24Авг

Атмосферный двигатель что это такое: что это такое, чем отличается от турбированного — Рамблер/авто

Содержание

Что значит атмосферный двигатель: особенности и характеристики

При изобретении первых автомобильных движков были созданы силовые агрегаты атмосфеного типа. Атмосферные двигатели — это двигатели внутреннего сгорания, использующие воздух из атмосферы для образования топливовоздушной смеси.

Давление воздушного потока, подаваемого на движок, равняется одной атмосфере, по этой причине такие силовые агрегаты получили название атмосферные. Топливная смесь для атмосферного мотора состоит из одной части бензина и четырнадцати частей воздуха.

Многие автовладельцы часто задаются вопросом, что значит атмосферный двигатель. Название возникло благодаря давлению затягиваемого воздуха, соответствующего окружающей среде. Воздух необходим для участия в сжигании топливных смесей в камерах сгорания силовых агрегатов. Поршни затягивают воздушные массы через инжектор в карбюратор, где происходит равномерное смешивание их совпрыскиваемым бензином или дизельным топливом.

Затягивающая способность мотора находится в прямой зависимости от количества оборотов двигателя. Атмосферный двигатель отличается отсутствием специальных устройств в виде компрессоров либо турбин, применяемых для дополнительного принудительного нагнетания воздуха под давлением.

Описание преимуществ силовых агрегатов атмосферного типа

Атмосферные моторы обладают следующими положительными качествами:

  1. Высокий ресурс пробега.
  2. Надежность силового агрегата.
  3. Простота в использовании.
  4. Ремонтопригодность.

При эксплуатации двигателей атмосферного типа как бензиновых, так и дизелей, наблюдается большая длительность. Размер пробега достигает нескольких сотен тысяч километров. История располагает случаями, когда моторам удавалось выдерживать пробеги более 500 тысяч км, не подвергаясь капитальному ремонту. Некоторые движки продолжают исправно работать даже при сгнивших «родных» кузовах.

Простота конструкции и доступность ремонта атмосферных движков позволяют понизить требования к характеристикам качества бензина, дизельного топлива, моторных масел. Такие силовые агрегаты способны хорошо работать длительное время на топливе низкого качества.

Даже если атмосферник выходит из строя по причине частого использования некачественного бензина, то на его восстановление уйдет намного меньше времени и материальных средств, чем на ремонт турбинованного собрата.

Слабые стороны атмосферников

Силовые агрегаты атмосферного типа имеют некоторые недостатки:

  1. Большой вес мотора.
  2. Низкая динамика.
  3. Мощность ниже, чем у аналогов, оборудованных турбонаддувом.
  4. Шумная работа мотора.
  5. Отсутствие способности развивать заданную мощность при эксплуатации в горах, где наблюдается разжижение воздуха.

При эксплуатации моторов имеет место разброс оборотов, что значительно влияет на способность движка всасывать воздушные массы в необходимом количестве. Особенно этот недостаток ощутим при работе на малых оборотах, когда низкая частота каждого поршня не обеспечивает достаточное количествовоздуха в определенное время.

На высоких оборотах подача воздуха встречает сопротивление, вызванное недостаточным размером пропускного сечения воздуховода и воздушного фильтра.

Несмотря на перечисленные недостатки, атмосферники имеют большую популярность среди автомобилестроительных компаний и покупателей благодаря предсказуемости, надежности, простоте и ремонтопригодности силовых агрегатов данного вида.

Особенности турбированных автомобильных двигателей

Перед автовладельцами часто возникает выбор, какую машину приобрести, каким движком она должна быть оборудована, атмосферным либо с турбонаддувом.

Работа турбины, расположенной на силовом агрегате, состоит в увеличении давления воздуха,поступающего в цилиндры, позволяет закачивать увеличенные объемы воздуха для обогащения кислородом топливных смесей.

