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 . По этой причине его также можно рассматривать как удельный расход топлива. BSFC позволяет напрямую сравнивать топливную эффективность различных двигателей.
Расчет BSFC (в метрических единицах)
Для расчета BSFC используйте формулу
где:
- 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)
Приведенные выше значения r ,, а также можно легко измерить 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 цикла
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 числа 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 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 теплоте сгорания 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 | Заявление | 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 [1] | 19,3% |
321 | 431 | 1987 г. | PW206B / B2 | турбовальный | Вертолет , EC135 | 0,553 | 336 [2] | 24,4% |
427 | 572 | 1987 г. | PW207D | турбовальный | Вертолет , Bell 427 | 0,537 | 327 [2] | 25,1% |
500 | 670 | 1981 г. | Аррий 2B1 / 2B1A-1 | турбовальный | Вертолет , EC135 | 0,526 | 320 [2] | 25,6% |
820 | 1,100 | 1960 г. | PT6 C-67C | турбовальный | Вертолет , AW139 | 0,490 | 298 [2] | 27,5% |
958 | 1,285 | 1989 г. | MTR390 | турбовальный | Вертолет , Тигр | 0,460 | 280 [2] | 29,3% |
84,5 | 113,3 | 1996 г. | Rotax 914 | бензин, турбо | Авиация , Легко-спортивный самолет , WT9 Dynamic | 0,454 | 276 [3] | 29,7% |
88 | 118 | 1942 г. | Лайкоминг О-235-Л | бензин | Авиация , Авиация общего назначения , Cessna 152 | 0,452 | 275 [4] | 29,8% |
1,799 | 2,412 | 1984 | RTM322 -01/9 | турбовальный | Вертолет , NH90 | 0,420 | 255 [2] | 32,1% |
63 | 84 | 1991 г. | Двигатель GM Saturn I4 | бензин | Автомобили, Saturn S-Series | 0,411 | 250 [5] | 32,5% |
150 | 200 | 2011 г. | Ford EcoBoost | бензин, турбо | Автомобили, Форд | 0,403 | 245 [6] | 33,5% |
300 | 400 | 1961 г. | Лайкоминг IO-720 | бензин | Авиация , Авиация общего назначения , PAC Fletcher | 0,4 | 243 [7] | 34,2% |
7 000 | 9 400 | 1986 г. | Роллс-Ройс МТ7 | газовая турбина | Судно на воздушной подушке , SSC | 0,3998 | 243,2 [8] | 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 [9] | 35,5% |
57 год | 76 | 2003 г. | Toyota 1NZ-FXE | бензин | Автомобиль, Toyota Prius | 0,370 | 225 [10] | 36,4% |
550 | 740 | 1931 г. | Юнкерс Юмо 204 | дизельный 2-х тактный, турбо | Авиация , Коммерческая авиация , Junkers Ju 86 | 0,347 | 211 [11] | 40% |
36 000 | 48 000 | 2002 г. | Роллс-Ройс Марин Трент | турбовальный | Морская силовая установка | 0,340 | 207 [12] | 40,7% |
2340 | 3140 | 1949 г. | Napier Nomad | Дизель-компаунд | Концепт авиационного двигателя | 0,340 | 207 [13] | 40,7% |
165 | 221 | 2000 г. | Volkswagen 3.3 V8 TDI | Дизель | Автомобиль, Audi A8 | 0,337 | 205 [14] | 41,1% |
2,013 | 2 699 | 1940 г. | Deutz DZ 710 | Дизель двухтактный | Концепт авиационного двигателя | 0,330 | 201 [15] | 41,9% |
42 428 | 56 897 | 1993 г. | GE LM6000 | турбовальный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,329 | 200,1 [16] | 42,1% |
130 | 170 | 2007 г. | BMW N47 2L | Дизель | Автомобили, BMW | 0,326 | 198 [17] | 42,6% |
88 | 118 | 1990 г. | Audi 2.5L TDI | Дизель | Автомобиль, Audi 100 | 0,326 | 198 [18] | 42,6% |
620 | 830 | Scania AB DC16 078A | Дизель 4-х тактный | Производство электроэнергии | 0,312 | 190 [19] | 44,4% | |
1,200 | 1,600 | начало 1990-х | Wärtsilä 6L20 | Дизель 4-х тактный | Морская силовая установка | 0,311 | 189,4 [20] | 44,5% |
3600 | 4800 | MAN Дизель 6L32 / 44CR | Дизель 4-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,283 | 172 [21] | 49% | |
4200 | 5600 | 2015 г. | Wärtsilä W31 | Дизель 4-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,271 | 165 [22] | 51,1% |
34 320 | 46 020 | 1998 г. | Wärtsilä-Sulzer RTA96-C | Дизель 2-х тактный | Морская силовая установка , Производство электроэнергии | 0,263 | 160 [23] | 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 [24] | 54,6% | |
34 350 | 46 060 | MAN Дизель G95ME-C9 | Дизель 2-х тактный | Морская силовая установка | 0,254 | 154,5 [25] | 54,6% | |
605 000 | 811 000 | 2016 г. | General Electric 9HA | Комбинированный цикл | Производство электроэнергии | 0,223 | 135,5 (экв.) | 62,2% [26] |
640 000 | 860 000 | 2021 г. | General Electric 7HA.3 | Комбинированный цикл | Производство электроэнергии (предлагается) | 0,217 | 131,9 (экв.) | 63,9% [27] |
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 | Мощность | 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
Рекомендации
- ^ «Руководство по эксплуатации для 447/503/582» (PDF) . Rotax. Сентябрь 2010. Архивировано из оригинального (PDF) 22 июля 2017 года . Проверено 8 июня 2018 .
