Что такое атмосферный двигатель
Не всем владельцам авто понятно, что значит атмосферный двигатель автомобиля. Это бензиновые моторы классической конструкции, которые нагнетают воздух из окружающего пространства при помощи поршней карбюратора. При равномерном смешивании кислорода с распыленными частицами бензина образуются топливные смеси. Они используются для сжигания в камере сгорания бензинового двигателя.
Принцип действия атмосферного двигателя:
- Всасывание воздуха из атмосферы.
- Смешивание с бензиновыми парами в пропорции: бензин – 1 часть, кислород – 14.
- Подача смеси в камеру сгорания.
- Расширение объема.
- Давление на поршень.
- Передача вращения на коленчатый вал.
Эффект засасывания воздушных масс возникает, благодаря созданию разряженной атмосферы в полости впускного коллектора.
Принцип работы
Основной принцип любых двигателей внутреннего сгорания заключается в воспламенении топлива в специальных камерах, благодаря чему в действие приводятся поршни, а далее и последующие узлы автомобиля. В качестве воспламеняющейся жидкости зачастую выступает бензин разнообразных марок либо дизель, но под топливом также стоит понимать и смесь бензина либо дизеля с воздухом. Это является главным условием воспламенения в моторе, так как без достаточного количества кислорода этот процесс невозможен.
Наиболее оптимальным соотношением для успешного возгорания считается смесь 1:14 (воспламеняющаяся жидкость: воздух). Для решения этой проблемы в любом двигателе внутреннего сгорания предусмотрен специальный узел, отвечающий за смесь топлива и воздуха. В большинстве современных автомобилей за это дело «берутся» автоматические компрессоры подачи воздуха либо турбины (инжектор, карбюратор). Именно поэтому часто их и называют турбированными.
Но в «атмосферниках» всё проходит самотёком. Благодаря естественному атмосферному давлению воздух пытается заполнить любое свободное пространство, на основе чего и построен принцип атмосферного двигателя. Однако зачастую этого недостаточно для достижения воздушно-топливной смеси, поэтому в «атмосферниках» создана механическая система подачи воздуха. Поршни мотора выступают в качестве воздушного насоса, который затягивает необходимое количество воздуха в камеру сгорания. Для этого в атмосферных двигателях обустраивается специальный воздуховод, обеспечивающий бесперебойную подачу кислорода извне.
Знаете ли вы? Первые чертежи автомобиля принадлежат известному итальянскому художнику и учёному Леонардо да Винчи.
Таким образом, главное отличие турбированного двигателя от атмосферного заключается в автоматическом нагнетателе воздуха, которого в «атмосферниках» нет. Кроме того, не стоит забывать и о том, что в турбированных моторах воздушно-топливная смесь образуется принудительно (благодаря образованию повышенного давления от 1,5 до 3 атмосфер).
Компрессорные двигатели
Компрессор на двигателе – это своего рода механический нагнетатель, который приводится в движение ременным приводом. Это значит, чем выше будут обороты двигателя, тем больше мощности он получит. Компрессор не только подает топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает их, когда впускной и выпускной клапан находятся в положении наполовину открытия и закрытия. Таким образом, компрессор не только увеличивает мощность, но и прочищает цилиндры, что позволяет двигателю постоянно работать на максимуме своих возможностей.
Недостатком компрессора является то, что он эффективно себя показывает только на двигателях большого объема. Следовательно, об экономичности такого двигателя также следует забыть.
Что такое атмосферный двигатель
Несмотря на то что это понятие в автомобилестроении сегодня встречается нечасто, на самом деле, оно является вполне простым для понимания. Как ни странно, но атмосферный двигатель относится к одним из наиболее древних и распространённых агрегатов, используемых в автомобилестроении на протяжении многих десятилетий.
Представляет он собой обычный двигатель внутреннего сгорания, однако в отличие от инжекторных либо карбюраторных, не имеет дополнительных автоматических узлов, обеспечивающих более эффективное сгорание топлива.
Это означает, что необходимая для воспламенения смесь бензина и атмосферного воздуха достигается благодаря естественным законам физики (атмосферному давлению). Поэтому агрегат и получил такое название.
