什麼是 BSFC?
BSFC(Brake Specific Fuel Consumption,煞車馬力燃油消耗率)用來衡量引擎將燃油轉換成曲軸(煞車端)有效功的效率。它代表的是「每產生單位功率、每單位時間所消耗的燃油質量」,常以每千瓦小時克數,也就是 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\) 來表示。BSFC 數值越低,代表引擎用更少的油就能輸出更多功率,效率也越好。BSFC 是一項通用的物理與工程指標,適用於任何國家、任何形式的內燃機,不受地區法規影響。
如何使用本計算器
請輸入引擎的燃油消耗率,單位為每小時公斤(kg/h),以及煞車輸出功率,單位為千瓦(kW)。計算器會將燃油流量除以功率,得到 \({\text{kg/(kW}\cdot\text{h)}}\) 的 BSFC,再乘以 1000,換算成更常見的 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\) 數值。若你手上只有體積流量(L/h),請先乘上燃油密度(汽油約 0.745 kg/L,柴油約 0.835 kg/L),換算成質量流量後再輸入。
公式說明
BSFC = 燃油消耗率 ÷ 輸出功率。
$$\text{BSFC} = \frac{\text{Fuel Rate (kg/h)}}{\text{Power (kW)}} \times 1000$$由於燃油流量是「質量/時間」(kg/h),而功率是「能量/時間」(kW),兩者相除時時間單位剛好互相抵消,最後只剩下「燃油質量/能量」。性能良好的現代汽油引擎在最佳工作點約落在 250~350 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\),而高效率的柴油引擎甚至可以低於 200 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\)。
實際範例
假設一具引擎每小時消耗 20 公斤燃油,同時輸出 100 kW 的功率。則 BSFC =
$$\text{BSFC} = \frac{20}{100} = 0.2\ {\text{kg/(kW}\cdot\text{h)}}$$換算後等於 200 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\),這是性能優異的柴油引擎相當典型的高效率數值。
典型發動機類型的BSFC值
制動比燃油消耗率(BSFC)衡量發動機每單位曲軸輸出有用功燃燒多少燃油。數字越低表示燃油效率越好。下表顯示使用典型液態烴類燃料的常見發動機類別的最佳工作區(最高效率運行點)BSFC。
| 發動機類型 | 最佳工作區BSFC g/(kW·h) | 近似制動熱效率 |
|---|---|---|
| 汽油,自然吸氣 | 250–350 | ~25–33% |
| 汽油,渦輪增壓(現代) | 230–290 | ~30–37% |
| 現代汽車柴油 | 200–230 | ~36–42% |
| 大型海洋/固定式柴油機 | 155–185 | ~45–52% |
| 工業燃氣渦輪機 | 200–340 | ~25–40% |
由於柴油的每公斤能量含量比汽油高,相同的BSFC根據燃料的低位熱值對應略有不同的熱效率。最好的二衝程海洋柴油機的BSFC接近~155 g/(kW·h),是迄今為止效率最高的原動機之一。
燃油流量與密度轉換
BSFC公式要求燃油速率以千克每小時為單位,功率以千瓦為單位。許多測量數據以容積流量(L/h)或馬力形式給出,因此下表轉換讓您在應用$$\text{BSFC} = \frac{\text{燃油速率 (kg/h)}}{\text{功率 (kW)}}\times 1000.$$之前標準化您的輸入。
燃料密度(近似值,在~15 °C)
| 燃料 | 密度 (kg/L) | 從L/h得到kg/h |
|---|---|---|
| 汽油(汽油) | 0.745 | kg/h = L/h × 0.745 |
| 柴油 | 0.835 | kg/h = L/h × 0.835 |
| 乙醇 (E100) | 0.789 | kg/h = L/h × 0.789 |
| E85(85%乙醇) | ~0.782 | kg/h = L/h × 0.782 |
| 液化石油氣(丙烷) | ~0.510 | kg/h = L/h × 0.510 |
例如:一台汽油發動機每小時消耗30 L的流量為\(30 \times 0.745 = 22.35\) kg/h。
功率轉換
| 從 | 至 | 係數 |
|---|---|---|
| 機械馬力 (hp) | 千瓦 (kW) | × 0.7457 |
| 公制馬力 (PS) | 千瓦 (kW) | × 0.7355 |
| 千瓦 (kW) | 機械馬力 | × 1.341 |
例如,150 hp的發動機等於約111.86 kW,這是您將輸入功率欄位的數值。
常見問題
BSFC 越低越好嗎?是的。BSFC 越低,代表引擎只需更少的燃油就能輸出相同功率,也就表示熱效率更高。
BSFC 的典型數值是多少?汽油引擎約為 250~350 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\);柴油引擎在高效率區間約為 190~250 \({\text{g/(kW}\cdot\text{h)}}\)。
如果我的燃油流量是公升怎麼辦?由於 BSFC 是以質量為基礎,請先用燃油密度(kg/L)把體積流量換算成質量流量,再輸入計算器。