Как выглядит турбина на бмв
Что такое турбонаддув | BMW Club
Несомненно, каждый из нас хоть раз в жизни замечал на обычном с виду автомобиле шильдик «turbo». Производители, как нарочно, делают эти шильдики небольшого размера и размещают в неприметных местах так, что непосвящённый прохожий не заметит и пройдёт мимо. А понимающий человек непременно остановится и заинтересуется автомобилем. Ниже приводится рассказ о причинах такого поведения.
Такая вот небольшая с виду «улитка» — один из самых действенных способов увеличить мощность двигателя.
Автомобильные конструкторы (с момента появления на свете этой профессии) постоянно озабочены проблемой повышения мощности моторов. Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива мы сжигаем, тем больше мощность. И, скажем, захотелось нам увеличить «поголовье лошадей» под капотом — как это сделать? Тут-то нас и поджидают проблемы.
Турбокомпрессор состоит из двух «улиток» — через одну проходят отработавшие газы, а вторая «качает» воздух в цилиндры.
Дело в том, что для горения топлива необходим кислород. Так что в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Мешать топливо с воздухом нужно не на глазок, а в определённом соотношении. К примеру, для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха — в зависимости от режима работы, состава горючего и прочих факторов.
Как мы видим, воздуха требуется весьма много. Если мы увеличим подачу топлива (это не проблема), нам также придётся значительно увеличить и подачу воздуха. Обычные двигатели засасывают его самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше кислорода в него попадёт на каждом цикле. Так и поступали американцы, выпуская огромные двигатели с умопомрачительным расходом горючего. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха?
Выхлопные газы из двигателя вращают ротор турбины, тот, в свою очередь, приводит в движение компрессор, который нагнетает сжатый воздух в цилиндры. Перед тем как это произойдёт, воздух проходит через интеркулер и охлаждается — так можно повысить его плотность.
Есть, и впервые придумал его господин Готтлиб Вильгельм Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler). Знакомая фамилия? Ещё бы, именно она используется в названии DaimlerChrysler. Так вот, этот немец весьма неплохо соображал в моторах и ещё в 1885 году придумал, как загнать в них больше воздуха. Он догадался закачивать воздух в цилиндры с помощью нагнетателя, представлявшего собой вентилятор (компрессор), который получал вращение непосредственно от вала двигателя и загонял в цилиндры сжатый воздух.
Швейцарский инженер-изобретатель Альфред Бюхи (Alfred J. Büchi) пошёл ещё дальше. Он заведовал разработкой дизельных двигателей в компании Sulzer Brothers, и ему категорически не нравилось, что моторы были большими и тяжёлыми, а мощности развивали мало. Отнимать энергию у «движка», чтобы вращать приводной компрессор, ему также не хотелось. Поэтому в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов. Проще говоря, он придумал турбонаддув.
Идея умного швейцарца проста, как всё гениальное. Как ветра вращают крылья мельницы, также и отработавшие газы крутят колесо с лопатками. Разница только в том, что колесо это очень маленькое, а лопаток очень много. Колесо с лопатками называется ротором турбины и посажено на один вал с колесом компрессора. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Ротор получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Вся эта мудрёная конструкция и называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.
Аналог турбонаддува — приводной нагнетатель — жёстко связан с двигателем и тратит на свою работу часть его мощности.
В турбомоторе воздух, который попадает в цилиндры, часто приходится дополнительно охлаждать — тогда его давление можно будет сделать выше, загнав в цилиндр больше кислорода. Ведь сжать холодный воздух (уже в цилиндре ДВС) легче, чем горячий.
Воздух, проходящий через турбину, нагревается от сжатия, а также от деталей турбонаддува, разогретого выхлопными газами. Подаваемый в двигатель воздух охлаждают при помощи так называемого интеркулера (промежуточный охладитель). Это радиатор, установленный на пути воздуха от компрессора к цилиндрам мотора. Проходя через него, он отдаёт своё тепло атмосфере. А холодный воздух более плотный — значит, его можно загнать в цилиндр ещё больше.
А вот так выглядит интеркулер.
Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Эффективность этого решения по сравнению, например, с приводным нагнетателем в том, что на «самообслуживание» наддува тратится совсем немного энергии двигателя — всего 1,5%. Дело в том, что ротор турбины получает энергию от выхлопных газов не за счёт их замедления, а за счёт их охлаждения — после турбины выхлопные газы идут по-прежнему быстро, но более холодные. Кроме того, затрачиваемая на сжатие воздуха даровая энергия повышает КПД двигателя. Да и возможность снять с меньшего рабочего объёма большую мощность означает меньшие потери на трение, меньший вес двигателя (и машины в целом). Всё это делает автомобили с турбонаддувом более экономичными в сравнении с их атмосферными собратьями равной мощности. Казалось бы, вот оно, счастье. Ан нет, не всё так просто. Проблемы только начались.
У Mitsubishi Lancer Evolution интеркулер располагается в переднем бампере перед радиатором. А у Subaru Impreza WRX STI — над двигателем.
Во-первых, скорость вращения турбины может достигать 200 тысяч оборотов в минуту, во-вторых, температура раскалённых газов достигает, только попробуйте представить, 1000°C! Что всё это означает? То, что сделать турбонаддув, который сможет выдержать такие неслабые нагрузки длительное время, весьма дорого и непросто.
Выхлопные газы разогревают и выпускную систему, и турбонаддув до очень высоких температур.
По этим причинам турбонаддув получил широкое распространение только во время Второй мировой войны, да и то только в авиации. В 50-х годах американская компания Caterpillar сумела приспособить его к своим тракторам, а умельцы из Cummins сконструировали первые турбодизели для своих грузовиков. На серийных легковых машинах турбомоторы появились и того позже. Случилось это в 1962 году, когда почти одновременно увидели свет Oldsmobile Jetfire и Chevrolet Corvair Monza.
Но сложность и дороговизна конструкции — не единственные недостатки. Дело в том, что эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах выхлопных газов немного, ротор раскрутился слабо, и компрессор почти не задувает в цилиндры дополнительный воздух. Поэтому бывает, что до трёх тысяч оборотов в минуту мотор совсем не тянет, и только потом, тысяч после четырёх-пяти, «выстреливает». Эта ложка дёгтя называется турбоямой. Причём чем больше турбина, тем она дольше будет раскручиваться. Поэтому моторы с очень высокой удельной мощностью и турбинами высокого давления, как правило, страдают турбоямой в первую очередь. А вот у турбин, создающих низкое давление, никаких провалов тяги почти нет, но и мощность они поднимают не очень сильно.
Почти избавиться от турбоямы помогает схема с последовательным наддувом, когда на малых оборотах двигателя работает небольшой малоинерционный турбокомпрессор, увеличивая тягу на «низах», а второй, побольше, включается на высоких оборотах с ростом давления на выпуске. В прошлом веке последовательный наддув использовался на суперкаре Porsche 959, а сегодня по такой схеме устроены, например, турбодизели фирм BMW и Land Rover. В бензиновых двигателях Volkswagen роль маленького «заводилы» играет приводной нагнетатель.
На рядных двигателях зачастую используется одиночный турбокомпрессор twin-scroll (пара «улиток») с двойным рабочим аппаратом. Каждая из «улиток» наполняется выхлопными газами от разных групп цилиндров. Но при этом обе подают газы на одну турбину, эффективно раскручивая её и на малых, и на больших оборотах
Но чаще по-прежнему встречается пара одинаковых турбокомпрессоров, параллельно обслуживающих отдельные группы цилиндров. Типичная схема для V-образных турбомоторов, где у каждого блока свой нагнетатель. Хотя двигатель V8 фирмы M GmbH, дебютировавший на автомобилях BMW X5 M и X6 M, оснащён перекрёстным выпускным коллектором, который позволяет компрессору twin-scroll получать выхлопные газы из цилиндров разных блоков, работающих в противофазе.
