– presiunea efectivă medie a frânei-

am prezentat subiectele eficienței termice și eficienței volumetrice ca metode de estimare a producției potențiale a unei configurații date a motorului.

presiunea efectivă medie a frânei (BMEP) este un alt etalon foarte eficient pentru compararea performanțelor unui motor de un anumit tip cu altul de același tip și pentru evaluarea caracterului rezonabil al revendicărilor sau cerințelor de performanță.

definiția BMEP este: presiunea medie (medie) care, dacă este impusă pistoanelor uniform de sus în jos a fiecărei curse de putere, ar produce puterea măsurată (de frână).

vă rugăm să rețineți că BMEP este pur teoretic și nu are nimic de-a face cu presiunile reale ale Cilindrilor. Este pur și simplu un instrument pentru a evalua eficiența unui motor dat la producerea cuplului dintr-o deplasare dată.

privind ecuațiile 8 – a și 8-b de mai jos, puteți vedea cu ușurință că BMEP este pur și simplu cuplul pe centimetru cub de deplasare, înmulțit cu o constantă. De fapt, mulți oameni talentați din activitatea de proiectare și dezvoltare a motorului folosesc în prezent un cuplu pe centimetru cub („raportul cuplului”) în loc de BMEP, evitând astfel acel proces obositor de multiplicare.

dacă știți cuplul și deplasarea unui motor, un mod foarte practic de a calcula BMEP este:

(ecuația 8-A, Motor în 4 timpi)

(ecuația 8-b, motor în 2 timpi)

(dacă preferați citirile de presiune în Bar, mai degrabă decât PSI, pur și simplu împărțiți PSI la 14,5)

(dacă sunteți interesat de derivarea acestor relații, este explicat în partea de jos a acestei pagini.)

un cuplu de ieșire de 1,0 lb-ft pe inch cubic de deplasare într-un motor în 4 timpi este egal cu un BMEP de 150,8 psi. Într-un motor în 2 timpi, același cuplu de 1,0 lb-ft pe inch cubic este un BMEP de 75,4 psi. (Derivarea acestei relații este dată la borttom din această pagină.)

discuția din restul acestei pagini este cu privire la motoarele în patru timpi, dar se aplică în mod egal motoarelor în doi timpi dacă înlocuiți pur și simplu 75.4 oriunde vedeți 150.8.

acest instrument este extrem de util pentru a evalua performanța care este revendicată pentru orice motor special. De exemplu, motoarele” unghiulare ” Lycoming IO-360 (200 CP, 360 CID) și IO-540 (300 CP, 540 CID) își fac puterea nominală la 2700 RPM. La acea RPM (2700), puterea nominală necesită 389 lb-ft (200 CP) și respectiv 584 lb-ft (300 CP) de cuplu. (Dacă nu înțelegeți acest calcul, faceți clic aici)

din aceste valori de cuplu, este ușor de văzut (din ecuația 8-a de mai sus) că ambele motoare funcționează la un BMEP de aproximativ 163 PSI (11,25 bar sau un „raport de cuplu” de 1,08 lb-ft pe inch cubic) la puterea de vârf. BMEP la cuplul de vârf este puțin mai mare.

pentru o viață lungă (într-un cadru de referință al aeronavei), aspirat natural, SI (aprindere prin scânteie) alimentat cu benzină, cu două supape pe cilindru, motor cu tijă, un BMEP peste 204 PSI (14 bar, raport de cuplu de 1,35) este destul de dificil de realizat și necesită un program serios de dezvoltare și componente foarte specializate.

merită să rețineți că un motor CI contemporan, aspirat în mod normal (aprindere prin compresie) poate face cu ușurință 15 bari de BMEP, iar mai multe motoare de stradă ci Turbo depășesc în mod obișnuit 20,5 Bari. Este util să ne amintim că BMEP este un instrument util pentru compararea și evaluarea tipurilor similare de motoare.

pentru comparație, să ne uităm la motoarele despre care se crede în mod obișnuit că sunt culmea performanței motorului: Formula-1 (Grand Prix).

un motor F1 este construit special și în esență nerestricționat. Pentru sezonul 2006, Regulile impuneau un motor de 90 de litri V8 cu o cilindree de 2,4 litri (146,4 CID) cu un alezaj maxim de 98 mm (3.858) și o distanță necesară a alezajului de 106,5 mm (4.193). Cursa rezultată pentru a obține 2,4 litri este de 39,75 mm (1.565) și este implementat cu un arbore cotit de 180 de centimetri. Lungimea tipică a tijei este de aproximativ 102 mm (4,016 in), pentru un raport tijă / cursă de aproximativ 2,57.