Знаете ли вы? Первый поршневой двигатель внутреннего сгорания был создан в 1807 году французским изобретателем Франсуа де Ривазом.
Сегодня данный агрегат под капотом автомобиля встретить можно нечасто, но всего несколько десятилетий назад его использовали повсеместно для производства легковых и грузовых автомобилей. При этом тип топлива для «атмосферника» не являлся ключевым признаком, так как было создано множество моделей, работающих как на дизельном топливе, так и на бензине. Несмотря на свою техническую застарелость, сегодня такой мотор вновь обретает популярность, поскольку преимущества над современными моделями с турбонадувом имеются значительные.
Узнайте, почему двигатель может работать с перебоями и какие причины этой неисправности.
Сильные и слабые стороны турбированных моторов
Данные силовые агрегаты принято сравнивать с обычными атмосферниками. Основные достоинства двигателей, оборудованных турбонаддувом:
- Таким моторам присущи повышенные мощностные характеристики.
- Развивают повышенный крутящий момент.
- При работе не издают много шума.
Наряду с достоинствами, моторам с турбинами присущи и недостатки:
- повышенные требования к качеству бензина, дизельного топлива, моторных масел, что вызывает необходимость покупать продукцию дорогих марок;
- работа в условиях повышенных температур приводит к сокращению сроков службы топливных, масляных фильтров, водителям приходится регулярно проверять уровень смазочных материалов, следить за степенью загрязнения фильтрующих элементов, чтобы не допустить выхода из строя дорогостоящих агрегатов (компрессора и пр.);
- увеличенный расход топлива;
- сравнительно короткий срок эксплуатации;
- дороговизна ремонта и техобслуживания;
- затруднения при выборе автомеханика, обладающего необходимыми знаниями и опытом.
Атмосферный и турбированный двигатели обладают положительными и отрицательными качествами. Перед установкой на машину модного турбомотора рекомендуется убедиться в целесообразности такого тюнинга. Принимая решение, нужно оценить состояние дорог, стоимость качественного бензина и пр.
Как турбировать атмосферный двигатель
И напоследок давайте рассмотрим, как турбировать атмосферный двигатель.
Если раньше за такую работу никто не брался, то сегодня некоторые квалифицированные автосервисы способны сделать из обычного мотора настоящего «зверя».
Единственное, что нужно помнить – данная работа выльется владельцу в серьезные затраты на покупку дополнительных материалов и их установку.
В частности, необходимо дополнительно смонтировать интеркулер, турбину, дополнительный блок-перехватчик и так далее. Но и это еще не все.
Чтобы получить турбированный мотор, существенная оптимизация должна быть внесена в топливную систему – придется установить более мощный бензонасос, усилить поршневую группу, потратиться на форсунки с большей пропускной способностью и так далее.
Таким образом, получиться своеобразный тюнинг двигателя и в случае переделки последнего необходимо несколько раз пересчитать затраты, чтобы убедиться в актуальности такого мероприятия.
Атмосферный силовой агрегат
Атмосферный двигатель (АД) это такой тип мотора, который первым был создан во времена двигателестроения. Свое название он получил от той самой атмосферы, окружающей нас и участвующей в процессе сжигания горючей смеси в движке. АД — простейший двигатель без использования дополнительного оборудования для увеличения его мощности.
Атмосферный двигатель не имеет систему нагнетания воздуха в систему впуска и работает при давлении, равном атмосферному, засасывая воздушные потоки естественным путем. Другими словами, через систему фильтрации поршни, подобно насосу, затягивают воздух, и при помощи инжектора или карбюратора эти воздушные массы смешиваются с топливом, образуя горючую смесь, которая вскоре воспламеняется. Воспламенившись, смесь создает энергию, приводящую в движение рабочие части мотора. У такого принципа работы есть свои достоинства и недостатки.
Плюсы атмосферного двигателя:
- Повышенный моторесурс. Практика показывает, что срок работы данного вида двигателей может исчисляться сотнями тысяч километров пробега до первого капитального ремонта. Это обусловлено относительно небольшими нагрузками. Конечно, такая выработка возможна лишь при условии своевременного и качественного обслуживания агрегата.