Заставить турбокомпрессор работать эффективнее во всём диапазоне оборотов, можно ещё изменяя геометрию рабочей части. В зависимости от оборотов внутри «улитки» поворачиваются специальные лопатки и варьируется форма сопла. В результате получается «супертурбина», хорошо работающая во всём диапазоне оборотов. Идеи эти витали в воздухе не один десяток лет, но реализовать их удалось относительно недавно. Причём сначала турбины с изменяемой геометрией появились на дизельных двигателях, благо, температура газов там значительно меньше. А из бензиновых автомобилей первый примерил такую турбину Porsche 911 Turbo.
Турбина с изменяемой геометрией.
Конструкцию турбомоторов довели до ума уже давно, а в последнее время их популярность резко возросла. Причём турбокомпрессоры оказалось перспективным не только в смысле форсирования моторов, но и с точки зрения повышения экономичности и чистоты выхлопа. Особенно актуально это для дизельных двигателей. Редкий дизель сегодня не несёт приставки «турбо». Ну а установка турбины на бензиновые моторы позволяет превратить обычный с виду автомобиль в настоящую «зажигалку». Ту самую, с маленьким, едва заметным шильдиком «turbo».
Влад Клепач
Фото фирм-производителей
Источник: www.drive.ru
VI. Сопоставьте компоненты 1-8 с их функциями a-h с помощью этой упрощенной схемы ветряной турбины.
| А | Б |
| 1 ступица | a передает мощность на генератор |
| 2 лезвия | b связывает лопасти с низкооборотным валом |
| 3-ступенчатая коробка передач | c содержит основные компоненты |
| 4 быстроходных вала | d останавливает турбину |
| 5 генератор | e захват энергии ветра |
| 6 корпус (гондола) | f увеличивает частоту вращения вала |
| 7 тормоз | г реле питания зубчатой передачи |
| 8 тихоходный вал | ч производит электричество |
VII. Прочтите веб-страницу и ответьте на вопросы ниже.
ТЕХНОКАНАЛ: телеканал для тех, кто любит технологии
Techno Channel взял интервью у эксперта по ветряным турбинам, доктора Роджера Джонса.
Как работает ветряная турбина?
Ветер дует на лопасти и заставляет их вращаться. Это заставляет вал вращаться со скоростью около 30-60 об / мин.
Но разве это не слишком медленно? Вал генератора должен вращаться со скоростью 1200-1400 об / мин.
Верно. Есть два вала. Есть тихоходный вал и высокоскоростной вал. Тихоходная прикреплена к большой передаче. Быстроходный прикреплен к малой шестерне. Большая шестерня заставляет маленькую шестерню вращаться, а маленькая шестерня заставляет вращаться высокоскоростной вал. Этот вал вращается со скоростью 1200-1400 об / мин.
Ага, понятно. И он заводит генератор на такой скорости?
Верно. А затем генератор вырабатывает электричество переменного тока.
Что произойдет, если ветер будет слишком сильным?
Анемометр измеряет скорость ветра. Он отправляет эти данные контроллеру. (Контроллер представляет собой небольшой компьютер.) Если скорость ветра превышает 90 км / ч, контроллер автоматически выключает ветряную турбину. Это предотвращает повреждение турбины.
1. Какая часть вращает тихоходный вал?
2. Каковы две основные функции контроллера?
3.Какая часть передает вращение генератору?
Говоря
Роторы и турбины
VIII Пройдите эту викторину. Что вы знаете о ветряных турбинах?
| 1. Какова высота башни самой высокой ветряной турбины в мире? а) около 100 м б) около 180 м в) около 200 м 2. Насколько высока самая высокая турбина в мире? а) около 1800 м б) около 2300 м в) около 2600 м 3.Какая минимальная скорость ветра для большой ветряной турбины? а) примерно 15 км / ч б) примерно 20 км / ч в) примерно 25 км / ч 4. Какая максимальная скорость ветра для большой ветряной турбины? а) около 45 км / ч б) около 70 км / ч в) около 90 км / ч |
Электродвигатели
Чтение
I. Прочтите следующие слова:
механический, двигатель, утилизировать, преобразовать, домашнее хозяйство, желательно, взаимозаменяемость, стандартизированный, синхронный, единообразие, тем не менее.
Дата: 11.12.2015; вид: 1546
.