aceste motoare sunt de obicei un aspect cu 4 valve pe cilindru, cu două came aeriene pe bancă și Arcuri pneumatice. În plus față de puținele restricții menționate mai sus, există următoarele restricții suplimentare: (a) fără compuși de beriliu, (b) fără pistoane MMC, (c) fără conducte de admisie cu lungime variabilă, (d) un injector pe cilindru și (e) cerința ca un motor să dureze două weekend-uri de cursă.

la sfârșitul sezonului 2006, majoritatea acestor motoare F1 funcționau până la 20.000 RPM în echiparea cursei și erau fabricate în vecinătatea a 750 CP. Un motor pentru care am cifrele a făcut o valoare maximă a puterii de 755 CP la o uimitoare 19.250 RPM. La o putere de vârf de 755 CP, cuplul este de 206 lb-ft, iar BMEP cu putere de vârf ar fi de 212 psi. (14,63 bar). Cuplul maxim de 214 lb-ft a avut loc la 17.000 RPM pentru un BMEP de 220 psi (15,18 bar). Nu poate exista niciun argument că 212 psi la 19.250 RPM este cu adevărat uimitor.

cu toate acestea, să ne uităm la unele tehnologii interne uluitoare.

motorul de curse NASCAR CUP este o centrală electrică sever restricționată, presupusă a fi derivată din componente de „producție”, deși începând cu 2010, toate cele 4 motoare care concurează la acel nivel (Chevy, Dodge, Ford, Toyota) sunt motoare de curse construite special concepute special pentru cartea de reguli NASCAR.

conform regulamentului, motoarele CUP au o cilindree maximă de 358 CI (5,87 L). Acestea trebuie să utilizeze un bloc de fontă 90 V8 din fontă cu o distanță de 4.500 inch și un arbore cotit din oțel 90. Chiulasele sunt proiectate special și foarte dezvoltate, limitate la două supape pe cilindru, unghiuri specifice ale supapei, înălțimi specifice ale podelei etc.. Supapele sunt acționate de un singur arbore cu came, montat pe bloc, cu tappet plat (așa este, încă nu există role începând cu 2014; dar au trecut la urmăritori cu came cu role pentru sezonul 2015) și o tijă de împingere / braț basculant / valvetrain cu arc elicoidal. Este în continuare împiedicat de cerința pentru un singur carburator cu patru butoaie (până în 2011) și acum (2012), de un corp de accelerație asemănător carburatorului cu 4 butoaie și alergător individual EFI. Aprinderea controlată electronic este permisă (începând cu 2012) și există cerințe minime de greutate pentru conrods și pistoane. Mai multe detalii despre aceste motoare pot fi găsite aici.)

cum funcționează aceste motoare cu cupă? La sfârșitul sezonului 2014, motoarele de la un mare producător de motoare NASCAR produceau în vecinătatea a 880 CP la aproximativ 9000 RPM și funcționează la o turație maximă de cursă în vecinătatea a 9400 rpm.

luați în considerare faptul că, pentru a produce 880 CP la 9000 RPM, necesită un cuplu de 513 lb-ft, pentru un BMEP de putere maximă de aproape 216 PSI (14.92 bar, raport de cuplu de 1,43). Cuplul maxim pentru același motor a fost de obicei de aproximativ 535 lb-ft la 7800 RPM, pentru un BMEP de vârf de peste 226 psi (15,6 bar, raport de cuplu de 1,50).

este cu adevărat uimitor.

( acum mă abat pentru o scurtă declamă.

este foarte regretabil faptul că, pentru sezonul 2015, NASCAR braintrust a decis să legifereze aceste motoare uimitoare din existență. Pentru sezonul 2015, aceleași motoare vor fi echipate cu un „distanțier Conic” între corpul clapetei de accelerație și plenul de admisie. Acest distanțier se ridică la puțin mai mult decât o placă de restricție fantezistă, care limitează și mai mult cantitatea de aer pe care motorul o poate ingera. Această modificare a regulii a redus imediat puterea motorului la aproximativ 725 CP.

și în timp ce funcționarii NASCAR vorbesc despre „reducerea costului cursei”, această modificare a regulii a necesitat încă o cheltuială vastă de bani R& D pentru a dezvolta un nou pachet de motoare (cameră de ardere, porturi, alergători de galerie, configurație plenum, profile cu came, arcuri de supapă etc. etc. etc) pentru a optimiza performanța acestui nou pachet de motoare (diferit).)

