Presión media efectiva

La presión efectiva media (MEP) es una cantidad relacionada con el funcionamiento de un motor alternativo y es una medida de la capacidad de un motor para realizar trabajo. que es independiente de la cilindrada del motor. A pesar de tener la dimensión de presión, el MEP no se puede medir. Cuando se cita como una presión efectiva media indicada (IMEP), se puede considerar como la presión promedio que actúa sobre un pistón durante las diferentes partes de su ciclo. Cuando se restan las pérdidas por fricción del IMEP, el resultado es la presión efectiva media del freno (BMEP).

Derivación

Dejemos:

P{displaystyle P} = salida de potencia en watt;

pme{displaystyle ¿Qué? = presión efectiva en megapascal;

Vd{displaystyle V_{text{d}} = volumen de desplazamiento en centímetros cúbicos;

i{displaystyle i} = número de ciclos por revolución (para un motor de 4 tiempos, i=0.5{displaystyle i=0.5}, para un motor de 2 tiempos, i=1{displaystyle i=1});

n{displaystyle n} = número de revoluciones por segundo;

⋅ ⋅ ={displaystyle omega =} Velocidad angular, es decir. ⋅ ⋅ =2π π n{displaystyle omega =2pi n};

M{displaystyle M} = par en Newton-metre.

Entonces, BMEP se puede utilizar para determinar la potencia de salida de un motor de la siguiente manera:

P=i⋅ ⋅ n⋅ ⋅ Vd⋅ ⋅ pme{displaystyle P=icdot ncdot V_{text{d}cdot ¿Qué?

Ya que sabemos que el poder es:

P=⋅ ⋅ ⋅ ⋅ M=2π π ⋅ ⋅ n⋅ ⋅ M{displaystyle P=omega cdot M=2cdot ncdot M}

Ahora vemos que BMEP es una medida para expresar el par por desplazamiento:

P=i⋅ ⋅ n⋅ ⋅ Vd⋅ ⋅ pme=pme=2π π ⋅ ⋅ n⋅ ⋅ M{displaystyle P=icdot ncdot V_{text{d}cdot ¿Qué? cdot ncdot M.

Y por lo tanto, la ecuación para BMEP en términos de torque es:

pme=M⋅ ⋅ 2π π Vd⋅ ⋅ i.{displaystyle {fnfnK}={cdot 2pi} {V_{text{d}cdot - Sí.

La velocidad ha desaparecido de la ecuación y las únicas variables son el par y el volumen de desplazamiento. Dado que el rango de presiones efectivas medias máximas de freno para buenos diseños de motores está bien establecido, ahora tenemos una medida independiente del desplazamiento de la capacidad de producción de par de un diseño de motor: una especie de par específico. Esto es útil para comparar motores de diferentes cilindradas. La presión media efectiva también es útil para los cálculos de diseño iniciales; es decir, dado un par, se pueden utilizar valores MEP estándar para estimar el desplazamiento requerido del motor. Sin embargo, la presión efectiva media no refleja las presiones reales dentro de una cámara de combustión individual (aunque ambas ciertamente están relacionadas) y sirve sólo como una medida conveniente del rendimiento.

La presión efectiva media del freno (BMEP) se calcula a partir del par medido del dinamómetro. La presión efectiva media neta indicada (IMEP) se calcula utilizando la potencia indicada; es decir, la integral de presión-volumen en la ecuación de trabajo por ciclo. A veces, el término FMEP (presión efectiva media de fricción) se utiliza como indicador de la presión efectiva media perdida por la fricción (o par de fricción) y es solo la diferencia entre IMEP y BMEP.

Ejemplos

MEP de torque y desplazamiento

Un motor de cuatro tiempos produce 159 N·m de par y desplaza 2000 cm³

• i=0.5{displaystyle i=0.5}
• M=159N⋅ ⋅ m{displaystyle M=159,{text{N}{cdot}{text{m}}}
• Vd=2000cm3{displaystyle ¿Qué?

pme=2π π ⋅ ⋅ 0.5− − 1159N⋅ ⋅ m2000cm3=2π π ⋅ ⋅ 0.5− − 1159N⋅ ⋅ m2000cm32. . 1N⋅ ⋅ cm− − 2=1MPa{displaystyle P_{text{me}={2pi {cdot {0.5}{-1}{159,{text{N}{cdot }{text{m}}}over {2000,{text{cm}}}}={2pi} }cdot {0.5^{-1}{159,{text{N}{cdot {cdot {text{m}}}} over {2000,{text{cm} {{cancel {3}2}}approx 1,Ncdot cm^{-2}=1,{text{MPa}}}