Увеличение объема воздушных масс способствует увеличению мощности мотора в сравнении с атмосферником почти на 10% при сохранении рабочего объема силового агрегата. Повышенная мощность позволяет увеличить крутящий момент, тем самым улучшая динамику автомобиля.

К преимуществам двигателей, оборудованных турбинами, относится наиболее полное сжигание топлива, создание меньшего шума, что существенно улучшает их экологичность по сравнению с атмосферными моторами.

Преимущества турбированных движков:

  • увеличение мощности мотора;
  • улучшение динамики автомобиля;
  • экологическая безопасность.

Несмотря на очевидные достоинства, двигатели, оснащенные турбонаддувом, имеют и некоторые минусы:

  • сложности, возникающие при эксплуатации;
  • усиление расхода топлива;
  • повышенные требования к качеству бензина, дизельного топлива;
  • необходимость использования специальных моторных масел;
  • более частые отказы масляного фильтра из-за работы при высокой температуре;
  • повышенные требования к маслам и чистоте масляных фильтров;
  • ускоренный износ воздушных фильтров.

Только после ознакомления с основными плюсами и минусами атмосферных моторов и движков с турбонаддувом, можно прийти к правильному выбору при покупке нового авто.

Примеры моделей автомобилей, обладающих наиболее мощными атмосферными моторами

Современный автомобильный рынок располагает образцами известных автопроизводителей, оборудованных двигателями без использования принудительного наддува.

Самый мощный атмосферный двигатель имеет автомобиль марки MercedesC 63 FMGCoupeEdition 507, на нем установлен бензиновый атмосферник силой 507 лошадиных сил.

Автомобиль Chevrolet Corvette C7 Stingray, оборудованный бензиновым атмосферным движком, имеет лучшие характеристики.

Сильный внедорожник Jeep Grand Cherokee SRT укомплектован бензиновым двигателем атмосферного вида, обладает высокой мощностью и хорошей динамикой.

Не хуже показывают себя такие модели: Audi RS5, AudiRS4 Avant, Chevrolet Camaro, Mercedes SLK 55 AMG, Porsche Cayenne GTS, Infiniti QX 70, Lexus LS 460, имеющие мощные .

Большой популярностью также пользуются автомобили: Mercedes-Benz OM 602, OM 612, OM 647, BMW M 57, укомплектованные надежными прочными дизельными атмосферниками простой конструкции.

принцип работы, достоинства и недостатки

При описании автомобиля в основном используется такие слова, как: интеркулер, турбированный двигатель, дизель, при этом все автолюбители понимают, что это такое. Однако есть некоторые слова, которые могут поставить в тупик, например, определение атмосферного двигателя. Этому понятию я и решил уделить свою сегодняшнюю статью.

Итак, атмосферный двигатель является одним из первых двигателей, который был создан человеком. Свое название он получил от атмосферы, которая окружает нас постоянно, именно она учувствовала в процессе горения смеси в таком двигателе. Смесь же создавалась путем затягивания воздуха поршнями через ресивер инжектора, карбюратор, который подавался бензином или дизельным топливом. Таким образом, атмосферный двигатель – это самый обычный двигатель, в котором не применяются специализированные устройства, влияющие на баланс питающей смеси двигателя (интеркулер, турбина, компрессор).

Принцип работы атмосферного двигателя.

Рассмотрим немного подробнее особенности работы атмосферного двигателя.

Изначально расчет необходимого питания двигателей был прост, заключался он в поиске оптимального баланса между атмосферным воздухом и горючей жидкостью. Оптимальное соотношение смеси для атмосферного мотора, как и для других видов двигателей, составляет один к четырнадцати, то есть один объем бензина или дизельного топлива к четырнадцати объемам воздуха. Вычислить это соотношение не являлось такой большой проблемой, более значительным вопросом была проблематичность в обеспечении такого соотношения.

Достоинства и недостатки.

