Удельный расход топлива на тормоза - Brake-specific fuel consumption
Удельный расход топлива на тормозах ( BSFC ) - это показатель эффективности использования топлива любого первичного двигателя, который сжигает топливо и вырабатывает мощность вращения или мощность на валу. Обычно он используется для сравнения КПД двигателей внутреннего сгорания с выходной мощностью на валу.
Это показатель расхода топлива, деленный на произведенную мощность . В традиционных единицах измерения расход топлива измеряется в фунтах в час, деленный на тормозную мощность в фунтах / (л.с.⋅ч); в единицах СИ это соответствует обратному значению единиц удельной энергии , кг / Дж = с 2 / м 2 .
По этой причине его также можно рассматривать как удельный расход топлива. BSFC позволяет напрямую сравнивать топливную эффективность различных двигателей.
Термин «тормоз» здесь, как и « тормозная мощность », относится к историческому методу измерения крутящего момента (см. Тормоз Prony ).
Расчет BSFC (в метрических единицах)
Для расчета BSFC используйте формулу
куда:
- скорость расхода топлива в граммах в секунду (г / с)
-
мощность в ваттах, где (Вт)
- скорость двигателя в радианах в секунду (рад / с)
- крутящий момент двигателя в ньютон-метрах (Н · м)
Вышеуказанные значения r , и могут быть легко измерены с помощью приборов с двигателем, установленным на испытательном стенде, и нагрузкой, приложенной к работающему двигателю. Результирующие единицы BSFC - граммы на джоуль (г / Дж).
Обычно BSFC выражается в граммах на киловатт-час (г / (кВт⋅ч)). Коэффициент преобразования следующий:
- BSFC [г / (кВт⋅ч)] = BSFC [г / Дж] × (3,6 × 10 6 )
Преобразование между метрическими и имперскими единицами:
- BSFC [г / (кВт⋅ч)] = BSFC [фунт / (л.с.⋅ч)] × 608,277
- BSFC [фунт / (л.с.⋅ч)] = BSFC [г / (кВт⋅ч)] × 0,001644
Связь между числами BSFC и эффективностью
Для расчета фактического КПД двигателя требуется плотность энергии используемого топлива.
Различные виды топлива имеют разную плотность энергии, определяемую теплотворной способностью топлива. Нижнее значение нагрева (НТС) используется для расчетов внутреннего сгорания двигателя эффективности , так как тепло при температурах ниже 150 ° C (300 ° F) , не может быть поставлено на использование.
Некоторые примеры более низких значений теплотворной способности автомобильного топлива:
Таким образом, КПД дизельного двигателя = 1 / (BSFC × 0,0119531), а КПД бензинового двигателя = 1 / (BSFC × 0,0122225).
Использование чисел BSFC в качестве рабочих значений и средней статистики за цикл.
У любого двигателя будут разные значения BSFC при разных скоростях и нагрузках. Например, поршневой двигатель достигает максимальной эффективности, когда всасываемый воздух не дросселируется и двигатель работает с максимальным крутящим моментом. Однако эффективность, часто указываемая для конкретного двигателя, - это не его максимальная эффективность, а среднее статистическое значение цикла экономии топлива . Например, среднее за цикл значение BSFC для бензинового двигателя составляет 322 г / (кВт⋅ч), что соответствует эффективности 25% (1 / (322 × 0,0122225) = 0,2540). Фактический КПД может быть ниже или выше среднего значения двигателя из-за различных условий эксплуатации. В случае серийного бензинового двигателя наиболее эффективный BSFC составляет приблизительно 225 г / (кВт⋅ч), что эквивалентно термодинамической эффективности 36%.
Показана карта iso-BSFC (участок топливного острова) дизельного двигателя. Золотая середина на 206 BSFC имеет КПД 40,6%. Ось x - об / мин; Ось Y - BMEP в барах (bmep пропорционально крутящему моменту )
Значение номеров BSFC для конструкции и класса двигателя
Номера BSFC сильно меняются в зависимости от конструкции двигателя, степени сжатия и номинальной мощности. Двигатели разных классов, такие как дизельные и бензиновые двигатели, будут иметь очень разные номера BSFC, в диапазоне от менее 200 г / (кВт⋅ч) (дизель на низкой скорости и с высоким крутящим моментом) до более 1000 г / (кВт⋅ч) (турбовинтовой двигатель). на низком уровне мощности).
