Атмосферный двигатель — Что это за двигатель. Преимущества и недостатки

Благодаря применяемым технологиям, реализовано не одно решение организации питания тяговых установок, но такая «классическая» схема, как атмосферный двигатель до сих пор востребована и не уступает собратьям с турбиной. Первые моторы использовали для создания рабочей смеси воздух, содержащийся в атмосфере. Материал подавался в камеру с напором, равным давлению на поверхности земли, отсюда и название «атмосферный двигатель».

В погоне за увеличением мощи, рос объём установок и, как следствие, количество подаваемого топлива. Позже, экспериментальным и расчётным методами доказали, что делать это можно не «бесконечно», поскольку манипуляции теряли смысл. Решением было сжимать воздух с помощью устройства, которое, не меняя объём, делает количество подаваемого материала больше. С тех пор вопрос, какой двигатель лучше атмосферный или турбированный, не дает покоя миллионам почитателей техники.

«Воздушный» агрегат «Honda»:

Что такое атмосферный двигатель

Основа мотора, в котором процесс реализован внутри камеры, это окисление горючего. Характерно, будучи химической реакцией, горение невозможно без участия кислорода, содержащегося в массах окружающего воздуха. Таким образом, что бы совершить работу, в камеру подают смесь топлива (бензин, дизель, газ и др.) и воздуха. Стабильность явления поддерживается при соблюдении нужной пропорции, например, для бензина, это соотношение составляет 1:14,7 (где 1 — часть топлива и 14,7 — часть воздуха). За соблюдением пропорции следит механизм питания, который состоит из карбюратора, или инжектора.

В первый мотор, созданный изобретателями, проще было подать воздух из атмосферы, не применяя дополнительных механизмов, меняющих давление материала. Создатели не подозревали, что значит для будущего двигателестроения принятие подобного решения, а введение понятия «атмосферный двигатель автомобиля» прижилось и используется до сих пор.

Стоит отметить, что главная роль при поступлении воздуха и топлива в камеру, отводится вытеснителям. Перемещаясь и создавая вакуум, детали как насос всасывают наружный воздух через подводящие патрубки. Работа характерна как для дизельных, так и для бензиновых моторов, образование смеси происходит при помощи карбюратора, инжектора, или непосредственного впрыска в камеру. Таким образом, понятие свидетельствует о самостоятельном всасывании воздуха в мотор, без применения дополнительных устройств, принудительной подачи.

Турбодизельный мотор:

Описанные выше принципы дают представление об атмосферных агрегатах. Что бы разобраться, чем отличается атмосферный двигатель от турбированного, смотрят, нет ли в наличие у последнего механизмов, повышающих давление воздуха. К таким устройствам относят: механический компрессор, турбинный компрессор, а так же комбинация устройств, способных сжать и подать воздух с напором, выше окружающего давления. Как правило, в моторах с турбиной воздушные массы подаются в камеру с давлением 1,5-3 атмосферы. Повышенное количество воздуха делает возможным подать в камеру агрегата больше топлива, не меняя при этом объём, как следствие, мотор с турбиной вырабатывает больше мощи при тех же геометрических параметрах.

Преимущества и недостатки атмосферных моторов

Большинство пользователей, при покупке автомобиля не знают, какому агрегату отдать предпочтение, атмосферный или турбированный двигатель выбрать для привода машины. В таких случаях взвешивают «за» и «против», а так же определяют, какие задачи будут выполняться купленной техникой. Забегая наперёд, отметим, что сегодня «пальма первенства» принадлежит атмосферному бензиновому мотору.

Механический нагнетатель:

Преимущества атмосферных моторов

• Положительные аспекты, принёсшие популярность атмосферным моторам следующие:
• Эксплуатация и конструкция проще;
• Повышенный срок службы;
• Надёжность и безотказность агрегатов;
• Починка не требует «особых» навыков и инструментов.

Поскольку из рабочей схемы агрегата исключены приборы, повышающие воздушный напор, конструктивно устройство проще, в сравнении с турбированными агрегатами. Особенность исключает дорогую починку, поскольку деталей и запасных частей применяется меньше, турбины, компрессоры и сопутствующие детали и механизмы исключены. Агрегат не чувствителен к топливу и не требует смазки повышенного качества.

