BSFC (удельный тормозной расход топлива) — чем полезен этот показатель?

Я попробую разобраться в этом... Я не эксперт, просто собрал всё, что смог, в кучу. Во многом это связано с общей настройкой/сборкой двигателя.

BSFC — это, по сути, показатель мощности, которую вы получаете при заданном расходе топлива. Для конкретного двигателя этот показатель зависит от нагрузки и числа оборотов в минуту. Самый низкий показатель BSFC соответствует максимальному крутящему моменту при частичном открытии дроссельной заслонки.

Всё зависит от того, насколько эффективно сгорает топливо и преобразуется во вращательную силу. Эффективность сгорания топлива во многом зависит от того, насколько хорошо оно распыляется. Это зависит от скорости движения воздуха и температуры топливно-воздушной смеси. Бензин испаряется при температуре 196 °F, так что всё, что выше этой температуры, должно быть в порядке. Считается, что оптимальная скорость движения воздуха соответствует скорости звука.

Я не уверен на 100 %, как именно это рассчитывается, но, по моему мнению, для этого нужен динамометр для измерения выходной мощности и какой-то способ измерения расхода топлива, который можно рассчитать по давлению топлива, скорости потока и длительности импульса.

BSFC показывает, насколько эффективно сгорает топливо. Это важно для эффективности двигателя и обеспечения хорошей мощности и экономичности. Когда производители подбирают передаточное число трансмиссии, они хотят, чтобы автомобиль работал с максимальной эффективностью на скорости около 96 км/ч (поскольку на большинстве автомагистралей ограничение скорости составляет 55 или 65 км/ч). Это означает, что главная передача (через высшую передачу трансмиссии, дифференциал и размер шин) будет настроена таким образом, чтобы при движении по шоссе частота вращения была минимальной. Ваша гидротрансформаторная передача, скорее всего, будет работать на схожих оборотах, но это отчасти связано с тем, что она работает на максимальном крутящем моменте.

Число оборотов в минуту имеет значение по двум причинам: скорость движения воздуха и поглощение тепла. При более низких оборотах скорость движения воздуха недостаточна для правильного распыления топлива. При более высоких оборотах топливо не успевает нагреться до воспламенения и сгорает не так эффективно. Оптимальное значение находится где-то посередине. Это зависит от множества факторов, о которых я расскажу позже.

Нагрузка аналогичная. При закрытой дроссельной заслонке скорость воздуха низкая. При более открытой дроссельной заслонке необходимо немного обогатить топливную смесь, чтобы поглотить часть выделяемого тепла. Это очень важно для двигателей с принудительной подачей воздуха.

Итак, что касается изменения BSFC в двигателе... по сути, важно всё, но я остановлюсь на некоторых ключевых моментах. Все детали должны работать слаженно, поэтому старайтесь, чтобы все детали работали в одном диапазоне оборотов.

Чем выше степень сжатия, тем больше энергии вырабатывается при каждом сгорании. Это приводит к снижению коэффициента полноты сгорания. Главное ограничение здесь — как далеко вы можете зайти, прежде чем начнёте вырабатывать слишком много тепла для эффективной работы.

Увеличенный ход поршня означает, что у вас будет больше механического преимущества при опускании поршня. Это должно снизить BSFC. Увеличенный ход поршня снижает частоту вращения при минимальном BSFC.

Распределительные валы — основными характеристиками здесь являются подъёмная сила, продолжительность и перекрытие. Эти факторы в совокупности определяют, в какой момент двигатель вырабатывает наибольшую мощность. Если говорить о BSFC, то он будет самым низким, когда скорость воздуха будет наиболее оптимальной. Распределительные валы сами по себе заслуживают отдельного обсуждения. Как правило, для данного распределительного вала опережение приводит к увеличению мощности, а запаздывание — к её уменьшению. Чтобы добиться наименьшего BSFC, стремитесь к максимальной мощности при максимальном крутящем моменте.

