Среднее эффективное давление

редактировать

Среднее эффективное давление
Общие символы	п
Единица СИ	Паскаль (Па)
В базовых единицах СИ	1 кг ⋅ м ^-1 ⋅ с ^-2
Производные от других величин	p = W V ⁻¹
Измерение	${\ Displaystyle {\ mathsf {L}} ^ {- 1} {\ mathsf {M}} {\ mathsf {T}} ^ {- 2}}$ ${\ Displaystyle {\ mathsf {L}} ^ {- 1} {\ mathsf {M}} {\ mathsf {T}} ^ {- 2}}$

Среднее эффективное давление есть величина, относящаяся к эксплуатации поршневого двигателя и является ценным показателем мощности двигателя, чтобы сделать работу, которая не зависит от объема двигателя. Когда он указан как указанное среднее эффективное давление или IMEP (определенное ниже), его можно рассматривать как среднее давление, действующее на поршень во время различных частей его цикла.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Вывод
2 Примеры
3 типа среднего эффективного давления
4 Типовые значения BMEP
5 См. Также
6 Примечания и ссылки
- 6.1 Примечания
- 6.2 Ссылки
7 Внешние ссылки

Вывод

Позволять:

{\ displaystyle W}

W

= работа за цикл в джоулях;

{\ displaystyle P}

п

= выходная мощность в ваттах;

{\ displaystyle p _ {\ text {me}}}

{\ displaystyle p _ {\ text {me}}}

= среднее эффективное давление в паскалях;

{\ displaystyle V _ {\ text {d}}}

V _ {\ text {d}}

= водоизмещающий объем в кубических метрах;

{\ displaystyle n _ {\ text {c}}}

{\ displaystyle n _ {\ text {c}}}

= количество оборотов на рабочий ход (для 4-тактного двигателя);

{\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}

{\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}

{\ displaystyle N}

N

= количество оборотов в секунду;

{\ displaystyle T}

Т

= крутящий момент в ньютон-метре.

Мощности, произведенное двигателем, равна работе, проделанной за время работы цикла количество рабочих циклов в секунду. Если N - количество оборотов в секунду и количество оборотов на рабочий ход, количество тактов в секунду - это просто их соотношение. Мы можем написать: ${\ displaystyle n _ {\ text {c}}}$ ${\ displaystyle n _ {\ text {c}}}$

{\ displaystyle P = {W {N \ over n _ {\ text {c}}}}.}

{\ displaystyle P = {W {N \ over n _ {\ text {c}}}}.}

Переупорядочивание для размещения работы слева:

{\ displaystyle W = {P {n _ {\ text {c}} \ over N}}.}

{\ displaystyle W = {P {n _ {\ text {c}} \ over N}}.}

По определению:

{\ displaystyle W = p _ {\ text {me}} V _ {\ text {d}},}

{\ displaystyle W = p _ {\ text {me}} V _ {\ text {d}},}

так что

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {Pn _ {\ text {c}} \ over V _ {\ text {d}} N}.}

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {Pn _ {\ text {c}} \ over V _ {\ text {d}} N}.}

Поскольку крутящий момент T связан с угловой скоростью (которая равна N 2π) и производимой мощностью,

{\ displaystyle P = {2 \ pi} TN,}

{\ displaystyle P = {2 \ pi} TN,}

тогда уравнение для MEP с точки зрения крутящего момента выглядит следующим образом:

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {2 \ pi} {n _ {\ text {c}}} {T \ over V _ {\ text {d}}}.}

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {2 \ pi} {n _ {\ text {c}}} {T \ over V _ {\ text {d}}}.}

Скорость выпала из уравнения, и единственными переменными являются крутящий момент и рабочий объем. Поскольку диапазон максимального среднего эффективного давления в тормозах для двигателей хорошей конструкции хорошо известен, теперь у нас есть не зависящая от смещения мера способности конструкции двигателя создавать крутящий момент - своего рода конкретный крутящий момент. Это полезно для сравнения двигателей разного объема. Среднее эффективное давление также полезно для первоначальных расчетов конструкции; то есть при заданном крутящем моменте стандартные значения MEP могут использоваться для оценки требуемого рабочего объема двигателя. Однако среднее эффективное давление не отражает фактическое давление внутри отдельной камеры сгорания - хотя они, безусловно, взаимосвязаны - и служит только удобным показателем производительности.

Среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) рассчитывается на основе измеренного крутящего момента динамометра. Чистое указанное среднее эффективное давление (IMEP n) рассчитывается с использованием указанной мощности ; т.е. интеграл давления и объема в уравнении работы за цикл. Иногда термин FMEP (среднее эффективное давление трения) используется как индикатор среднего эффективного давления, потерянного на трение (или момента трения), и представляет собой разницу между IMEP n и BMEP.

Примеры

MEP от крутящего момента и смещения

Четырехтактный двигатель развивает крутящий момент 160 Н м и смещает 2000 см ³ = 2 дм ³ = 0,002 м ³:

${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$ ${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$
${\ displaystyle T = 160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}}$ ${\ displaystyle T = 160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}}$
${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 0,002 \, {\ text {m}} ^ {3}}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 0,002 \, {\ text {m}} ^ {3}}$

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}} \ over {0,002 \, {\ text {m}} ^ {3}}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cancel {\ cdot {\ text {m}}}}} \ over {0.002 \, {\ text {m}} ^ {{\ cancel {3}} 2}}} = 1 005 310 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}} ^ { -2} = 10,05 \, {\ text {bar}} = 1,005 \, {\ text {МПа}}}

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}} \ over {0,002 \, {\ text {m}} ^ {3}}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cancel {\ cdot {\ text {m}}}}} \ over {0.002 \, {\ text {m}} ^ {{\ cancel {3}} 2}}} = 1 005 310 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}} ^ { -2} = 10,05 \, {\ text {bar}} = 1,005 \, {\ text {МПа}}}

Мы также получим число мегапаскалей, если будем использовать кубические сантиметры для: ${\ displaystyle V _ {\ text {d}}}$ $V _ {\ text {d}}$

${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$ ${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$
${\ displaystyle T = 160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}}$ ${\ displaystyle T = 160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}}$
${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}$

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}} \ over {2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cancel {\ cdot {\ text {m}}}}} \ over {2000 \, {\ text {cm}} ^ {{\ cancel {3}} 2}}} = 1.005 \, {\ text {МПа}}}

{\ displaystyle p _ {\ text {me}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cdot} {\ text {m}}} \ over {2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}} = {2 \ pi} {2} {{160 \, {\ text {N}} {\ cancel {\ cdot {\ text {m}}}}} \ over {2000 \, {\ text {cm}} ^ {{\ cancel {3}} 2}}} = 1.005 \, {\ text {МПа}}}

Мощность от МЭП и частота вращения коленчатого вала

Если мы знаем частоту вращения коленчатого вала, мы также можем определить выходную мощность двигателя из числа MEP: В нашем примере двигатель развивает крутящий момент 160 Н м при 3600 мин ^-1: ${\ displaystyle P = {V _ {\ text {d}} \ cdot p _ {\ text {me}} \ cdot N \ over n _ {\ text {c}}}}$ ${\ displaystyle P = {V _ {\ text {d}} \ cdot p _ {\ text {me}} \ cdot N \ over n _ {\ text {c}}}}$

${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$ ${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$
${\ displaystyle N = 3600 \, {\ text {min}} ^ {- 1} = 60 \, {\ text {s}} ^ {- 1}}$ ${\ displaystyle N = 3600 \, {\ text {min}} ^ {- 1} = 60 \, {\ text {s}} ^ {- 1}}$
${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}$
${\ displaystyle p _ {\ text {me}} = 1,005 \, {\ text {МПа}}}$ ${\ displaystyle p _ {\ text {me}} = 1,005 \, {\ text {МПа}}}$

{\ displaystyle {2000 \ cdot 1.005 \ cdot 60 \ over 2} = 60 300 \, {\ text {W}}}

{\ displaystyle {2000 \ cdot 1.005 \ cdot 60 \ over 2} = 60 300 \, {\ text {W}}}

Поскольку поршневые двигатели обычно имеют максимальный крутящий момент при более низкой скорости вращения, чем максимальная выходная мощность, BMEP ниже при полной мощности (при более высокой скорости вращения). Если тот же двигатель имеет мощность 76 кВт при 5400 мин ^-1 = 90 с ^-1, а его BMEP составляет 0,844 МПа, мы получаем следующее уравнение:

${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$ ${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$
${\ displaystyle N = 5400 \, {\ text {min}} ^ {- 1} = 90 \, {\ text {s}} ^ {- 1}}$ ${\ displaystyle N = 5400 \, {\ text {min}} ^ {- 1} = 90 \, {\ text {s}} ^ {- 1}}$
${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2000 \, {\ text {cm}} ^ {3}}$
${\ displaystyle p _ {\ text {me}} = 0,844 \, {\ text {МПа}}}$ ${\ displaystyle p _ {\ text {me}} = 0,844 \, {\ text {МПа}}}$

