtuig), met natuurlijke aanzuiging, SI (met vonkontsteking) benzine, tweekleppen per cilinder, pushrod motor, een BMEP boven 204 PSI (14 bar, koppelverhouding van 1,35) is vrij moeilijk te bereiken en vereist een serieus ontwikkelingsprogramma en zeer gespecialiseerde componenten.

het is de moeite waard om op te merken dat een moderne, normaal aangezogen CI-Motor (compressieontstekingsmotor) gemakkelijk 15 bar BMEP kan maken en dat verschillende TURBOCOMPRESSORMOTOREN routinematig de 20,5 bar overschrijden. Het is nuttig om te onthouden dat BMEP is een nuttig instrument voor het vergelijken en evalueren van soortgelijke typen motoren.

voor vergelijkingsdoeleinden, laten we eens kijken naar de motoren waarvan algemeen wordt aangenomen dat ze het toppunt van motorprestaties zijn: Formule-1 (Grand Prix).

een F1-motor is speciaal gebouwd en in wezen onbeperkt. Voor het seizoen 2006 vereiste de regels een 90° V8 motor van 2,4 liter waterverplaatsing (146,4 CID) met een maximale boring van 98mm (3.858) en een vereiste boring afstand van 106,5 mm (4.193). De resulterende slag om 2,4 liter te bereiken is 39,75 mm (1.565) en is uitgevoerd met een 180° krukas. De typische staaflengte is ongeveer 102 mm (4.016 in), voor een staaf / slag Verhouding van ongeveer 2,57.

deze motoren zijn typisch een 4-kleps-per-cilinder lay-out met twee bovenliggende Nokken per bank, en pneumatische kleppenprings. Naast de enkele hierboven vermelde beperkingen zijn er de volgende aanvullende beperkingen: a) Geen berylliumverbindingen, b) geen MMC-zuigers, c) Geen inlaatpijpen met variabele lengte, d) één injector per cilinder en e) de eis dat één motor twee raceweekenden meegaat.Aan het einde van het seizoen 2006, de meeste van deze F1-motoren liep tot 20.000 RPM in race trim, en maakte in de buurt van 750 pk. Een motor waarvoor ik de cijfers heb gemaakt een piekvermogen van 755 pk bij een verbazingwekkende 19.250 tpm. Bij een piekvermogen van 755 pk, het koppel is 206 lb-ft en peak-power BMEP zou 212 psi. (14,63 bar). Piekkoppel van 214 lb-ft kwam voor bij 17.000 toeren per minuut bij een BMEP van 220 psi (15.18 bar). Er kan geen argument zijn dat 212 psi op 19.250 RPM is echt geweldig.

echter, laten we eens kijken naar een aantal verbazingwekkende huishoudelijke technologie.

de NASCAR CUP motor is een sterk beperkte Motor, naar verluidt afgeleid van” productie “componenten, hoewel vanaf 2010 alle 4 motoren die op dat niveau concurreren (Chevy, Dodge, Ford, Toyota) zijn speciaal gebouwde race motoren ontworpen specifiek voor NASCAR’ s rule book. Volgens voorschrift hebben BEKERMOTOREN een cilinderinhoud van maximaal 358 CI (5,87 L). Ze moeten een gietijzeren 90° V8 blok met een 4.500 inch boring afstand en een 90° stalen krukas gebruiken. De cilinderkoppen zijn speciaal ontworpen en sterk ontwikkeld, beperkt tot twee kleppen per cilinder, specifieke klephoeken, specifieke poortvloerhoogtes, enz.. De kleppen worden bediend door een enkele, block-mounted, flat-tappet nokkenas (dat klopt, nog steeds geen rollen vanaf 2014; maar ze overgestapt op roller cam followers voor het 2015 seizoen) en een pushrod / rocker-arm / coil-spring valvetrain. Het wordt verder belemmerd door de eis voor een enkele vier-barrel carburateur (tot 2011) en nu (2012 op), door een 4-barrel-carburateur-achtige gasklephuis en individuele runner EFI. Elektronisch gestuurde ontsteking is toegestaan (vanaf 2012), en er zijn minimale gewicht eisen voor de drijfveren en zuigers. Meer details over deze motoren zijn hier te vinden.)

hoe presteren deze BEKERMOTOREN? Aan het einde van het seizoen 2014 produceerden de motoren van een grote NASCAR motorfabrikant in de buurt van 880 pk bij ongeveer 9000 tpm, en ze werken op een max race rpm in de buurt van 9400 tpm.

overweeg het feit dat, om 880 pk bij 9000 tpm te produceren, 513 lb-ft koppel vereist is, voor een piekvermogen BMEP van bijna 216 PSI (14.92 bar, koppelverhouding 1,43). Het maximumkoppel voor dezelfde motor was ongeveer 535 lb-ft bij 7800 tpm, voor een piek BMEP van meer dan 226 psi (15,6 bar, koppelverhouding van 1,50).

dat is werkelijk verbazingwekkend.

