ブレーキ別燃料消費量

ブレーキ固有燃料消費量( BSFC ) は、燃料を燃焼させて回転力または軸動力を生成する原動機の燃料効率の尺度です。通常、軸出力を持つ内燃機関の効率を比較するために使用されます。

これは、燃料消費量を発電量で割った値です。従来の単位では、1時間あたりの燃料消費量をブレーキ馬力で割った値（lb/(hp⋅h)）を測定します。SI単位では、これは比エネルギーの単位の逆数（kg/J = s ² /m ^2）に相当します。

このため、BSFC はパワー別の燃料消費量とも考えられます。BSFC を使用すると、さまざまなエンジンの燃料効率を直接比較できます。

ここでの「ブレーキ」という用語は、「ブレーキ馬力」のように、トルクを測定する歴史的な方法を指します (プロニーブレーキを参照)。

計算

ブレーキ固有の燃料消費量は、

{\text{BSFC}}={\frac {r}{P}}

どこ：

$r$ 燃料消費率はグラム/秒（g/s）で表されます。

$P$ ワットで表した電力です。(W)

P=\タウ \オメガ

\omega

エンジン速度はラジアン/秒（rad/s）で表されます。

\tau

エンジントルクはニュートンメートル（N⋅m）で表されます。

上記のr、、の値は、エンジンをテストスタンドに取り付け、稼働中のエンジンに負荷をかけることで計測できます。BSFCの単位はグラム/ジュール（g/J）です。 $\omega$ $\tau$

通常、BSFC はキロワット時あたりのグラム数(g/(kW⋅h)) で表されます。変換係数は次のとおりです。

BSFC [g/(kW⋅h)] = BSFC [g/J] × (3.6 × 10 ⁶ )

メートル法とヤードポンド法の単位の変換は次のとおりです。

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

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

効率性との関係

エンジンの実際の効率を計算するには、使用されている燃料のエネルギー密度が必要です。

燃料によってエネルギー密度は異なり、燃料の発熱量によって定義されます。150 °C (300 °F) 未満の温度では熱を利用できないため、内燃機関の効率計算には低位発熱量(LHV) が使用されます。

車両燃料の低発熱量の例は次のとおりです。

認証ガソリン= 18,640 BTU /lb (0.01204 kW⋅h/g)

レギュラーガソリン = 18,917 BTU/lb (0.0122222 kW⋅h/g)

ディーゼル燃料 = 18,500 BTU/lb (0.0119531 kW⋅h/g)

したがって、ディーゼルエンジンの効率 = 1/(BSFC × 0.0119531)、ガソリンエンジンの効率 = 1/(BSFC × 0.0122225)

運用値とサイクル平均統計

どのエンジンでも、速度や負荷が異なれば BSFC 値は異なります。たとえば、往復エンジンは、吸入空気が絞り込まれておらず、エンジンが最大トルク付近で動作しているときに、最大効率を達成します。ただし、特定のエンジンについて報告される効率は、最大効率ではなく、燃費サイクルの統計平均です。たとえば、ガソリンエンジンの BSFC のサイクル平均値は 322 g/(kW⋅h) で、効率は 25% (1/(322 × 0.0122225) = 0.2540) になります。実際の効率は、動作条件の変化により、エンジンの平均よりも低くなることも高くなることもあります。量産ガソリンエンジンの場合、最も効率的な BSFC は約 225 g/(kW⋅h) で、これは熱力学的効率 36% に相当します。

ディーゼルエンジンの等 BSFC マップ (燃料島プロット) を示します。206 BSFC のスイートスポットの効率は 40.6% です。x 軸は rpm、y 軸はbar 単位のBMEPです (bmep はトルクに比例します)

エンジンの設計とクラス

BSFC の数値は、エンジンの設計、圧縮比、および定格出力によって大きく変わります。ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの異なるクラスのエンジンでは、BSFC の数値が大きく異なり、200 g/(kW⋅h) 未満 (低速および高トルクのディーゼル) から 1,000 g/(kW⋅h) 以上 (低出力レベルのターボプロップ) までの範囲になります。

シャフトエンジンの例

次の表は、いくつかの種類のエンジンの特定の燃料消費量の例として値を示しています。特定のエンジンでは、値は以下の表の値と異なる場合があり、実際に異なることがよくあります。エネルギー効率は、ディーゼル燃料とジェット燃料の場合は 42.7 MJ/kg (84.3 g/(kW⋅h))、ガソリンの場合は 43.9 MJ/kg (82 g/(kW⋅h)) の低位発熱量に基づいています。

ターボプロップの効率は高出力のときのみ良好です。低出力（30% P _max ）でのアプローチ、特にアイドリング（7% P _max）では、SFC が劇的に増加します。

参照

参考文献

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