– Pressão Média Efectiva –

apresentamos os tópicos de Eficiência Térmica e a Eficiência Volumétrica como métodos para se estimar o potencial de produção de uma dada configuração do motor.

A pressão efectiva Média dos travões (BMEP) é outra medida muito eficaz para comparar o desempenho de um motor de um determinado tipo com outro do mesmo tipo e para avaliar a razoabilidade das reivindicações ou requisitos de desempenho.

A definição de BMEP é: a pressão média (média) que, se imposta aos pistões uniformemente do topo para o fundo de cada curso de potência, produziria a potência de saída medida (freio).

note que a BMEP é puramente teórica e não tem nada a ver com a pressão real do cilindro. É simplesmente uma ferramenta para avaliar a eficiência de um determinado motor na produção de binário a partir de um dado deslocamento.

olhando para as equações 8-A e 8-b abaixo, você pode facilmente ver que BMEP é simplesmente o torque por polegada cúbica de deslocamento, multiplicado por uma constante. Na verdade, muitas pessoas talentosas no projeto e desenvolvimento do motor atualmente usam torque-por-polegada cúbica (“razão torque”) em vez de BMEP, evitando assim esse tedioso processo de multiplicação.

se você conhece o torque e deslocamento de um motor, uma maneira muito prática de calcular BMEP é:

(Equação 8-a, Motor de 4 tempos)

(Equação 8-b, 2-Motor do Curso)

(SE você preferir leituras de pressão, em Bar, em vez de PSI, basta dividir 14,5 PSI)

(SE você está interessado na derivação dessas relações, é explicado na parte inferior desta página.)

A torque output of 1.0 lb-ft per cubic inch of displacement in a 4-stroke engine equals a BMEP of 150.8 psi. Em um motor de 2 tempos, o mesmo 1.0 lb-ft de torque por polegada cúbica é um BMEP de 75.4 psi. (The derivation of that relationship is given at the borttom of this page.)

a discussão sobre o restante desta página é em relação aos motores de quatro tempos, mas aplica-se igualmente aos motores de dois tempos se você simplesmente substituir 75.4 em todos os lugares que você vê 150.8.

esta ferramenta é extremamente útil para avaliar o desempenho que é reivindicado para qualquer motor em particular. Por exemplo, os motores” angle-valve ” Lycoming IO-360 (200 HP, 360 CID) e IO-540 (300 HP, 540 CID) fazem sua potência nominal a 2700 RPM. A essa RPM (2700), a potência nominal requer 389 lb-ft (200 HP) e 584 lb-ft (300 HP) de torque, respectivamente. (Se você não entender que o cálculo, CLIQUE AQUI)

a Partir desses valores de torque, é fácil ver (a partir da Equação 8-a acima) que ambos os motores operam em um BMEP de cerca de 163 PSI (11.25 bar, ou uma “relação torque” de 1,08 lb-pés por polegada cúbica) a potência de pico. A BMEP no binário de pico é ligeiramente maior.

Para um longa-vida (em uma aeronave quadro de referência), naturalmente aspirado, SI (ignição por faísca) gasolina-alimentada, duas válvulas por cilindro, pushrod de motor, um BMEP mais de 204 PSI (14 bar, relação torque de 1,35) é muito difícil de atingir e exige um sério programa de desenvolvimento e muito especializado componentes.

vale a pena notar que um motor IC contemporâneo, normalmente aspirado (ignição por compressão) pode facilmente fazer 15 bar de BMEP, e vários motores de rua CI turbocompressado rotineiramente exceder 20,5 bar. É útil lembrar que o BMEP é uma ferramenta útil para comparar e avaliar tipos semelhantes de motores.

para fins de comparação, vamos olhar para os motores que são comumente acreditados para ser o pináculo do desempenho do motor: Fórmula – 1 (Grand Prix).

um motor F1 é construído para fins específicos e essencialmente irrestrito. Para a temporada de 2006, as regras exigiram um motor de 90° V8 de 2,4 litros de deslocamento (146,4 CID), com um diâmetro máximo de 98mm (3.858) e um espaçamento de diâmetro necessário de 106,5 mm (4.193). O curso resultante para atingir 2,4 litros é de 39,75 mm (1.565) e é implementado com uma cambota de 180°. O comprimento típico da haste é de aproximadamente 102 mm (4,016 in), para uma razão haste / acidente vascular cerebral de cerca de 2, 57.