Примеры значений BSFC для валковых двигателей
В следующей таблице в качестве примера приведены значения удельного расхода топлива для нескольких типов двигателей. Для конкретных двигателей значения могут отличаться и часто отличаются от значений в таблице, приведенной ниже. Энергоэффективность основана на более низкой теплотворной способности : 42,7 МДж / кг (84,3 г / (кВт⋅ч)) для дизельного топлива и топлива для реактивных двигателей , 43,9 МДж / кг (82 г / (кВт⋅ч)) для бензина.
кВт | л.с. | Год | Двигатель | Тип | заявка | фунт / (л.с.⋅ч) | г / (кВт⋅ч) | эффективность |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
48 | 64 | 1989 г. | Rotax 582 | бензиновый, 2-х тактный | Авиация , Сверхлегкий , Eurofly Fire Fox | 0,699 | 425 | 19,3% |
321 | 431 | 1987 г. | PW206B / B2 | турбовальный | Вертолет , EC135 | 0,553 | 336 | 24,4% |
427 | 572 | 1987 г. | PW207D | турбовальный | Вертолет , Bell 427 | 0,537 | 327 | 25,1% |
500 | 670 | 1981 г. | Аррий 2B1 / 2B1A-1 | турбовальный | Вертолет , EC135 | 0,526 | 320 | 25,6% |
820 | 1,100 | 1960 г. | PT6 C-67C | турбовальный | Вертолет , AW139 | 0,490 | 298 | 27,5% |
958 | 1,285 | 1989 г. | MTR390 | турбовальный | Вертолет , Тигр | 0,460 | 280 | 29,3% |
84,5 | 113,3 | 1996 г. | Rotax 914 | бензин, турбо | Авиация , Легко-спортивный самолет , WT9 Dynamic | 0,454 | 276 | 29,7% |
88 | 118 | 1942 г. | Лайкоминг О-235-Л | бензин | Авиация , Авиация общего назначения , Cessna 152 | 0,452 | 275 | 29,8% |
1,799 | 2,412 | 1984 | RTM322 -01/9 | турбовальный | Вертолет , NH90 | 0,420 | 255 | 32,1% |
63 | 84 | 1991 г. | Двигатель GM Saturn I4 | бензин | Автомобили, Saturn S-Series | 0,411 | 250 | 32,5% |
150 | 200 | 2011 г. | Ford EcoBoost | бензин, турбо | Автомобили, Форд | 0,403 | 245 | 33,5% |
300 | 400 | 1961 г. | Лайкоминг IO-720 | бензин | Авиация , Авиация общего назначения , PAC Fletcher | 0,4 | 243 | 34,2% |
7 000 | 9 400 | 1986 г. | Роллс-Ройс МТ7 | газовая турбина | Судно на воздушной подушке , SSC | 0,3998 | 243,2 | 34,7% |
2 000 | 2 700 | 1945 г. | Дуплексный циклон Wright R-3350 | бензин, турбо-компаунд | Авиация , коммерческая авиация ; Б-29 , Созвездие , DC-7 | 0,380 | 231 | 35,5% |
57 год | 76 | 2003 г. | Toyota 1NZ-FXE | бензин | Автомобиль, Toyota Prius | 0,370 | 225 | 36,4% |
8 251 | 11 065 | 2005 г. | Европроп ТП400 | турбовинтовой | Airbus A400M | 0,350 | 213 | 39,6% |
550 | 740 | 1931 г. | Юнкерс Юмо 204 | дизель 2-х тактный, турбо | Авиация , Коммерческая авиация , Junkers Ju 86 | 0,347 | 211 | 40% |
36 000 | 48 000 | 2002 г. | Роллс-Ройс Марин Трент | турбовальный | Морская силовая установка | 0,340 | 207 | 40,7% |
2340 | 3140 | 1949 г. | Napier Nomad | Дизель-компаунд | Концепт авиационного двигателя | 0,340 | 207 | 40,7% |
165 | 221 | 2000 г. | Volkswagen 3.3 V8 TDI | Дизель | Автомобиль, Audi A8 | 0,337 | 205 | 41,1% |
2,013 | 2 699 | 1940 г. | Deutz DZ 710 | Дизель двухтактный | Концепт авиационного двигателя | 0,330 | 201 | 41,9% |
42 428 | 56 897 | 1993 г. | GE LM6000 | турбовальный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,329 | 200,1 | 42,1% |
130 | 170 | 2007 г. | BMW N47 2L | Дизель | Автомобили, BMW | 0,326 | 198 | 42,6% |