- Простота конструкции — как следствие, надежность и простота эксплуатации, и обслуживания.
- Высокая ремонтопригодность. При выходе из строя той, или иной части двигателя, его ремонт будет относительно недорогим, что несомненно является огромным плюсом.
- Меньший расход моторного масла, в связи с отсутствием дополнительных деталей, требующих смазки.
- Отсутствие повышенных требований к качеству масла. Есть возможность использовать минеральные, полусинтетические и синтетические сорта масла, но экономя на качестве, можно значительно сократить время «жизни» мотора.
- Качество топлива. Атмосферный двигатель может перерабатывать даже самое низкопробное топливо, но крайне не рекомендуется «травить» его, во избежание скорой поломки.
- Больший пробег между заменами масла. Оно меняется через каждые 15-20 тысяч километров и за этим необходимо внимательно следить, иначе последствия для движка будут плачевны.
- Более быстрый прогрев, в отличие от турбированного.
Атмосферный двигатель отлично подходит при размеренном и спокойном темпе езды по городским улицам.
Что касается недостатков, можно отметить:
- Меньшая мощность двигателя, по сравнению с турбированным, при том же объеме.
- Большие габариты и масса агрегата.
- Больший расход топлива, чем у турбированного двигателя.
- Трудности при поездках в гористой местности, из-за разреженного воздуха и низкого давления.
- Менее экологичный в использовании.
Атмосферные двигатели пользуются большим спросом у автовладельцев из-за перечисленных ранее достоинств.
Для хорошей продувки (т. е. наполняемости рабочей смесью и отвода отработавших газов) на современных АД устанавливают по четыре клапана на цилиндр. Два на забор воздуха и два на отведение. Это обеспечивает максимальную эффективность и мощность работы мотора.
Атмосферные двигатели
Плюсы:
- В его строении нет никаких лишних агрегатов, навесов. Нагрузки на коленвал, поршни, цилиндры, конечно, есть, но не такие критичные как в турбированном, потому конструкция прочнее и ресурс выше в 3-4 раза.
- Расход масла на каждые 10 тыс. километров примерно 200-500 граммов и замена каждые 15-20 тысяч км.
- Допускается масло невысокого качества, подойдёт даже полусинтетическое.
- Атмосферные моторы прогреваются намного быстрее, особенно объёмные — от двух литров и выше. Скорость прогрева малообъёмных (1.2 л, 1.4 л, 1.6 л) не такая высокая, но в любом случае выше, чем турбированных.
Минусы:
- воздух засасывается через воздушные фильтры и не происходит достаточного нагнетания, поэтому количество воздуха внутри ограничено и, как следствие, мощности таких двигателей на 30-50% меньше;
- впрыск топлива больше, что сказывается на экологичности устройства.
Компрессорные двигатели
Компрессор на двигателе – это своего рода механический нагнетатель, который приводится в движение ременным приводом. Это значит, чем выше будут обороты двигателя, тем больше мощности он получит. Компрессор не только подает топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает их, когда впускной и выпускной клапан находятся в положении наполовину открытия и закрытия. Таким образом, компрессор не только увеличивает мощность, но и прочищает цилиндры, что позволяет двигателю постоянно работать на максимуме своих возможностей.
Недостатком компрессора является то, что он эффективно себя показывает только на двигателях большого объема. Следовательно, об экономичности такого двигателя также следует забыть.
Турбированный двигатель, плюсы и минусы
Сначала о преимуществах:
- Возможность с малого объема “выжать” большую мощность, зачастую это 100 л.с. на каждый литр объема.
- Крутящий момент уже с холостых оборотов дает уверенную тягу, но только в случае, если турбина маленькая, она раскручивается быстрее.
- Диапазон крутящего момента широкий.
- Расход топлива, при одинаковой мощности с атмосферным моторов, явно ниже.
- Возможность увеличивать мощность с помощью прошивки на 20-30% без вреда ресурсу и комфорту движения.
Недостатки:
- Ресурс турбины современных авто едва достигает 100 тыс.км.