estes motores são tipicamente um layout de 4 válvulas por cilindro, com duas câmaras por banco, e valvesprings pneumáticas. Além das poucas restrições acima referidas, existem as seguintes restrições adicionais: (a) no beryllium compounds, (B) no MMC pistons, (C) no variable-length intake pipes, (D) one injector per cylinder, and (E) the requirement that one engine last for two race weekends.

no final da temporada de 2006, a maioria destes motores F1 correu até 20.000 RPM em corridas trim, e feito na vizinhança de 750 HP. Um motor para o qual eu tenho os números fez um valor de potência máxima de 755 BHP em um surpreendente 19.250 RPM. Com uma potência de pico de 755 HP, o binário é de 206 lb-ft e a BMEP de potência de pico seria de 212 psi. (14,63 bar). O binário máximo de 214 lb-ft ocorreu a 17.000 RPM para uma BMEP de 220 psi (15.18 bar). Não pode haver argumento de que 212 psi a 19.250 RPM é realmente incrível.

no entanto, vamos olhar para alguma tecnologia doméstica surpreendente.

a NASCAR CUP race engine é uma potência severamente restrita, alegadamente sendo derivado de componentes de “produção”, embora a partir de 2010, todos os 4 motores competindo a esse nível (Chevy, Dodge, Ford, Toyota) são motores de corrida projetados especificamente para o livro de regras da NASCAR.

por regra, os motores CUP têm uma deslocação máxima de 358 CI (5,87 L). Eles devem usar um bloco de ferro fundido de 90 ° V8 com um espaçamento de 4.500 polegadas e uma cambota de aço de 90°. As cabeças dos cilindros são projetadas e altamente desenvolvidas, limitadas a duas válvulas por cilindro, ângulos específicos de válvulas, alturas específicas do piso do porto, etc.. As válvulas são operadas por um único camaftim, montado em bloco, plano-tappet (que é certo, ainda sem Rolos a partir de 2014; mas eles mudaram para os seguidores de cames de rolos para a temporada de 2015) e um braço-roqueiro / valvetrain de mola-bobina. Ele é ainda hobbled pela exigência de um único Carburador de quatro barris (até 2011) e agora (2012 on), por um corpo de acelerador de 4 barris-carburador e corredor individual EFI. A ignição comandada eletronicamente é permitida (a partir de 2012), e há requisitos de peso mínimo para os conrods e pistões. Mais detalhes sobre estes motores podem ser encontrados aqui.)

como funcionam estes motores CUP? No final da temporada de 2014, os motores de um grande fabricante de motores NASCAR estavam produzindo na vizinhança de 880 HP a cerca de 9000 RPM, e eles operam em uma corrida máxima rpm nas proximidades de 9400 rpm.

considere o fato de que, para produzir 880 HP a 9000 RPM, requer 513 lb-ft de torque, para uma BMEP de potência de pico de quase 216 PSI (14.92 bar, razão de binário de 1,43). Torque de pico para o mesmo motor era tipicamente de cerca de 535 pés-lb a 7800 RPM, para um pico de BMEP de mais de 226 psi (15,6 bar, razão de torque de 1,50).Isso é verdadeiramente surpreendente.

(agora estou a divagar por um curto discurso.

é altamente lamentável que, para a temporada de 2015, o braintrust NASCAR decidiu legislar esses incríveis motores fora da existência. Para a temporada de 2015, esses mesmos motores serão equipados com um” espaçador afunilado ” entre o corpo do acelerador e o plenum de admissão. Este espaçador equivale a pouco mais do que uma placa de restrição fina, o que limita ainda mais a quantidade de ar que o motor pode ingerir. Essa mudança de regra reduziu imediatamente a potência do motor para cerca de 725 HP.

and while the NASCAR functionaries blather on about “reducing the cost of racing”, this rule change has required yet another vast expenditure of R &d money to develop a new engine package (combustion chamber, ports, manifold runners, plenum configuration, cam profiles, valve springs, etc. etc. etc) para otimizar o desempenho deste novo pacote de motores (diferentes).)