4 различия между современными и старыми автомобильными двигателями
Вы когда-нибудь задумывались, в чем разница между старыми и новыми автомобильными двигателями? Как и в случае с любой другой технологией, как и следовало ожидать, наблюдается постепенное повышение эффективности и сложности. Как выясняется довольно много.
Несмотря на то, что основная концепция осталась относительно неизменной, современные автомобили со временем претерпели ряд небольших улучшений. В следующей статье мы сосредоточимся на 4 интересных примерах.
Давайте заглянем под капот времени, не так ли?
Если не сломано, не чини
Основные принципы самых первых автомобилей используются и сегодня. Одно из основных отличий заключается в том, что современные автомобили - это результат стремления улучшить мощность двигателей и, в конечном итоге, топливную экономичность. Отчасти это было вызвано рыночным давлением со стороны потребителей, а также более крупными рыночными силами.
Было бы полезно подумать об аналогии между волком и собакой. У них одно и то же наследие, у них схожие характеристики, но одному из них в современном пригороде придется нелегко, а другому будет процветать.
Прежде чем мы начнем, мы дадим краткий обзор того, как работает двигатель внутреннего сгорания.
Герой раннего паровоза Александрии. Источник: Research Gate Двигатель внутреннего сгорания, по сути, берет источник топлива, такой как бензин, смешивает его с воздухом, сжимает его и воспламеняет. Это вызывает серию небольших взрывов, которые, в свою очередь, приводят в движение поршни вверх и вниз. Эти поршни прикреплены к коленчатому валу, который преобразует возвратно-поступательное поступательное движение поршней во вращательное движение путем поворота коленчатого вала.Коленчатый вал, в свою очередь, передает это движение через трансмиссию, которая передает мощность на колеса автомобиля. Все просто, правда?
Ну, как и следовало ожидать, это намного сложнее.
Вот простое объяснение основ:
Интересно, что преобразование возвратно-поступательной силы в силу вращения не является чем-то новым. Очень ранний паровой двигатель был изобретен героем Александрии в I веке нашей эры (на фото выше).
Считается, что еще более старые устройства коленчатого вала возникли во времена династии Хань в Китае.
1. Современные двигатели более эффективны
Топливо, как бензин, не особенно эффективно. Из всей потенциальной химической энергии в нем около 14-30% превращается в энергию, которая фактически приводит в движение автомобиль. Остальное теряется из-за холостого хода, паразитных потерь, тепла и трения.
Современные двигатели прошли долгий путь, чтобы извлечь как можно больше энергии из топлива.Например, технология прямого впрыска не смешивает топливо и воздух до достижения цилиндра, как в старых двигателях. Напротив, топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры. Это дает улучшение примерно на 1% и .
Турбокомпрессоры используют выхлопные газы для питания турбины, которая нагнетает дополнительный воздух (то есть больше кислорода) в цилиндры для дальнейшего повышения эффективности до 8% . Регулируемые фазы газораспределения и отключение цилиндров дополнительно повышают эффективность, позволяя двигателю использовать столько топлива, сколько ему действительно нужно.
2. Ultimate Power
Как однажды сказал Джереми Кларксон: «Сегодня все дело в MPG, а не в MPH», или, может быть, это был не он.
Современные автомобили лучше экономят топливо, они также намного мощнее.
Например, Шевроле Малибу 1983 года выпуска имел 3,8-литровый двигатель V-6 , который мог выдавать 110 лошадиных сил . Для сравнения, версия 2005 года имела 2,2-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 144 лошадиных силы. Не так уж и плохо.
3. Размер - это все, или нет?
Этот привод, не каламбур, для повышения эффективности двигателей также со временем уменьшился в размерах. Это не совпадение. Производители автомобилей поняли, что не нужно делать что-то большее, чтобы сделать его мощнее.
Все, что вам нужно сделать, это заставить объект работать умнее. Та же технология, которая сделала двигатели более эффективными, имела побочный эффект - они стали меньше.
Грузовики Ford F-серии - отличный тому пример.У F-150 было две версии в 2011 году. 3,5-литровый двигатель V-6 мощностью 365 лошадиных сил и 5,0-литровый V-8 мощностью 360 лошадиных сил .