- Возникновение «турбоямы», процесса между провалом и резким набором скорости из-за ожидания раскрутки турбины.
- Стоимость ремонта дороже, обслуживать двигатель нужно чаще.
- Возрастает потребность в качественном масле и топливе.
Атмосферные двигатели
- В его строении нет никаких лишних агрегатов, навесов. Нагрузки на коленвал, поршни, цилиндры, конечно, есть, но не такие критичные как в турбированном, потому конструкция прочнее и ресурс выше в 3-4 раза.
- Расход масла на каждые 10 тыс. километров примерно 200-500 граммов и замена каждые 15-20 тысяч км.
- Допускается масло невысокого качества, подойдёт даже полусинтетическое.
- Атмосферные моторы прогреваются намного быстрее, особенно объёмные — от двух литров и выше. Скорость прогрева малообъёмных (1.2 л, 1.4 л, 1.6 л) не такая высокая, но в любом случае выше, чем турбированных.
Минусы:
- воздух засасывается через воздушные фильтры и не происходит достаточного нагнетания, поэтому количество воздуха внутри ограничено и, как следствие, мощности таких двигателей на 30-50% меньше;
- впрыск топлива больше, что сказывается на экологичности устройства.
Атмосферный двигатель
Особенность атмосферных двигателей заключается в том, что в нем отсутствует автоматическая система нагнетания воздуха. В роли воздушного насоса в подобных силовых установках выступают поршни, а для обеспечения притока необходимого количества воздушных масс используется специальный воздуховод.
Среди преимуществ таких ДВС необходимо упомянуть:
- Высокий уровень надежности и неприхотливость. Благодаря простоте конструкции и отсутствию дополнительных элементов, они в состоянии использовать топливо низкого качества без негативных последствий.
- Низкая стоимость обслуживания. Практика свидетельствует о том, что отремонтировать описываемый ДВС в несколько раз дешевле, чем турбированный. Это вызвано тем, что она состоит из более простых механических узлов, которые в большинстве случаев поддаются восстановлению.
- Долгий срок службы. Благодаря простоте конструкции, даже при использовании топлива низкого качества автомобили с подобными силовыми установками в состоянии проехать более 300 тысяч километров без необходимости проведения капитального ремонта.
Рассматриваемые моторы обладают двумя серьезными недостатками. Первый недостаток заключается в более низкой мощности, чем у моторов, снабженных турбиной. А второй недостаток состоит в том, что при низких оборотах подобный ДВС поглощает слишком мало воздуха, из-за чего она может заглохнуть.
Что необходимо для установки турбины
Помимо самой турбины, в системе присутствуют еще некоторые компоненты, которые не обходимы для её работы. Такими компонентами являются:
Выпускной коллектор турбины.
Так как турбина работает на отработавших газах, её нужно врезать в магистраль выхода выхлопных газов из двигателя. Поможет на в этом так называемый специальный выпускной коллектор. Вот так вот она выглядет в сборе с турбиной.
Пайп для вывода отработавших газов
Еще одним необходимым элементом системы с установленным турбокомпрессором является специальный пайп для вывода отработавших газов наружу.
Кстати говоря в него нужно встраивать датчик лямбда зонда. Вот так это выглядит.
Магистраль подачи воздуха
Следующий необходимый элемент это сооружение магистрали подачи воздуха. Тут используются алюминиевые трубки и силиконовые патрубки для их соединения.
Прежде чем попасть воздух в мотор, для его более эффективного использования его нужно охладить. Для этого применяется интеркуллер. Вот так вот он выглядит.
На картинки он уже вместе с необходимыми патрубками. Следует отметить, что так как в турбину поступают отработанные газы, то она очень сильно нагревается, и просто необходимо подвести к ней канал с охлаждающей жидкостью.
Так – же обороты крыльчатки турбины очень высокие, и для обеспечения её долгой и надежной работы, необходимо подвести к ней масло канал из двигателя.
Электроника
Если вы решили установить турбину на свой автомобиль, то необходимо позаботится о форсунках. Форсунки нужно приобреси с более высокой производительностью, так мощность двигателя возрастет и стандартных форсунок просто напросто не хватит. У народных тюнеров пользуются спросом форсунки от субару, ну или более дешевый вариант — поставить волговские.