Впускной коллектор — опять же, скорость воздуха. Длинные узкие каналы для низких оборотов, короткие широкие каналы для высоких оборотов. Настройте его на максимальный крутящий момент при минимальном BSFC.

Выхлопная система — я не совсем уверен, как именно настраивается выхлопная система, но, по-моему, она снова связана со скоростью выхлопных газов. Говорят, что небольшое противодавление помогает увеличить крутящий момент. Вероятно, это помогает нагревать поступающий воздух/топливо. Воздух должен проходить эффективно. Трубы должны быть подходящего размера, иначе вы потеряете скорость.

Момент зажигания — в целом, всё, что связано с зажиганием, должно работать правильно. Момент зажигания должен быть установлен как можно раньше, чтобы не было детонации.

Настройка подачи топлива — нужно, чтобы подача была как можно ближе к стехиометрической (14,7:1). Можно немного уменьшить подачу. Это постоянная борьба между эффективностью и нагревом. Топливо помогает отводить тепло из цилиндра, но несгоревшее топливо неэффективно. Слишком малое количество топлива приводит к слишком сильному нагреву и детонации.

Впускной коллектор — тёплый воздух обеспечивает более эффективное сгорание топлива, так как лучше распыляет его. В большинстве двигателей есть клапан рециркуляции отработавших газов, который помогает нагревать воздух на впуске при частичном открытии дроссельной заслонки и на холостом ходу.

Впрыск воды — я уже упоминал о борьбе между нагревом и эффективностью, а также об использовании топлива для охлаждения цилиндров. Можно использовать впрыск воды, чтобы охлаждать цилиндры, расходуя при этом меньше топлива. Вам всё равно придётся придерживаться стехиометрического состава смеси.

Все эти параметры очень динамичны и зависят от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала. Именно поэтому в автомобилях используются электронное зажигание, впрыск топлива, система изменения фаз газораспределения и впускные коллекторы с переменным сечением, чтобы двигатели работали максимально эффективно на всех оборотах.

Раз уж мы заговорили об этом. Я знаю одного «безумного учёного», который сконструировал несколько интересных вещей. На нескольких форумах он известен как MPGMike. Он сделал много действительно интересных вещей. Я несколько раз встречался с ним и разговаривал на собраниях автомобильного клуба.

Power Lynz — постучите по впускным отверстиям. Это создаст завихрение в топливно-воздушной смеси для лучшего распыления топлива.

Сингх Гроувс — узоры, вырезанные в камере сгорания для усиления турбулентности и фронта пламени

Сделайте выемки на обратной стороне впускных клапанов для усиления турбулентности

Клапаны Omni — внешняя часть впускного клапана перемещается, создавая односторонний обратный клапан. Обычно, когда впускной клапан открывается, в камере сгорания создаётся положительное давление, из-за чего воздух во впускном коллекторе немного отступает, прежде чем попасть в камеру сгорания. Этот клапан обеспечивает сверхнизкие обороты холостого хода и больший крутящий момент при низких оборотах.

У меня на полке стоит модифицированная им головка блока цилиндров с Lynz, а также колпачки на выпускном и впускном клапанах. Поищите в Google их фотографии и информацию.

Показатель BSFC обычно рассчитывается как отношение расхода топлива к мощности двигателя.
Показатель BSFC для конкретного двигателя также зависит от частоты вращения и нагрузки.

Трёхмерная (BSFC/об/мин/нагрузка) карта значений BSFC полезна для определения наиболее экономичных условий работы конкретного двигателя. Максимальная эффективность обычно достигается при полной нагрузке (дроссельная заслонка открыта) и максимальном крутящем моменте. Эту карту можно использовать для настройки точки переключения передач для экономии топлива.

Большинство методов, используемых производителями двигателей для повышения расхода топлива на галлон/эффективности, также будут полезны для BSFC.

Вот несколько известных мне примеров, которые могут значительно повысить BSFC в существующих двигателях.

• Перевод двигателей на цикл Аткинсона с помощью настройки распределительного вала.


• Рециркуляция выхлопных газов во всасываемом воздухе для повышения эффективности при частичной нагрузке.