Energía de MEP y velocidad de crankshaft

Si conocemos la velocidad del crankshaft, también podemos determinar la potencia del motor de la figura MEP: P=i⋅ ⋅ n⋅ ⋅ Vd⋅ ⋅ pme{displaystyle P=icdot ncdot V_{text{d}cdot ¿Qué?
En nuestro ejemplo, el motor saca 159 N·m de par en 3600 min⁻¹ (=60 s⁻¹):

• i=0.5{displaystyle i=0.5}
• n=60s− − 1{displaystyle n=60,{text{}} {-1}
• Vd=2000cm3{displaystyle ¿Qué?
• pme=1MPa{displaystyle ¿Qué?

Así:

P=2000cm3⋅ ⋅ 1N⋅ ⋅ cm− − 2⋅ ⋅ 60s− − 1⋅ ⋅ 0.5=60,000N⋅ ⋅ m⋅ ⋅ s− − 1=60,000W=60kW{displaystyle P={2000,cm^{3}cdot 1,Ncdot cm^{-2}cdot 60,s^{-1}cdot 0.5}=60,000,Ncdot mcdot s^{-1}=60,000,{text{W}}}=60,{text{kW}}}}}}}}}}}} {

Como los motores de pistón generalmente tienen su par máximo a una velocidad de rotación más baja que la potencia máxima, el BMEP es más bajo a toda potencia (a mayor velocidad de rotación). Si el mismo motor es puntuado 72 kW a 5400 min⁻¹ = 90 s⁻¹, y su BMEP es 0.80 MPa, obtenemos la siguiente ecuación:

• i=0.5{displaystyle i=0.5}
• n=90s− − 1{displaystyle n=90,{text{}} {-1}
• Vd=2000cm3{displaystyle ¿Qué?
• pme=0.80MPa{displaystyle p_{text{me}=0.80,{text{MPa}}

Entonces:

P=2000cm3⋅ ⋅ 0.80N⋅ ⋅ cm− − 2⋅ ⋅ 90s− − 1⋅ ⋅ 0.5=72,000N⋅ ⋅ m⋅ ⋅ s− − 1=72kW{displaystyle P={2000,cm^{3}cdot 0.80,Ncdot cm^{-2}cdot 90,s^{-1}cdot 0.5}=72,000,Ncdot mcdot s^{-1}=72,{text{kW}}}}}}

Tipos de presiones medias efectivas

La presión media efectiva (MEP) se define mediante la medición de la ubicación y el método de cálculo; a continuación se detallan algunos MEP de uso común:

• Presión efectiva del freno (BMEP) pme{displaystyle p_{me}) - Una presión efectiva calculada a partir del par de freno medido.
• Presión media indicada efectiva (IMEP, pmi{displaystyle P_{mi}) - Una presión efectiva calculada a partir de la presión en cilindro sobre el ciclo completo del motor (720° en un cuatro tiempos, 360° en dos tiempos). El IMEP puede determinarse planificando la zona en el pV-diagrama de un motor. Debido a que los motores de cuatro tiempos aspirados naturalmente deben realizar trabajos de bombeo para chupar la carga en el cilindro, y para eliminar el escape del cilindro, IMEP puede dividirse en la presión efectiva media de alta presión (GMEP, pmg{displaystyle p_{mg}) y el bombeo significa presión efectiva (PMEP, pmiGW{displaystyle P_{miGW}). En motores naturalmente aspirados, PMEP es negativo, y en motores super o turboalimentados, generalmente es positivo. IMEP puede derivarse de PMEP y GMEP: pmi=pmg− − pmiGW{displaystyle P_{mi}=p_{mg}-p_{miGW}.
• La fricción significa presión efectiva (FMEP, pmr{displaystyle p_{mr}) - La presión teórica media efectiva necesaria para superar la fricción del motor, se puede considerar como una presión efectiva media perdida debido a la fricción: pmr=pmi− − pme{displaystyle ¿Qué?. FMEP aumenta con un aumento de la velocidad del motor.

Valores típicos de BMEP

Notas y referencias

Notas