Хорошо, можно сказать, но разве не было 6,2-литрового V-8 , который давал 411 лошадиных сил r? Да, но факт, что двигатель V-6 может почти конкурировать с более крупным V-8 по мощности, говорит о многом.
4. Отказ от старых
Современные двигатели также являются результатом постепенной замены механических частей на электронные.Это связано с тем, что электрические детали, как правило, менее подвержены износу, чем механические.
По сути, они также требуют менее частой настройки. Такие детали, как насосы, все чаще заменяются на их аналоговые предшественники с электронным управлением.
Карбюраторы заменены на дроссельные заслонки и электронные системы впрыска топлива. Распределители и крышки заменены на независимые катушки зажигания, управляемые ЭБУ. Кроме того, датчики более или менее контролируют все.
Вы также можете утверждать, что новые автомобили менее безопасны.
Последнее слово
Хотя на базовом уровне современные и старые автомобильные двигатели работают по одному и тому же принципу, современные двигатели со временем претерпели множество постепенных улучшений. Основным движущим фактором была гонка за эффективность над мощностью. Хороший набор побочных эффектов привел к тому, что современные двигатели стали относительно более мощными и, как правило, меньше. Постоянно растущая зависимость от электронных систем управления и мониторинга постепенно заменяет аналоговые, к лучшему или к худшему.
В целом современные автомобильные двигатели более эффективны, меньше по размеру, относительно мощнее, умнее и менее подвержены неизбежным механическим сбоям. С другой стороны, ремонт и обслуживание теперь требуют более высокой квалификации и требуют много времени. Если цена за повышение эффективности - это увеличение признания сложности, судить можете только вы.
Через: Team-BHP, HowStuffWorks
.МОТОЦИКЛОВ | Marine Turbine Technologies
Представляя новейшие инженерные технологии, мотоцикл оснащен обтекателями из углеродного волокна, трубчатой алюминиевой рамой с трансмиссионными жидкостями и резервным баком, задней камерой с цветным ЖК-дисплеем, компьютеризированным зажиганием SmartStart и многим другим. .
MTT постоянно совершенствует свой продукт с каждым новым мотоциклом. Общие характеристики перечислены ниже.
Двигатель: Rolls Royce Allison - Газовая турбина серии 250-C20
Мощность: 420 л.с. при 52000 об / мин
Крутящий момент: ~ 500 фут / фунт при 2000 об / мин
Коробка передач: 2-ступенчатая - автомат
Смазка: Сухой картер / 3.5 кв. Турбинное масло
Рама: Алюминиевый сплав
Вес: ~ 500 фунтов
об / мин: 6000 об / мин
N1 Скорость: 54000 об / мин
Обтекатели: Углеродное волокно
Рейк: 27 градусов
Цвета: Бесконечное количество настраиваемых цветов
Топливо: Дизель и керосин
Запас топлива: 8,5 галлона (34 литра)
Резервный бак: 1.5 галлонов (6 литров)
Колеса: Углеродное волокно 17 дюймов - Dymag
Колесная база: 68 дюймов
Передняя шина: 120 60ZR17 - Pirelli
Задняя шина: 200 50ZR17 - Pirelli
Скорость: * Быстрее, чем вы когда-нибудь осмелитесь *
.Что означает логотип BMW?
История названия BMW - Bayerische Motoren Werke или Баварский моторный завод - восходит к 1917 году. Компания BMW возникла в результате переименования производителя авиационных двигателей Rapp Motorenwerke, расположенного в Мюнхене, столице штата Бавария на юге Германии. . Хотя название компании изменилось, техническое оборудование, активы и персонал изначально остались прежними.
Когда название BMW впервые было внесено в торговый реестр в июле 1917 года, логотипа компании не было.Точно так же в первой рекламе того же месяца также не было символа или эмблемы BMW. Однако помимо авиадвигателей он предлагал линейку продукции, запланированной на будущее: двигатели для автомобилей, сельского хозяйства и лодок.
«Раньше логотип и его значение ни в коем случае не были так широко представлены широкой публике, как сегодня, поскольку у BMW не было конечных клиентов, которых можно было бы просить», - объясняет Фред Якобс. Основным бизнесом было производство и обслуживание авиадвигателей для ВВС Германии.
.