{\ displaystyle {2000 \ cdot 0.844 \ cdot 90 \ over 2} = 75 960 \, {\ text {W}} \ приблизительно 76 \, {\ text {кВт}}}

{\ displaystyle {2000 \ cdot 0.844 \ cdot 90 \ over 2} = 75 960 \, {\ text {W}} \ приблизительно 76 \, {\ text {кВт}}}

Типы средних эффективных давлений

Среднее эффективное давление (MEP) определяется измерением местоположения и методом расчета, здесь приведены некоторые часто используемые MEP.

Среднее эффективное давление в тормозной системе (BMEP) - Среднее эффективное давление, рассчитанное на основе измеренного тормозного момента.
Общее указанное среднее эффективное давление (IMEP g) - Среднее эффективное давление, рассчитанное на основе давления в цилиндре на этапе сжатия и расширения цикла двигателя (360 ° для четырехтактного двигателя, 180 ° для двухтактного ). Для прямого измерения требуется оборудование для измерения давления в баллоне.
Чистое указанное среднее эффективное давление (IMEP n) - Среднее эффективное давление, рассчитанное на основе давления в цилиндре за полный цикл двигателя (720 ° для четырехтактного двигателя, 360 ° для двухтактного). Для прямого измерения требуется оборудование для измерения давления в баллоне.
Среднее эффективное давление нагнетания (PMEP) - Среднее эффективное давление при перемещении воздуха в цилиндр и из цилиндра через впускные и выпускные клапаны. Рассчитано на основе давления в цилиндре на впускных и выпускных частях цикла двигателя (360 ° для четырехтактного двигателя, 0 ° для двухтактного). Для прямого измерения требуется оборудование для измерения давления в баллоне. PMEP = IMEP g - IMEP n.
Среднее эффективное давление трения (FMEP) - Теоретическое среднее эффективное давление, необходимое для преодоления трения в двигателе, можно рассматривать как среднее эффективное давление, потерянное из-за трения. Расчет среднего эффективного давления трения требует точного измерения давления в цилиндре и тормозного момента динамометра. FMEP = IMEP n - BMEP.

Типичные значения BMEP

Типичные значения BMEP
Тип двигателя	Типичный макс. BMEP
Двигатель мотоцикла	1,2 МПа (174,0 фунт-силы / дюйм ²)
Двигатель гоночного автомобиля (Формула 1)	1,6 МПа (232,1 фунт-силы / дюйм ²)
Двигатель легкового автомобиля (атмосферный Otto)	1,3 МПа (188,5 фунт-силы / дюйм ²)
Двигатель легкового автомобиля (турбированный Отто)	2,2 МПа (319,1 фунт-силы / дюйм ²)
Двигатель легкового автомобиля (дизельный двигатель с турбонаддувом)	2,0 МПа (290,1 фунт-силы / дюйм ²)
Двигатель для грузовых автомобилей (дизельный двигатель с турбонаддувом)	2,4 МПа (348,1 фунт-силы / дюйм ²)
Быстроходный промышленный дизельный двигатель	2,8 МПа (406,1 фунт-силы / дюйм ²)
Среднеоборотный промышленный дизельный двигатель	2,5 МПа (362,6 фунт-силы / дюйм ²)
Двухтактный тихоходный дизельный двигатель	1,5 МПа (217,6 фунт-силы / дюйм ²)

Смотрите также

Коэффициент сжатия

Примечания и ссылки

Примечания

^ Двигатели Ванкеля - это четырехтактные двигатели, так что; смещениеполучается из объема камерыпутем умножения его на количество вращающихся поршнейи 2:(см. Wolf-Dieter Bensinger: Rotationskolben-Verbrennungsmotoren, Springer, Berlin / Heidelberg / New York 1973, ISBN 978-3-642-52174- 4. С. 66). ${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$ ${\ displaystyle n _ {\ text {c}} = 2}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}}}$ $V _ {\ text {d}}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {c}}}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {c}}}$ ${\ displaystyle i}$ $я$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2V _ {\ text {c}} i}$ ${\ displaystyle V _ {\ text {d}} = 2V _ {\ text {c}} i}$

использованная литература

внешние ссылки

Среднее эффективное давление тормоза (bmep), мощность и крутящий момент, заводская труба
Все о среднем эффективном давлении, Harleyc.com

Паровой двигатель Тиддлера