Так же стоит уделить внимание и на ЭБУ. Так как стандартная программа больше не подойдет, ее нужно будет менять и откатывать онлайн
Для этого нужно будет воспользоваться услугами настройщиков у которых есть специальное оборудование для этого.
Преимущества
Теперь рассмотрим основные положительные черты каждого из видов двигателей.
Атмосферный мотор
Атмосферный мотор имеет следующие плюсы:
Сейчасчитают 6 эффективных способов откачки лишнего масла из двигателя
901
Угорание масла в двигателе или как уменьшить «масложор» мотора
7.7k
Большой ресурс.
За все годы применения атмосферный тип двигателей показал себя в отношении трудоспособности и выносливости только с лучшей стороны.
При этом не имеет значения, какое топливо является основным – бензин или солярка. Есть моторы, которые спокойно проезжают по 400-500 тысяч километров без серьезного вмешательства.
Истории известны и такие экземпляры а, когда кузов полностью выгнивал, а мотор еще долго дохаживал на другом автомобиле.
Простота в эксплуатации и надежность.
Все мы знаем, что чем проще аппарат, тем он надежнее. Здесь «золотая середина» идеально соблюдена.
Особый плюс, которым обладает атмосферный двигатель — способность справляться даже с бензином очень низкого качества.
Здесь более подробно можно узнать про автомобильное топливо и его стандарты.
Конечно, не исключены определенные сбои, но на общую функциональность и ресурс это сказывается незначительно.
Если же и потребуется ремонт, то затраты на него будут минимальными.
Ремонтопригодность.
Обусловлена простотой конструкции, о которой мы уже упоминали. Атмосферный мотор при необходимости можно перебрать до последнего винтика и собрать все обратно.
Следовательно, в сравнении с турбированным двигателем ремонт обходится намного дешевле.
Турбированный мотор
Турбированный мотор имеет следующие преимущества:
- более высокую мощность и крутящий момент, если сравнивать с обычным ДВС при аналогичном объеме двигателя. В итоге автолюбитель может наслаждаться много лучшей динамикой в движении;
- данный вид мотора менее вреден для окружающей среды, ведь за счет дополнительного наддува воздуха поступающая топливная смесь сгорает практически без остатка;
- меньшую шумность (атмосферный мотор этим не может похвастаться).
Атмосферный двигатель – принцип работы
Атмосферный двигатель. Фото из Яндекс Картинки
Не буду описывать устройство этого двигателя. Люди, хоть немного интересующиеся автомобилями, наверняка, хотя бы в общих чертах, знают, как он устроен.
А вот принципа его работы я немного коснусь. И сделаю это для того, чтобы вы лучше понимали, чем эти два двигателя (атмосферный и турбированный) отличаются друг от друга.
Вот каков алгоритм работы обычного атмосферного двигателя внутреннего сгорания (см. рис.1):
Рис. 1
1) Первый такт — впуск
Поршень в цилиндре из верхней «мертвой точки» начинает движение вниз. Открывается впускной клапан и топливовоздушная смесь начинает поступать («всасываться») в цилиндр.
Топливовоздушная смесь (ТВС) – это смесь воздуха и горючего (бензина или солярки). Для бензиновых двигателей ее получают еще до того, как она поступит в цилиндр. Это происходит либо в карбюраторе, либо во впускном коллекторе в случае с инжекторным двигателем. В дизельных двигателях топливовоздушную смесь получают непосредственно в цилиндре путем впрыска топлива в камеру сгорания через форсунку и дальнейшего его смешивания с воздухом.
2) Второй такт – сжатие
Пройдя нижнюю «мертвую точку», поршень начинает двигаться вверх. Оба клапана (впускной и выпускной) при этом закрыты. Топливовоздушная смесь при этом, естественно, начинает сжиматься. Максимальную степень сжатия ТВС имеет в тот момент, когда поршень находится в верхней «мертвой точке».