OK, agora de volta para BMEP……..

Compare as figuras do motor F1 com as figuras do motor CUP para obter uma imagem mais vívida do quão inteligentes estes tipos do motor CUP são. Além disso, considere o fato de que (a) um único motor deve ser usado para cada corrida, o que inclui pelo menos duas sessões de treinos livres, uma sessão de qualificação, e a corrida, que pode ser tão longo como a 600 quilômetros, e (b) a Penske-Dodge motores que ganhou o campeonato de 2012 não sofreu uma única falha do motor em toda a 38-a corrida da temporada de 2012.Dito isto, os vencedores recentes da competição anual de mestres de motores estão a atingir mais de 16,9 bar BMEP (245 psi, razão de torque de 1,63 ! ) com motor pushrod normal, alimentado a gasolina, SI, 2 válvulas. No entanto, os construtores admitem livremente que, devido aos perfis de Cames muito agressivos, rácios de roqueiros, números brutos de elevadores de válvulas, e outros compromissos destinados a maximizar BMEP, estes motores têm expectativa de vida relativamente curta.

nota: Em 12 de Janeiro de 2015, corrigimos o seguinte parágrafo, graças ao leitor astuto Dan Nicoson, que me apontou que a oferta do motor de Blanton era um Ford V6 de 3,8 litros, não um motor de 2,8 litros Como anteriormente afirmado no seguinte curto discurso sobre reivindicações de potência absurdas.

para apreciar o valor de BMEP (ou torque por polegada cúbica) como uma ferramenta de avaliação de reivindicação do motor, suponha que alguém se oferece para lhe vender um 3.8 litros (232 polegada cúbica) Ford V6, que supostamente faz 290 HP a 5000 RPM, e é equipado com cabeças aftermarket de alumínio fora da prateleira, um coletor de admissão fora da prateleira e um camshaft “desempenho”.

pode avaliar a razoabilidade desta reivindicação de potência calculando (a) que 290 HP a 5000 RPM requer cerca de 305 lb-pés de torque (290 x 5252 ÷ 5000), e (B) que 305 lb-pés. o binário de 232 polegadas cúbicas requer uma BMEP de 198 PSI (150,8 x 305 ÷ 198), ou uma razão de torque de 1,31.

em seguida, Você deverá descartar que reivindicamos como um absurdo, porque você sabe que se um cara que poderia fazer a magia necessária para fazer uma 1.31 relação torque com o do OEM design da cabeça, o OEM valvetrain e um design único centralmente localizado carburador, ele seria reconhecido como um dos pré-eminente motor gurus do mundo. Você também pode especular que uma nova unidade de poder anunciado (“blantonpower”) tinha sido desenvolvida.

para comparação posterior, de modo a obter um valor BMEP de 214 PSI (binário medido de 583 lb-ft para uma razão de binário de 1.42,) a partir de nossa aeronave Gen-1 V8, tivemos que usar Cabeças de alta velocidade extremamente bem desenvolvidas, de alta fluidez, um especialmente desenvolvido sistema de admissão / pleno de corredor de igual comprimento, um sistema de injeção de combustível personalizado, perfis de câmara de rolos muito bem desenvolvidos e componentes de trem de válvula, juntamente com uma série de componentes muito especializados que projetamos e fabricamos.

derivação das equações de BMEP

: “a pressão média (média) que, se imposta sobre os pistões uniformemente do topo para o fundo de cada curso de potência, produziria a potência medida (freio) saída”. Novamente, NOTE que o BMEP é puramente teórico e não tem nada a ver com a pressão real do cilindro.Se colocarmos a definição em forma matemática, obtemos:,

PS = BMEP x superfície do êmbolo x (acidente vascular cerebral / 12) x RPM x poder-pulsos por revolução / 33000

Trabalho através da equação em termos de um único cilindro do motor, BMEP (em PSI), multiplicado pelo pistão de área (centímetros quadrados) dá a média de força aplicada ao pistão durante o curso de potência. Multiplicando essa força pelo curso (polegadas divididas por 12, que muda as unidades para os pés) dá a rede de trabalho (em pés-Libras) produzido pelo pistão movendo-se de TDC para BDC com o BMEP exercido sobre ele durante todo esse movimento. (Claramente não se trata de uma tentativa de representar a realidade na câmara de combustão. Como já foi dito, o BMEP é simplesmente uma ferramenta conveniente para comparar e avaliar o desempenho do motor.)