(nu dwaal ik af voor een korte rant.

het is zeer betreurenswaardig dat de NASCAR braintrust voor het seizoen 2015 heeft besloten om deze geweldige motoren uit het bestaan te schrappen. Voor het seizoen 2015 worden deze motoren uitgerust met een” taps toelopende Spacer ” tussen het gasklephuis en het inlaatplenum. Deze afstandhouder is iets meer dan een fraaie restrictor plaat, die de hoeveelheid lucht die de motor kan opnemen verder beperkt. Die regelwijziging reduceerde onmiddellijk het motorvermogen tot ongeveer 725 pk.

en terwijl de NASCAR-functionarissen over “het verminderen van de kosten van het racen” kletsen, heeft deze wijziging van de regel opnieuw een enorme uitgave van R&D-geld vereist om een nieuw motorpakket te ontwikkelen (verbrandingskamer, poorten, spruitstangen, plenumconfiguratie, nokkenprofielen, klepveren, enz. etc. etc) om de prestaties van dit nieuwe (andere) motorpakket te optimaliseren.)

OK, nu terug naar BMEP……..

vergelijk de F1-motorcijfers met de CUP – motorcijfers om een levendiger beeld te krijgen van hoe slim deze CUP-motorjongens zijn. Bovendien, rekening houden met het feit dat (A) een enkele motor moet worden gebruikt voor elke race vergadering, die ten minste twee trainingen omvat, een kwalificatie sessie, en de race, die kan worden zo lang als 600 mijl, en (b) De Penske-Dodge motoren die won het 2012 kampioenschap niet lijden aan een enkele motor uitval gedurende de 38-race, 2012 seizoen.

dit gezegd zijnde, behalen de recente winnaars van de jaarlijkse Engine Masters competition meer dan 16,9 bar BMEP (245 psi, koppelverhouding van 1,63 ! ) met normale aanzuiging, benzinemotor, SI, 2-kleps pushrod Motor. Echter, de bouwers vrij toegeven dat, als gevolg van de zeer agressieve NOK profielen, rocker verhoudingen, bruto ventiel lift nummers, en andere compromissen gericht op het maximaliseren van BMEP, deze motoren hebben relatief korte levensduur expectancies.

noot: Op 12 Jan 2015 hebben we de volgende paragraaf gecorrigeerd, dankzij de scherpzinnige lezer dan Nicoson, die me erop wees dat Blanton ‘ s motoraanbod een 3.8 liter Ford V6 was, niet een 2.8 liter motor zoals eerder vermeld in de volgende korte tirade op absurde macht claims.

om de waarde van BMEP (of koppel per kubieke inch) als een motorclaim evaluatie tool te waarderen, stel dat iemand aanbiedt om u een 3 te verkopen.8 liter (232 kubieke inch) Ford V6 die naar verluidt maakt 290 pk bij 5000 RPM, en is uitgerust met off-the-shelf aftermarket aluminium hoofden, een off-the-shelf inlaat spruitstuk en een “performance” nokkenas.

u kunt de redelijkheid van deze vermogensclaim evalueren door te berekenen (A) dat 290 pk bij 5000 tpm ongeveer 305 lb-ft koppel (290 x 5252 ÷ 5000) vereist, en (b) dat 305 lb-ft. van koppel van 232 kubieke inch vereist een BMEP van 198 PSI (150.8 x 305 ÷ 198), of een koppelverhouding van 1,31.

dan zou u deze bewering als absurd verwerpen, omdat u weet dat als een man de magie zou kunnen doen die nodig is om een koppelverhouding van 1.31 te maken met het ontwerp van de OEM-kop, het ontwerp van de OEM-klep en een enkele centraal gelegen carburateur, hij bekend zou zijn als een van de vooraanstaande motorgoeroes in de wereld. Je zou ook kunnen speculeren dat een nieuwe eenheid van geadverteerde macht (“blantonpower”) was ontwikkeld.

ter verdere vergelijking, om een BMEP-waarde van 214 PSI (gemeten koppel van 583 lb-ft bij een koppelverhouding van 1 te bereiken.42,) van onze GEN – 1 vliegtuigen V8, moesten we gebruik maken van zeer goed ontwikkelde, hoogstromende, hoge snelheid koppen, een speciaal ontwikkeld afgestemd gelijke lengte-runner intake / plenum systeem, een op maat ontwikkeld brandstofinjectie systeem, zeer goed ontwikkelde rol-Nokken profielen en kleptrein componenten, samen met een groot aantal zeer gespecialiseerde componenten die we ontworpen en vervaardigd.

afleiding van de BMEP-vergelijkingen

de definitie van Bmep (Remgemiddelde effectieve druk), zoals hierboven vermeld, is:: “de gemiddelde (gemiddelde) druk die, indien gelijkmatig van boven naar beneden op de zuigers wordt uitgeoefend, het gemeten (rem) vermogen oplevert”. Merk nogmaals op dat BMEP puur theoretisch is en niets te maken heeft met de werkelijke cilinderdruk.