88 | 118 | 1990 г. | Audi 2.5L TDI | Дизель | Автомобиль, Audi 100 | 0,326 | 198 | 42,6% |
620 | 830 | Scania AB DC16 078A | Дизель 4-х тактный | Производство электроэнергии | 0,312 | 190 | 44,4% | |
1,200 | 1,600 | начало 1990-х | Wärtsilä 6L20 | Дизель 4-х тактный | Морская силовая установка | 0,311 | 189,4 | 44,5% |
3600 | 4800 | MAN Дизель 6L32 / 44CR | Дизель 4-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,283 | 172 | 49% | |
4200 | 5600 | 2015 г. | Wärtsilä W31 | Дизель 4-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,271 | 165 | 51,1% |
34 320 | 46 020 | 1998 г. | Wärtsilä-Sulzer RTA96-C | Дизель 2-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,263 | 160 | 52,7% |
27 060 | 36 290 | MAN Дизель S80ME-C9.4-TII | Дизель 2-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,254 | 154,5 | 54,6% | |
34 350 | 46 060 | MAN Дизель G95ME-C9 | Дизель 2-х тактный | Морская силовая установка | 0,254 | 154,5 | 54,6% | |
605 000 | 811 000 | 2016 г. | General Electric 9HA | Комбинированный цикл | Производство электроэнергии | 0,223 | 135,5 (экв.) | 62,2% |
640 000 | 860 000 | 2021 г. | General Electric 7HA.3 | Комбинированный цикл | Производство электроэнергии (предлагается) | 0,217 | 131,9 (экв.) | 63,9% |
КПД турбовинтового двигателя хорош только при большой мощности; SFC резко увеличивается при заходе на посадку на малой мощности (30% P макс. ) И особенно на холостом ходу (7% P макс. ):
Режим | Власть | расход топлива | SFC | Энергоэффективность |
---|---|---|---|---|
Номинальный холостой ход (7%) | 192 л.с. (143 кВт) | 3,06 кг / мин (405 фунтов / ч) | 1282 г / (кВт⋅ч) (2,108 фунт / (л.с.⋅ч)) | 6,6% |
Подход (30%) | 825 л.с. (615 кВт) | 5,15 кг / мин (681 фунт / ч) | 502 г / (кВт⋅ч) (0,825 фунт / (л.с.⋅ч)) | 16,8% |
Макс круиз (78%) | 2132 л.с. (1590 кВт) | 8,28 кг / мин (1095 фунтов / ч) | 312 г / (кВт⋅ч) (0,513 фунт / (л.с.⋅ч)) | 27% |
Максимальный набор высоты (80%) | 2192 л.с. (1635 кВт) | 8,38 кг / мин (1108 фунтов / ч) | 308 г / (кВт⋅ч) (0,506 фунта / (л.с.⋅ч)) | 27,4% |
Макс. (90%) | 2475 л.с. (1846 кВт) | 9,22 кг / мин (1220 фунтов / ч) | 300 г / (кВт⋅ч) (0,493 фунта / (л.с.⋅ч)) | 28,1% |
Взлет (100%) | 2750 л.с. (2050 кВт) | 9,9 кг / мин (1310 фунтов / ч) | 290 г / (кВт⋅ч) (0,477 фунт / (л.с.⋅ч)) | 29,1% |
Смотрите также
- Экономия топлива в автомобилях
- Энергоэффективное вождение
- Системы управления топливом
- Управление судовым топливом
- Удельный расход топлива тяги
использованная литература
дальнейшее чтение
- Типы поршневых двигателей
- HowStuffWorks: Как работают автомобильные двигатели
- Поршневые двигатели в информационном центре
- Поршневые двигатели Комиссия США по случаю столетия полетов
- Влияние системы рециркуляции ОГ на температуру выхлопных газов и дымность выхлопных газов в двигателях с воспламенением от сжатия
- Хейвуд Дж. Б. 1988 Образование загрязнителей и борьба с ними. Основы двигателя внутреннего сгорания Int. edn (Нью-Йорк: Мак-Гроу Хилл), стр. 572–577
- Комплексные исследования, теплотворные способности и принцип энергосбережения
- Образцы карт двигателей для коммерческих автомобилей, собранные пользователями форума ecomodder