OK, acum înapoi la BMEP……..

comparați cifrele motorului F1 cu cifrele motorului CUP pentru a obține o imagine mai vie a cât de deștepți sunt acești băieți ai motorului CUP. În plus, luați în considerare faptul că (a) trebuie utilizat un singur motor pentru fiecare întâlnire de cursă, care include cel puțin două sesiuni de antrenament, o sesiune de calificare și cursa, care poate dura până la 600 de mile și (b) motoarele Penske-Dodge care au câștigat campionatul 2012 nu au suferit o singură defecțiune a motorului pe parcursul sezonului de 38 de curse, 2012.

acestea fiind spuse, câștigătorii recenți din competiția anuală Engine Masters obțin peste 16,9 bar BMEP (245 psi, raport de cuplu de 1,63 ! ) cu motor normal aspirat, alimentat cu benzină, SI, cu 2 valve. Cu toate acestea, constructorii recunosc în mod liber că, datorită profilurilor camelor foarte agresive, a raporturilor basculante, a numerelor brute de ridicare a supapelor și a altor compromisuri menite să maximizeze BMEP, aceste motoare au speranțe de viață relativ scurte.

notă: La 12 ianuarie 2015, am corectat următorul paragraf, datorită cititorului priceput Dan Nicoson, care mi-a subliniat că oferta de motoare a lui Blanton era un Ford V6 de 3,8 litri, nu un motor de 2,8 litri, așa cum s-a menționat anterior în următoarea scurtă declamă despre revendicările de putere absurde.

pentru a aprecia valoarea BMEP (sau cuplul pe inch cubic) ca instrument de evaluare a revendicării motorului, să presupunem că cineva se oferă să vă vândă un 3.8 litri (232 inch cubic) Ford V6 care se presupune că face 290 CP la 5000 RPM și este echipat cu capete de aluminiu aftermarket off-the-shelf, o galerie de admisie off-the-shelf și un arbore cu came „performance”.

puteți evalua rezonabilitatea acestei revendicări de putere calculând (a) că 290 CP la 5000 RPM necesită un cuplu de aproximativ 305 lb-ft (290 x 5252 x 5000) și (b) că 305 lb-ft. de cuplu de la 232 inci cubi necesită un BMEP de 198 PSI (150,8 x 305 x 198), sau un raport de cuplu de 1,31.

apoi ar respinge această cerere ca absurd pentru că știți că dacă un tip ar putea face magia necesare pentru a face un raport de cuplu 1.31 cu OEM cap de design, OEM valvetrain design și un singur carburator situat central, el ar fi renumit ca unul dintre guru motor de pre-eminent din lume. De asemenea, s-ar putea specula că a fost dezvoltată o nouă unitate de putere publicitară („blantonpower”).

prin comparație suplimentară, pentru a obține o valoare BMEP de 214 PSI (cuplu măsurat de 583 lb-ft pentru un raport de cuplu de 1.42,) de la aeronava noastră GEN-1 V8, a trebuit să folosim capete extrem de bine dezvoltate, cu curgere înaltă, cu viteză mare, un sistem de admisie / plenum special dezvoltat, un sistem de injecție de combustibil dezvoltat la comandă, profile cu came cu role foarte bine dezvoltate și componente ale trenului de supape, împreună cu o serie de componente foarte specializate pe care le-am proiectat și fabricat.

derivarea ecuațiilor BMEP

definiția BMEP( presiunea efectivă medie a frânei), așa cum s-a menționat anterior în partea de sus a acestei pagini, este: „presiunea medie (medie) care, dacă este impusă pistoanelor uniform de sus în jos a fiecărei curse de putere, ar produce puterea măsurată (de frână)”. Din nou, rețineți că BMEP este pur teoretic și nu are nicio legătură cu presiunile reale ale Cilindrilor.

dacă punem definiția în formă matematică, obținem:,

HP = BMEP x zona pistonului x (cursă / 12) x RPM x impulsuri de putere pe rotație / 33000

lucrând prin această ecuație în termeni de motor cu un singur cilindru, BMEP (în PSI) înmulțit cu suprafața pistonului (inci pătrați) dă forța medie aplicată pistonului în timpul cursei de putere. Înmulțirea acestei forțe cu cursa (inci împărțiți la 12, care schimbă unitățile în picioare) dă munca netă (în kilograme de picioare) produsă de piston care se deplasează de la TDC la BDC cu BMEP exercitat asupra acestuia pe parcursul acelei mișcări. (În mod clar, aceasta nu este o încercare de a reprezenta realitatea în camera de ardere. După cum sa menționat anterior, BMEP este pur și simplu un instrument convenabil pentru compararea și evaluarea performanței motorului.)