Кстати, степень сжатия – это отношение объема цилиндра над поверхностью поршня, когда он (поршень) находится в нижней «мертвой точке», к объему цилиндра, когда поршень находится в верхней «мертвой точке». Для бензиновых двигателей степень сжатия равна 8-12 единиц, а для дизельных – 15-22 единицы.
3) Третий такт – рабочий ход
В тот момент, когда поршень во время такта сжатия почти достигнет верхней «мертвой точки», топливовоздушная смесь поджигается с помощью искры, которая образовывается между электродами свечи зажигания. Оба клапана – и впускной, и выпускной – остаются при этом закрытыми.
Под воздействием полученного таким образом взрыва ТВС, поршень в цилиндре начинает поступательно перемещаться вниз, передавая свое усилие через шатун на коленчатый вал. Коленвал же, в свою очередь, передает крутящий момент через механизмы трансмиссии на колеса. Те начинают вращаться и приводят автомобиль в движение.
4) Четвертый такт – выпуск
Опустившись до конца и пройдя нижнюю «мертвую точку», поршень начинает перемещаться внутри цилиндра опять вверх. В этот момент открывается выпускной клапан (впускной клапан закрыт). Образовавшиеся в результате сгорания ТВС газы начинают выталкиваться поршнем через открытый клапан в выпускной коллектор, а оттуда через выхлопную трубу и глушитель, в атмосферу.
Вот таков принцип работы обычного атмосферного двигателя внутреннего сгорания.
Тепловая энергия, получаемая при сгорании топливовоздушной смеси в цилиндрах ДВС, превращается в механическую энергию, которая и принуждает автомобиль двигаться.
Более подробно о том, что представляет собой атмосферный двигатель, можно ознакомиться .
Ну, а теперь давайте увяжем все вышесказанное с темой нашей сегодняшней статьи.
По логике, если увеличить массу ТВС в цилиндрах двигателя, то увеличится и количество энергии при ее сгорании. И, в конечном счете, увеличится и мощность мотора.
Но достичь этого увеличения можно двумя основными путями. Надо либо увеличить рабочий объем двигателя (и, следовательно, каждого цилиндра), либо увеличить массу топливовоздушной смеси путем предварительного сжатия воздуха, необходимого для ее приготовления.
Классификация атмосферных моторов
Атмосферник — двигатель внутреннего сгорания, в который через фильтры поступает воздух, где он смешивается с топливом. Полученная смесь попадает в камеру сгорания, воспламеняется и приводит в движение поршни, благодаря ему поддерживается вся работа автомобиля.
Двигатели внутреннего сгорания, преобразующие энергию тепла от сгорания топлива в механическую энергию движения, делятся на три группы:
- дизельные;
- газовые;
- бензиновые.
Ещё в 19 столетии был создан первый бензиновый двигатель, который за время существования претерпел много изменений. Он нашёл широкое применение в автомобилестроении наряду с дизельным агрегатом. Газовый применяется только как дополнительный элемент к бензиновому мотору.
По способу подачи топлива все атмосферные агрегаты классифицируются на 2 типа:
- карбюраторные;
- инжекторные.
Карбюратор представляет собой узел системы питания мотора. В нём топливо смешивается с определённой частью воздуха, образуя воздушно-топливную смесь. Полученная смесь в наиболее приемлемом количестве и составе подаётся в цилиндры самого двигателя.
Инжектор или специальная форсунка — это электронно-механический узел в автомобиле, задача которого распылять топливо прямым впрыском непосредственно в цилиндр или во впускной коллектор.
Чем отличается атмосферный двигатель
Стоимость и конструктивная простота сделали этот тип мотора самым популярным сегодня. Они обладают большим моторесурсом в сравнении с двигателями “турбо”. При штатной эксплуатации примерный срок жизни “атмосферников” может составить до 500 тыс. километров пробега из-за меньшей “нагруженности” (если соотносить с движками внутреннего сгорания).
Что значит “атмосферный двигатель”? Происхождение самого определения мы привели чуть выше. Подчеркнем, что эти агрегаты легко переносят плохое качество топлива и масла. Подобные моторы легко и недорого отремонтировать, так как в них отсутствуют:
- интеркулеры;
- турбины;
- компрессоры и пр.
