汽车燃油消耗率(制动比油耗BSFC)

制动比油耗(BSFC)是对燃烧燃油并产生旋转或轴动力的任何发动机的燃油效率的度量。 它通常用于将内燃机的效率与轴输出进行比较。

它是燃油消耗率除以产生的功率。 因此,也可以将其视为特定于动力的燃料消耗。 BSFC可以直接比较不同发动机的燃油效率。

BSFC计算(以公制为单位)

要计算BSFC,请使用以下公式:

BSFC=r/P

其中:

r是以克/秒为单位的燃油消耗率(g / s)
P是以瓦特为单位产生的功率,P=τω

ω是发动机转速,以弧度/秒为单位(弧度/秒)
τ是发动机扭矩,单位为牛顿米(N·m)

以上的r、τ和ω的值可以容易地通过用安装在发动机测试台上的仪器和施加于运行中的发动机上的载荷来测量。 BSFC的最终单位为克/焦耳(g / J)。

BSFC通常以克/千瓦时(g /(kW·h))为单位表示。转换系数如下:

BSFC [g /(kW·h)] = BSFC [g / J]×(3.6×106)

公制和英制单位之间的转换是:

BSFC [g /(kW·h)] = BSFC [lb /(hp·h)]×608.277
BSFC [lb /(hp·h)] = BSFC [g /(kW·h)]×0.001644

BSFC数值与效率之间的关系

为了计算发动机的实际效率,需要使用燃料的能量密度。

不同的燃料具有由燃料的热值定义的不同的能量密度。较低的发热量(LHV)用于内燃机效率计算,因为无法使用低于Template:Convert的温度下的热量。

较低的汽车燃料热值示例包括:

认证汽油= 18,640 BTU /磅(0.01204 kW·h / g)
普通汽油= 18,917 BTU /磅(0.0122225 kW·h / g)
柴油= 18,500 BTU /磅(0.0119531 kW·h / g)

因此,柴油机的效率= 1 /(BSFC×0.0119531),汽油机的效率= 1 /(BSFC×0.0122225)。

使用BSFC数值作为操作值和周期平均统计量

任何引擎在不同的速度和负载下都将具有不同的BSFC值。例如,当进气未节流并且发动机在其扭矩峰值附近运行时,往复式发动机将获得最大效率。但是,经常报告的特定发动机的数字是燃油经济性周期的平均统计数据。例如,汽油发动机的BSFC循环平均值为322 g / kW·h,转换效率为25%(数学计算:1 /(322×0.0122225)= 0.2540)。但是,取决于运行条件,该引擎的效率可以低于或高于此平均统计量。在生产汽油发动机的情况下,最有效的BSFC约为225 g / kW·h,相当于36%的热力学效率。

在此展示一张柴油发动机的iso-BSFC图。 206 BSFC的最佳位置效率为40.6%。 x轴为rpm,y轴为BMEP(以巴为单位)(bmep与扭矩成比例)。

BSFC数值对发动机设计和等级的意义

BSFC数值因不同的发动机设计,压缩比和额定功率而发生很大变化。柴油和汽油发动机等不同类别的发动机的BSFC值将有很大不同,范围从小于200 g / kW·h(低速和高扭矩的柴油)到大于1,000 g / kW·h(低功率级的涡轮螺旋桨发动机) )。

轴功率发动机的BSFC值示例

下表以选定值作为几种类型发动机的最低特定燃油消耗的示例。

  • 涡轮螺旋桨(飞机发动机)的值是飞行过程中整个功率范围的值。
  • 与巡航值(0.70 Pmax)相比,地面侧倾SFC值(在0.07 Pmax下),尤其是怠速(在静止状态)SFC值显着增加。

对于特定的发动机,其值可以且经常确实与下表所示的值不同。为了进行比较,可以从燃烧辛烷(C8H18)得出的理论功(基于去往气态H2O和CO2的吉布斯自由能的变化)为45.7MJ/kg,相当于79g/kW·h。

功率年份发动机型号应用SFC (lb/hp·h)SFC (g/kW·h)有效热效率 (%)
2,020 kW1996普惠涡桨PW127航空发动机慢车2,390
航空发动机地面慢车1,270
航空发动机@ 0.30 Pmax.8350822.82
航空发动机@ 0.70 Pmax.53832824.165
航空发动机@ Pmax.4829427
涡桨0.8360–49017–23
奥托循环汽油机0.45–0.37273–22730–36
80 kW/l2011福特Ecoboost小型涡轮增压奥托循环汽油机汽车发动机0.40278245
2,000 kW1945莱特R-3350 Duplex-Cyclone 涡轮增压汽油机航空发动机0.424333.7
57 kW丰田普瑞司THS II发动机汽车发动机.36222537
550 kW1931Junkers Jumo 204 涡轮增压2冲程柴油机航空发动机0.34521039.8
36 MW2002劳斯莱斯船用Trent涡轴发动机舰船发动机0.34521039.8
2,013 kW1940Klöckner-Humboldt-Deutz DZ 710 2冲程柴油机航空发动机0.3320141.58
2,340 kW1949Napier Nomad 涡轮增压程柴油机航空发动机0.34521039.8
涡轮增压程柴油机0.34–0.30209–17840–47
165 kW2000众大dd3.3 V8 TDI汽车发动机0.3320541.1
43 MWGE LM6000涡轴发动机舰船发动机, 发电机组发动机0.3219942
105-160 kW2007BMW N47 2.0L可变几何涡轮增压汽车发动机198-204
88 kW1990Audi 2.5L TDI汽车发动机19842.5
80 MW1998Wärtsilä-Sulzer RTA96-C 2冲程舰船发动机0.26816351.7
23 MWMAN柴油S80ME-C Mk7 2冲程舰船发动机
0.25415554.4