apoi, puterea este definită ca timp de lucru pe unitate. Prin urmare, înmulțirea lucrării (ft-lbs) cu RPM, apoi înmulțirea cu impulsuri de putere-pe-revoluție (PPR) dă puterea netă (frână) (picior-lire pe minut în acest exemplu) produsă de un cilindru. (Într-un motor cu un singur cilindru, PPR este fie 1 pentru un motor în 2 timpi, fie 1/2 pentru un motor în 4 timpi.

deoarece o putere este definită ca 33.000 de lire sterline de lucru pe minut, împărțirea muncii (ft-lbs) la 33.000 schimbă unitățile de la lire sterline pe minut la CP.

deoarece este clar că zona pistonului x cursa este deplasarea unui cilindru (în inci cubi), atunci ecuația poate fi simplificată la:

HP = BMEP x (deplasare / 12) x RPM x putere-impulsuri-pe-revoluție / 33000

cai putere este, de asemenea, definit ca:

HP = cuplu X RPM / 5252

substituirea acestei ecuații în cea precedentă dă:

cuplu X RPM / 5252 = BMEP x (deplasare / 12) x RPM x PPR / 33000

reducerea acestei ecuații dă:

BMEP = (cuplu x 12 x 33.000 / 5252) / (deplasare X PPR)

evaluarea constantelor, 12 x 33.000 / 5252 = 75.39985, care poate fi aproximat în siguranță cu 75.4. Simplificarea ecuației dă din nou:

BMEP = (cuplu x 75.4) / (Deplasare x PPR)

de asemenea, este clar că, deoarece ecuația include PPR (impulsuri de putere pe rotație), se aplică motoarelor cu orice număr de cilindri utilizând deplasarea totală, cuplul total de frână și PPR corect.

să presupunem, de exemplu, că ați măsurat 14,45 lb-ft de cuplu de la un motor monocilindru în 2 timpi de 125 cmc (7,625 CID) la 12.950 RPM, ați avea 35,63 CP (285 CP pe litru, într-adevăr destul de impresionant). BMEP ar fi:

BMEP = (14.45 x 75.4) / (7.625 x 1) = 142.9 psi (9.85 bar)

că BMEP (9.85 bar) este un număr impresionant pentru un motor în 2 timpi portat cu piston.

cu toate acestea, să presupunem că cineva a pretins că face același cuplu de la un motor cu un singur cilindru în 4 timpi de 125 cmc la 12.950 RPM. Puterea ar fi aceeași (35,63 CP sau 285 CP pe litru). Densitatea de putere nu ar declanșa neapărat alarmele (motoarele 2008 de 2,4 litri F1 V8 s-au apropiat de 315 CP pe litru), dar BMEP necesar ar face ca această afirmație să fie considerată extrem de discutabilă:

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

acel BMEP (19.7 bar) este în mod clar absurd pentru un motor cu aprindere prin scânteie (SI) aspirat în mod natural în 4 timpi, alimentat cu benzină. Profesorul Gordon Blair a declarat că depășirea a 15 bari de BMEP într-un motor N/A este practic imposibilă, dar asta a fost acum câțiva ani. Motoarele „deschise” ale Cupei NASCAR, înainte de idiocia distanțierului Conic „de reducere a costurilor”, se apropiau de 15,6 Bari.

diferențe în doi și patru timpi

în mod clar, diferența de calcul BMEP pentru motoarele în 2 și 4 timpi este pur și simplu un factor de 2, datorită faptului că un cilindru în 2 timpi trage o dată pe revoultion, în timp ce un motor în 4 timpi trage o singură dată pe două rotații. Ecuațiile pot fi simplificate în continuare prin încorporarea acelui factor PPR în Constanta 75.4 și eliminarea PPR din ecuație, făcând astfel constanta pentru un motor în 4 timpi 2 x 75.4 = 150.8. Aceasta produce ecuațiile prezentate în partea de sus a acestui articol, care utilizează deplasarea completă a motorului și cuplul măsurat.

(ecuația 8-A, Motor în 4 timpi)

(ecuația 8-B, motor în 2 timpi)