als we de definitie in wiskundige vorm zetten, krijgen we:,

HP = bmep x zuigeroppervlak x (slag / 12) x RPM x vermogenspulsen-per-omwenteling / 33000

bij gebruik van deze vergelijking in termen van een enkele cilindermotor geeft BMEP (in PSI) vermenigvuldigd met zuigeroppervlak (vierkante inch) De gemiddelde kracht die op de zuiger wordt uitgeoefend tijdens de krachtslag. Het vermenigvuldigen van die kracht met de slag (inches gedeeld door 12, die de eenheden in voeten verandert) geeft het net werk (in voet-pond) geproduceerd door de zuiger bewegen van TDC naar BDC met de BMEP uitgeoefend op het gedurende die beweging. (Het is duidelijk dat dit geen poging is om de werkelijkheid in de verbrandingskamer weer te geven. Zoals eerder vermeld, BMEP is gewoon een handig hulpmiddel voor het vergelijken en evalueren van de prestaties van de motor.)

vervolgens wordt vermogen gedefinieerd als werk per tijdseenheid. Het vermenigvuldigen van het werk (ft-lbs) met het toerental, dan vermenigvuldigen met power-pulses-per-revolution (PPR) geeft het netto (rem) vermogen (foot-pounds per minuut in dit voorbeeld) geproduceerd door een cilinder. (In een eencilindermotor, PPR is ofwel 1 voor een 2-takt motor of 1/2 voor een 4-takt motor.

aangezien één pk wordt gedefinieerd als 33.000 voet-pond-werk-per-minuut, verandert het delen van het werk (ft-lbs) door 33.000 de eenheden van voet-pond-per-minuut in PK.

aangezien het duidelijk is dat het zuigeroppervlak x slag de verplaatsing van één cilinder is( in kubieke inches), kan de vergelijking worden vereenvoudigd tot:

HP = BMEP x (verplaatsing / 12) x RPM x vermogenspulsen-per-omwenteling / 33000

pk wordt ook gedefinieerd als:

HP = koppel x RPM / 5252

:

koppel X RPM / 5252 = BMEP x (verplaatsing / 12) x RPM x PPR / 33000

het verminderen van deze vergelijking geeft:

BMEP = (koppel x 12 x 33.000 / 5252) / (verplaatsing x PPR)

het evalueren van de constanten, 12 x 33.000 / 5252 = 75.39985, die veilig kan worden benaderd met 75,4. Simplifying the equation again geeft:

BMEP = (koppel x 75.4) / (verplaatsing x PPR)

omdat de vergelijking PPR (Vermogensimpulsen per omwenteling) omvat, is zij ook van toepassing op motoren met een willekeurig aantal cilinders, waarbij de totale verplaatsing, het totale remkoppel en de correcte PPR worden gebruikt.

stel dat je bijvoorbeeld 14.45 lb-ft koppel meet van een 125 cc (7.625 CID) eencilinder 2-takt motor bij 12.950 tpm, dan zou je 35.63 pk (285 pk per liter, heel indrukwekkend inderdaad) hebben. De BMEP zou zijn:

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

die Bmep (9.85 bar) is een indrukwekkend nummer voor een zuiger-ported 2-takt motor.

stel echter dat iemand beweert hetzelfde koppel te maken met een enkele 4-takt 125 cc-motor met 12.950 tpm. Het vermogen zou hetzelfde zijn (35,63 PK, of 285 pk per liter). De vermogensdichtheid zou niet noodzakelijk alarmen doen afgaan (de 2.4 liter F1 V8-motoren van 2008 benaderden 315 pk per liter), maar de vereiste BMEP zou ervoor zorgen dat die claim als zeer twijfelachtig wordt beschouwd:

BMEP = (14.45 x 75,4) / (7.625 x 1/2) = 285,8 psi (19,7 bar)

dat Bmep (19.7 bar) is duidelijk absurd voor een natuurlijk aangezogen 4-takt, benzine-fueled spark-ignition (SI) Motor. Professor Gordon Blair stelde dat meer dan 15 bar BMEP in een N/A motor vrijwel onmogelijk is, maar dat was een paar jaar geleden. NASCAR Cup “open” motoren, voordat de “kostenbesparende” Taps toelopende Spacer idiocy, werden naderen 15,6 bar.

twee-en VIERTAKTVERSCHILLEN

het verschil in berekening van BMEP voor 2 – en 4-taktmotoren is duidelijk een factor 2, omdat een 2-taktcilinder eenmaal per omwenteling vuurt, terwijl een 4-taktmotor slechts eenmaal per twee omwentelingen vuurt. De vergelijkingen kunnen verder worden vereenvoudigd door de PPR-factor in de constante 75,4 op te nemen en PPR uit de vergelijking te verwijderen, waardoor de constante voor een 4-takt motor 2 x 75,4 = 150,8 wordt. Dat produceert de vergelijkingen weergegeven aan de bovenkant van dit artikel, die gebruik maken van de volledige motor verplaatsing en gemeten koppel.

(Vergelijking 8-a, 4-Takt Motor)

(Vergelijking 8-b, 2-Takt Motor)