При эксплуатации атмосферных моторов, внутри камер протекают процессы, нагружающие детали и механизмы меньше, чем у собратьев с турбиной. Такая особенность сказывается на ресурсе, увеличивая показатель. Срок использования «атмосферных» моторов при нормальных условиях составляет 300000-500000 километров пробега до капитальной починки. Турбированные агрегаты ходят 200000-250000 километров.

Турбокомпрессор:

Недостатки атмосферных моторов

• Несмотря на массу преимуществ, атмосферным моторам присущи недостатки:
• Повышенный вес установок;
• Пониженная разгонная динамика;
• Пониженный показатель мощи (в сравнении с агрегатом с турбиной);
• Работа мотора сопровождается повышенным шумом;
• Не способность развивать требуемую мощь при недостатке кислорода (горы, перевалы).

Работа «атмосферного» мотора отличается от работы двигателя с турбиной тем, что первый не в состоянии поддерживать соотношение топлива к воздуху (1:14) постоянно, на эксплуатационных режимах. Так, при самостоятельном заборе воздушных масс, на пониженных оборотах, воздуха поступает меньше. Когда обороты повышены, подаче нужного количества материала мешает проходное сечение воздуховода, сопротивление, создаваемое фильтрующим элементом и другие особенности. Как итог, работать с эффектом «атмосферный» мотор может в узком диапазоне, тогда как у собрата с турбиной этот «зазор» больше.

Дизельный мотор с турбонаддувом:

Преимущества двигателей с турбиной

• Моторы с турбиной, несут ряд эксплуатационных преимуществ, которые выделяют изделия на фоне атмосферных собратьев:
• Мотор вырабатывает больше мощи при той же базовой конструкции;
• Разгонная динамика мотора увеличена, поскольку диапазон работы шире;
• Экологические показатели мотора улучшены;
• Работа сопровождается пониженным шумом.

Подавая больше топлива, с тем же расчётным объёмом мощь мотора возрастёт на 10-15% в сравнении с атмосферными собратьями. Мощность улучшает динамические показатели изделия, мотор лучше сжигает топливо, падает шумность, растёт экономичность.

Турбина:

Недостатки моторов с турбиной

• У каждой медали две стороны и сложность конструкции накладывает отпечаток на эксплуатации агрегата, выделяя слабые места:
• Сложная эксплуатация, починка, настройка;
• Увеличенный топливный расход;
• Мотор требователен к топливу;
• Повышенное количество горючего приводит к работе при увеличенной температуре;
• Повышенное требование к смазке, периодичность замены чаще;
• Повышенные требования к фильтрующим элементам, частая замена;
• Ресурс мотора снижен.

Часто перед покупателем стоит дилемма, что лучше атмосферный или турбированный двигатель, и на каком из двух вариантов остановиться. Ответить на вопрос потребитель должен самостоятельно, рассмотрев аспекты моторов.

Агрегат чипуют:

Улучшение тяговой установки

Иногда, поездив на автомобиле, владелец хочет получить больше мощи и задаётся вопросом, можно ли поставить турбину на атмосферный двигатель. Для улучшения разгонной динамики, такой вариант решения проблемы приемлем. На практике выполнить задачу сложно, потребуются знания, опыт, а главное, подход в комплексе. Самостоятельно поставить турбину, не получится, для этого выполняют ряд расчётов. Прежде, меряют, какой объём воздуха помещается в камеру, с какой скоростью проходит подача и наполнение мотора. Проведённые расчёты влияют на характер поведения двигателя в дальнейшем. Кроме того, некоторые установки не приспособлены для подключения турбинного компрессора, в этом случае, для улучшения показателей используют механические турбины с постоянным приводом.

Важно! Помните, если перед тем, как поставить турбину на атмосферный двигатель, провести неправильные расчёты и подбор механизмов, то в дальнейшем сложно предсказать характер поведения двигателя. Возможно, средства и усилия будут потрачены зря, а мотор придёт в негодность.

Другие способы улучшения мощности двигателя:

• Расточка остова до большего объёма камер;
• Установка патрубка;
• Установка иных клапанов и распределительных валов;
• Установка улучшенных фильтрующих элементов;
• Установка помпы большей мощности;
• Снижение потерь на трение воздушных масс.

Применение выше перечисленных мер позволит улучшить показатели мощи на 40%. Кроме того, используют еще один метод, когда мотор чипуют. Такое улучшение затрагивает программную часть агрегата и даёт прирост мощи на уровне 15%. Процедура проводится на специальных станциях, поскольку требует наличия оборудования и умений.