- ^ а б в г д е «Газотурбинные двигатели» (PDF) . Авиационная неделя . Январь 2008. Архивировано из оригинального (PDF) 06.11.2018 . Проверено 9 июля 2018 .
- ^ «Руководство по эксплуатации серии 914» (PDF) . Rotax. Апрель 2010. Архивировано из оригинального (PDF) 11 июня 2017 года . Проверено 8 июня 2018 .
- ^ Руководство оператора O-235 и O-290 (PDF) , Lycoming, январь 2007 г., стр. 3-8 версия-L
- ^ Михаил Сорока (26 марта 2014 г.). «Неужели авиадвигатели неэффективны?» .
- ^ «Разработка усовершенствованного бензинового двигателя с турбонаддувом и прямым впрыском (GTDI)» (PDF) . Ford Research and Advanced Engineering. 13 мая 2011 г.
- ^ Руководство оператора IO-720 (PDF) , Lycoming, октябрь 2006 г., стр. 3-8
- ^ «Брошюра МТ7» (PDF) . Rolls-Royce. 2012. Архивировано из оригинального (PDF) 20 апреля 2017 года . Проверено 9 июля 2018 .
- ^ Кимбл Д. Маккатчен (27 октября 2014 г.). «Райт Р-3350« Циклон 18 » » (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 1 августа 2016 года.
- ^ «Разработка гибридной системы нового поколения THS II - радикальное улучшение энергетических характеристик и экономии топлива» . Общество автомобильных инженеров . 8 марта 2004 г.
- ↑ Inter-Action Association, 1987 г.
- ^ «Марин Трент» . Справочник по гражданскому строительству. 19 марта 2015 г.
- ^ «Napier Nomad» . Полет. 30 апреля 1954 г.
- ^ «Новый Audi A8 3.3 TDI quattro: лучший TDI для класса люкс» (пресс-релиз). Audi AG. 10 июля 2000 г.
- ^ "Боевые самолеты Джейн времен Второй мировой войны" . Лондон, Великобритания: Bracken Books. 1989 г.
- ^ "Судовая газовая турбина LM6000" (PDF) . General Electric. 2016. Архивировано из оригинального (PDF) 19 ноября 2016 года.
- ^ «BMW 2.0d (N47)» (на французском языке). Автоинновации. Июнь 2007 г.
- ^ «Новый 5-цилиндровый дизельный двигатель Audi с турбонаддувом: первый дизельный двигатель для легковых автомобилей с прямым впрыском второго поколения» . Общество автомобильных инженеров . 1 февраля 1990 г.
- ^ "DC16 078A" (PDF) . Scania AB.
- ^ «Руководство по продукции Wärtsilä 20» (PDF) . Wärtsilä. 14 февраля 2017.
- ^ "Четырехтактные силовые двигатели" (PDF) . Человек Дизель. 2015. Архивировано из оригинального (PDF) 17 апреля 2016 года.
- ^ «Новый двигатель Wärtsilä 31» . Технический журнал Wärtsilä . 20 октября 2015 г.
- ^ «Обзор технологий RTA-C» (PDF) . Wärtsilä. 2004. Архивировано из оригинального (PDF) 26 декабря 2005 года.
- ^ «Руководство проекта MAN B&W S80ME-C9.4-TII» (PDF) . Человек Дизель. Май 2014.
- ^ «Руководство проекта MAN B&W G95ME-C9.2-TII» (PDF) . Человек Дизель. Май 2014. с. 16.
- ^ Томас Келлнер (17 июня 2016 г.). «Вот почему последний мировой рекорд Гиннеса будет держать Францию в сиянии еще долго после того, как футбольные фанаты уйдут» (пресс-релиз). General Electric .
- ^ «GE представляет новую газовую турбину H-класса - и уже получила первый заказ» . 2 октября 2019 г.
- ^ «ATR: Оптимальный выбор для благоприятной окружающей среды» (PDF) . Avions de Transport Regional . Июнь 2001. с. Выбросы выхлопных газов двигателя PW127F. Архивировано из оригинального (PDF) 08.08.2016.
дальнейшее чтение
- Типы поршневых двигателей
- HowStuffWorks: Как работают автомобильные двигатели
- Поршневые двигатели на информационном портале
- 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