A seguir, a potência é definida como tempo de trabalho por unidade. Portanto, multiplicando o trabalho (ft-lbs) pelo RPM, em seguida, multiplicando por potência-pulsos-por-revolução (PPR) dá a potência da rede (freio) (pé-libras por minuto neste exemplo) produzida por um cilindro. (In a single-cylinder engine, PPR is either 1 for a 2-stroke engine or 1/2 for a 4-stroke engine.

uma vez que um cavalo de potência é definido como 33.000 pés-Libras-de-trabalho-por-minuto, dividindo o trabalho (ft-lbs) por 33.000 mudanças as unidades de pé-libras-por-minuto para HP.

Pois é claro que o pistão de área do curso de x é o deslocamento de um cilindro (em centímetros cúbicos), então a equação pode ser simplificada para:

PS = BMEP x (deslocamento / 12) x RPM x poder-pulsos por revolução / 33000

cavalos de Potência também é definido como:

PS = Torque x RPM / 5252

Substituindo essa equação na anterior dá:

Torque x RPM / 5252 = BMEP x (deslocamento / 12) x RPM x PPR / 33000

Reduzindo essa equação fornece:

BMEP = (Torque x 12 x de 33.000 / 5252) / (Deslocamento x PPR)

Avaliação constantes, 12 x de 33.000 / 5252 = 75.39985, que pode ser aproximada por 75.4. Simplificando a equação novamente dá:

BMEP = (Torque x 75.4) / (deslocamento x PPR)

também é claro que, uma vez que a equação inclui PPR (impulsos de potência por revolução), ela se aplica a motores com qualquer número de cilindros usando a deslocação total, binário total de travagem e PPR corretos. Suponha, por exemplo, que você mediu 14,45 lb-ft de torque a partir de um motor de 2 tempos de 125 cc (7,625 CID) a 12,950 RPM, Você teria 35,63 HP (285 HP por litro, realmente impressionante). A BMEP seria:

BMEP = (14.45 x 75,4) / (7.625 x 1) = 142.9 psi (9.85 barra)

Que BMEP (9.85 bar) é um número impressionante para um motor pistão-portado 2 tempos.

no entanto, suponha que alguém alegou estar fazendo o mesmo torque a partir de um único cilindro 4-curso motor 125 cc a 12.950 RPM. A potência seria a mesma (35,63 HP, ou 285 HP por litro). A densidade de potência não seria, necessariamente, definir desativar alarmes, (2008 2.4 litros F1 motores V8 se aproximou de 315 HP por litro), mas o necessário BMEP faria com que afirmam ser considerado como altamente questionável:

BMEP = (14.45 x 75,4) / (7.625 x 1/2) = 285.8 psi (19.7 barra)

Que BMEP (19.7 bar) é claramente absurdo para um motor de ignição comandada (SI) naturalmente aspirado a 4 tempos. O Professor Gordon Blair afirmou que exceder 15 bar de BMEP em um motor n/A é virtualmente impossível, mas isso foi há alguns anos. NASCAR Cup” open “motores, antes da idiotice” cost-reducing ” Spacer, estavam se aproximando 15.6 bar.Diferenças de dois e quatro tempos

claramente, a diferença no cálculo da BMEP para motores de 2 e 4 tempos é simplesmente um factor de 2, devido ao facto de um cilindro de 2 tempos disparar uma vez por revulsão, enquanto um motor de 4 tempos dispara apenas uma vez por duas rotações. As equações podem ser simplificadas ainda mais incorporando esse fator PPR na constante 75.4 e eliminando PPR da equação, portanto fazendo a constante para um motor de 4 tempos 2 x 75.4 = 150.8. Que produz as equações mostradas no topo deste artigo, que usam o deslocamento completo do motor e o binário medido.

(Equação 8-a, Motor de 4 tempos)

(Equação 8-b, 2-Motor do Curso)