브레이크별 연료 소비량

Brake-specific fuel consumption

브레이크 고유 연료 소비량(BSFC)은 연료를 연소시키고 회전력, 즉 샤프트 출력을 생성하는 모든 프라이머리 모버의 연료 효율을 측정한 것이다.일반적으로 내연기관 효율과 샤프트 출력을 비교하는 데 사용된다.

연료 소비량을 생산 전력으로 나눈 비율이다.전통적인 단위에서는 연료 소비를 시간당 파운드로 브레이크 마력 lb/(hphh)로 나눈 값이며, SI 단위에서는 특정 에너지 단위인 kg/J = s2/m의2 역에 해당한다.

또한 이러한 이유로 동력별 연료 소비량이라고 생각할 수 있다.BSFC는 다양한 엔진의 연비를 직접 비교할 수 있도록 한다.

여기서 "브레이크 마력"에서와 같이 "브레이크"라는 용어는 토크를 측정하는 역사적 방법을 가리킨다(프론티 브레이크 참조).

BSFC 계산(미터 단위)

BSFC를 계산하려면 공식을 사용하십시오.

여기서:

은(는) 초당 연료 소비율(g/s)이다.
은(는) 와트로 생성되는 전력이며 여기서 = PW)
은(는) 초당 라디안(radians) 단위의 엔진 속도임(rad/s)
은(는) 뉴턴 미터 단위의 엔진 토크(NHM)

r, }및 의 위의 값은 테스트 스탠드에 장착된 엔진과 작동 중인 엔진에 가해지는 부하를 가진 계측기로 쉽게 측정할 수 있다.BSFC의 결과 단위는 줄 당 그램이다(g/J)

일반적으로 BSFC는 킬로와트시 당 그램 단위로 표현된다(g/(kW⋅h).변환 계수는 다음과 같다.

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

미터법과 영국식 단위 사이의 변환은 다음과 같다.

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

BSFC 번호와 효율성의 관계

엔진의 실제 효율을 계산하려면 사용 중인 연료의 에너지 밀도가 필요하다.

연료마다 연료의 가열값에 의해 정의된 에너지 밀도가 다르다.150 °C(300 °F) 미만의 온도에서는 열을 사용할 수 없기 때문에 내부 연성-엔진 효율 계산에 낮은 난방 값(LHV)을 사용한다.

차량 연료에 대한 낮은 난방 값의 예는 다음과 같다.

인증 가솔린 = 18,640 BTU/lb(0.01204 kW⋅h/g)
일반 가솔린 = 18,917 BTU/lb(0.01222 kW⋅h/g)
디젤 연료 = 18,500 BTU/lb(0.0119531 kW⋅h/g)

따라서 디젤 엔진의 효율은 1/(BSFC × 0.0119531), 가솔린 엔진의 효율은 1/(BSFC × 0.0122225)이다.

BSFC 번호를 작동 값 및 주기 평균 통계로 사용

BSFC [g/(kW⋅h)] 지도
주요 기사:소비지도

모든 엔진은 다른 속도와 부하에서 다른 BSFC 값을 가질 것이다.예를 들어, 왕복 엔진은 흡입 공기 조절이 해제되고 엔진이 피크 토크에 가깝게 작동할 때 최대 효율을 달성한다.그러나 특정 엔진에 대해 종종 보고되는 효율은 최대 효율이 아니라 연비 주기 통계 평균이다.예를 들어 가솔린 엔진에 대한 BSFC의 사이클 평균 값은 322 g/(kW⋅h)로 효율은 25%(1/(322 × 0.0122225) = 0.2540)로 환산된다.실제 효율은 다양한 작동 조건으로 인해 엔진 평균보다 낮거나 높을 수 있다.생산용 가솔린 엔진의 경우 가장 효율적인 BSFC는 약 225g/(kW⋅h)로, 36%의 열역학적 효율에 해당한다.

디젤 엔진의 ISO-BSFC 지도(연료섬 그림)가 표시된다.206 BSFC의 스위트 스팟은 40.6%의 효율을 가지고 있다.x축은 rpm이고, y축은 bar(bmep는 토크에 비례함)

엔진 설계 및 등급에 대한 BSFC 번호의 중요성

BSFC 번호는 엔진 설계, 압축 비율 및 정격 전력에 따라 많이 변경된다.다이엘과 가솔린 엔진과 같은 등급의 엔진은 200 g/(kW⋅h) 미만(저속 및 높은 토크에서 디젤)에서 1,000 g/(kW⋅h) 이상(저출력 레벨에서 터보프로프)에 이르는 매우 다른 BSFC 번호를 가질 것이다.

샤프트 엔진용 BSFC 값의 예

다음 표에는 여러 유형의 엔진의 특정 연료 소비량에 대한 값이 예시되어 있다.특정 엔진의 경우, 아래 표 값과 다를 수 있으며 자주 다를 수 있다.에너지 효율은 디젤 연료와 제트 연료의 경우 42.7 MJ/kg(84.3 g/(kW⋅h), 가솔린의 경우 43.9 MJ/kg(82 g/(kW⋅h)의 낮은 가열 값을 바탕으로 한다.

