홍라이프 계산기제동 평균 유효압력(BMEP) 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
제동 평균 유효압력(BMEP)은 각 동력 행정 동안 피스톤에 일정하게 작용한다면 측정된 제동 토크를 만들어 낼 압력입니다. 엔진 크기의 영향을 없애 주므로 엔지니어들은 서로 다른 엔진이 얼마나 강하게 일하는지 비교할 때 씁니다.
계산 방법
- 사이클당 일 = 2π × nR × T = BMEP × Vd
- BMEP = 2π nR T ÷ Vd, 4행정은 사이클당 크랭크 2회전(nR = 2), 2행정은 1회전(nR = 1)
- T는 N·m, Vd는 m³(리터 ÷ 1,000)이면 BMEP는 파스칼, 1 bar = 100 kPa, 1 psi = 6.894757 kPa
- 비토크 = 토크 ÷ 배기량(N·m/L)
원리
크랭크축의 토크는 한 바퀴에 2πT의 일을 합니다. 4행정 엔진은 두 바퀴에 한 사이클을 마치므로 사이클당 4πT의 일을 합니다. 이 일을 행정 체적으로 나누면 같은 효과의 압력이 됩니다. BMEP가 같은 두 엔진은 크기와 관계없이 배기량 1리터당 같은 일을 뽑아내므로, BMEP는 엔진이 공기를 얼마나 잘 들이마시고 태우는지 공정하게 비교하는 척도입니다.
예제 풀이
기본값: 토크 320 N·m, 배기량 2.0 L, 4행정
- Vd = 2.0 ÷ 1,000 = 0.002 m³, nR = 2
- BMEP = 2π × 2 × 320 ÷ 0.002 ≈ 2,010,619 Pa ≈ 2,011 kPa = 20.11 bar
- psi = 2,011 ÷ 6.894757 ≈ 291.6 psi
- 비토크 = 320 ÷ 2.0 = 160 N·m/L
| 엔진 배기량 (L) | BMEP (bar) |
|---|---|
| 0.5 | 80.42 |
| 1 | 40.21 |
| 1.5 | 26.81 |
| 2 | 20.11 |
| 2.5 | 16.08 |
| 3 | 13.4 |
| 4 | 10.05 |
결과 해석
일반적인 최대 BMEP는 자연흡기 가솔린 엔진 약 10~13 bar, 최신 터보 가솔린 엔진 약 18~25 bar, 대형 터보 디젤 약 20~30 bar입니다. 2리터에서 320 N·m를 내는 엔진은 최신 터보 가솔린 엔진에 해당하는 수준입니다. 최대 BMEP를 구하려면 최대 토크를 넣고, 다른 회전수에서는 BMEP가 토크 곡선을 따릅니다.
흔한 실수
- 4행정 엔진에 nR = 1을 넣어 결과가 두 배가 되는 경우
- cc 단위 배기량을 리터 칸에 넣는 경우
- 크랭크축 토크 대신 바퀴 토크를 쓰는 경우
- 서로 다른 회전수의 BMEP를 비교하면서 밝히지 않는 경우
자주 묻는 질문
적정 BMEP는 얼마인가요?
자연흡기 가솔린은 약 10~13 bar, 터보 엔진은 종류에 따라 대략 18~30 bar에 이릅니다.
BMEP는 왜 유용한가요?
크기가 다른 엔진을 배기량 1리터당 뽑아내는 일로 비교할 수 있기 때문입니다.
BMEP를 psi로 바꾸려면?
kPa를 6.894757로 나누거나 bar에 약 14.5를 곱합니다.
카탈로그의 kgf·m 토크는 어떻게 넣나요?
kgf·m에 9.80665를 곱해 N·m로 바꿔 넣습니다.
출처: Heywood, J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals, 2nd ed. McGraw-Hill (2018) · SAE J1349, Engine Power Test Code