kW hp 연도 엔진 유형 적용 lb/(lbh) g/(kW⋅h) 능률
48 64 1989 로탁스 582 가솔린, 2행정 항공, 울트라라이트, 유로플라이 파이어 폭스 0.699 425[1] 19.3%
321 431 1987 PW206B/B2 터보샤프트 헬리콥터, EC135 0.553 336[2] 24.4%
427 572 1987 PW207D 터보샤프트 헬리콥터, 벨 427 0.537 327[2] 25.1%
500 670 1981 아리우스 2B1/2B1A-1 터보샤프트 헬리콥터, EC135 0.526 320[2] 25.6%
820 1,100 1960 PT6C-67C 터보샤프트 헬리콥터, AW139 0.490 298[2] 27.5%
958 1,285 1989 MTR390 터보샤프트 헬리콥터, 타이거 0.460 280[2] 29.3%
84.5 113.3 1996 로탁스 914 가솔린, 터보 항공, 라이트스포츠 항공기, WT9 다이내믹 0.454 276[3] 29.7%
88 118 1942 리커밍 O-235-L 가솔린 항공, 일반 항공, 세스나 152 0.452 275[4] 29.8%
1,799 2,412 1984 RTM322-01/9 터보샤프트 헬리콥터, NH90 0.420 255[2] 32.1%
63 84 1991 GM 새턴 I4 엔진 가솔린 자동차, 새턴 S 시리즈 0.411 250[5] 32.5%
150 200 2011 포드 에코부스트 가솔린, 터보 자동차, 포드 0.403 245[6] 33.5%
300 400 1961 리커밍 IO-720 가솔린 항공, 일반 항공, PAC 플레처 0.4 243[7] 34.2%
7,000 9,400 1986 롤스로이스 MT7 가스 터빈 호버크래프트, SSC 0.3998 243.2[8] 34.7%
2,000 2,700 1945 라이트 R-3350 듀플렉스-사이클로네 가솔린, 터보차저 항공, 상업 항공, B-29, Constellation, DC-7 0.380 231[9] 35.5%
57 76 2003 토요타 1NZ-FXE 가솔린 자동차, 토요타 프리우스 0.370 225[10] 36.4%
8,251 11,065 2005 유로롭 TP400 터보프로프 에어버스 A400M 0.350 213[11] 39.6%
550 740 1931 융커스 주모 204 디젤 2행정, 터보 항공, 상업 항공, Junkers Ju 86 0.347 211[12] 40%
36,000 48,000 2002 롤스로이스 마린 트렌트 터보샤프트 해양추진 0.340 207[13] 40.7%
2,340 3,140 1949 나피어 노마드 디젤 컴파운드 개념 항공기 엔진 0.340 207[14] 40.7%
165 221 2000 폭스바겐 3.3 V8 TDI 디젤 자동차, 아우디 A8 0.337 205[15] 41.1%
2,013 2,699 1940 데우츠 DZ 710 디젤 2행정 개념 항공기 엔진 0.330 201[16] 41.9%
42,428 56,897 1993 GE LM6000 터보샤프트 해양 추진, 전기 발전 0.329 200.1[17] 42.1%
130 170 2007 BMW N47 2L 디젤 자동차, BMW 0.326 198[18] 42.6%
88 118 1990 아우디 2.5L TDI 디젤 자동차, 아우디 100 0.326 198[19] 42.6%
620 830 스캐니아 AB DC16 078A 디젤 4행정 발전 0.312 190[20] 44.4%
1,200 1,600 1990년대 초 베르틸레 6L20 디젤 4행정 해양추진 0.311 189.4[21] 44.5%
3,600 4,800 MAN 디젤 6L32/44CR 디젤 4행정 해양 추진, 전기 발전 0.283 172[22] 49%
4,200 5,600 2015 베르틸레 W31 디젤 4행정 해양 추진, 전기 발전 0.271 165[23] 51.1%
34,320 46,020 1998 베르틸레술저 RTA96-C 디젤 2행정 해양 추진, 전기 발전 0.263 160[24] 52.7%
27,060 36,290 MAN 디젤 S80ME-C9.4-TI 디젤 2행정 해양 추진, 전기 발전 0.254 154.5[25] 54.6%
34,350 46,060 MAN 디젤 G95ME-C9 디젤 2행정 해양추진 0.254 154.5[26] 54.6%
605,000 811,000 2016 제너럴 일렉트릭 9HA 복합 사이클 가스 터빈 발전 0.223 135.5(eq) 62.2%[27]
640,000 860,000 2021 제너럴 일렉트릭 7HA.3 복합 사이클 가스 터빈 발전(제안) 0.217 131.9(eq) 63.9%[28]

터보프롭 효율은 고출력에서만 우수하다; SFC는 저출력max(30% P) 및 특히 공회전(7% Pmax)에서 접근하기 위해 극적으로 증가한다.

2,050 kW Pratt & Whitney Canada PW127 터보프롭(1996)[29]
모드 힘 연료 흐름 SFC 에너지 효율
공칭 공회전(7%) 192 hp (143 kW) 3.06 kg/min (405 lb/h) 1,282 g/(kW⋅h)(2.108 lb/(hp⋅h)) 6.6%
접근(30%) 825 hp(615 kW) 5.15 kg/min(681 lb/h) 502 g/(kW⋅h)(0.825 lb/(hpph)) 16.8%
최대 크루즈(78%) 2,132 hp(1,590 kW) 8.28 kg/min (1,095 lb/h) 312 g/(kW⋅h) (0.513 lb/(hp⋅h)) 27%
최대 상승(80%) 2,192 hp(1,635 kW) 8.38 kg/min (1,150 lb/h) 308 g/(kW⋅h) (0.506 lb/(hphh)) 27.4%
맥스 계속.(90%) 2,475 hp (1,846 kW) 9.22 kg/min(1,220 lb/h) 300 g/(kW⋅h)(0.493 lb/(hpph)) 28.1%
이륙(100%) 2,750 hp (2,050 kW) 9.9 kg/min (1,570 lb/h) 290 g/(kW⋅h) (0.477 lb/(hphh)) 29.1%

참고 항목

참조

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추가 읽기