Ведь двигатель имеет способность при разбросе оборотов менять затягивающую способность в отношении атмосферного воздуха. А поскольку ход и частота поршней в цилиндрах не обеспечивают необходимый объем воздуха, который должен затягиваться в единицу времени, то на низких оборотах атмосферный двигатель был просто не в состоянии затянуть необходимый объем воздуха.  Но и на высоких оборотах было не все «гладко»: проблемой становилось пропускное сечение воздуховода и воздушный фильтр, которые пропуская большие объемы воздуха, «душили» подачу атмосферного потока в двигатель. А за счет ограниченного сечения создавалось сопротивление и для его прохождения.

Но кроме всех этих недостатков, имел атмосферный двигатель и свои достоинства, которых значительно больше: ремонтопригодность, простота устройства и большой ресурс. Они и обусловили популярность такого мотора и по сегодняшний день.

  В настоящее время атмосферные двигатели очень популярны в автомобилестроении. Ремонтопригодность, предсказуемость и надежность атмосферных двигателей выше, чем у всех других конструкций питания двигателей.

Турбина на атмосферный двигатель.

Ну, и напоследок выясним: можно ли установить турбину на атмосферный двигатель? Можно, но это достаточно сложное с технической точки зрения мероприятие. Ведь здесь очень важно провести необходимые расчеты, в которых нужно определить объем воздуха и скорость его поступления в двигатель. Самостоятельно сделать это можно. Однако даже мелкие ошибки в расчетах способны вызвать большие проблемы в будущем, вплоть до полной поломки самого атмосферного двигателя.

Видео.

Рекомендую прочитать:

Атмосферный двигатель автомобиля — что это такое

Большинство людей, которые хотя бы что-то слышали о «начинке» машины, держат на слуху такие слова, как «дизельный двигатель», «двигатель с турбинной» и некоторые другие термины. Существует еще и атмосферный двигатель. Но что же это за такое чудо техники? Нужно разобраться, ведь все достаточно просто.

Что такое атмосферный двигатель и в чем его особенность работы?

Этот двигатель был чуть ли не первым творением человека в этом направлении. Свое название этот мотор получил благодаря принципу работы. Данный двигатель использует воздух из окружающей нас атмосферы для сжигания двигательных смесей, формирование которых происходит после того, как воздух попадает в поршень. Следующий этап работы атмосферного двигателя происходит смешение воздуха с топливом (бензином или дизельным горючим). Основываясь на этих фактах, вполне закономерным будет вывод о том, что этот двигатель – самый простой по конструкторским решениям. Следует отметить, что при современном производстве такого двигателя используется турбина, которая делает топливную смесь более сбалансированной.

Эта разновидность двигателей обладает рядом особенностей, учитывать которые при эксплуатации нужно обязательно. Основной особенностью является необходимость правильного просчета питания, то есть нужно брать во внимание соотношение между атмосферным воздухом и топливными жидкостями. Проделывать подобный расчет нужно так, чтобы учитывался оптимальный тип и горючего, и воздуха.

Если движок был сделан с соблюдением всех необходимых норм, то соотношение в смесях для этого атмосферного движка будет равно примерно 1:14. Имеет смысл упомянуть о том, что данное соотношение одинаково для всех ДВС. Потому нужно брать во внимание оптимальную пропорцию вышеперечисленных веществ при конструировании и использовании подобной разновидности систем.

Чем грешит конструкция атмосферного двигателя?

Использовать атмосферный двигатель становится неудобно с того момента, когда возникает осуществление оборотов с разной интенсивностью. Это может стать причиной резкого изменения способности втягивать воздух из атмосферы, от чего необходимый баланс один к четырнадцати просто пропадает. Если двигатель работает на малых оборотах, то он не сможет втянуть необходимый объем воздуха. Ведь вращательные движения элементов в цилиндре и их частота не обеспечат достаточных сил для получения необходимого объема этого компонента системы. Через определенное время сбои в работе двигателя заметит водитель, после чего систему придется ремонтировать.

Атмосферные двигатели пользуются особой популярностью среди производителей автомобилей и их потребителей. Некоторое автолюбители сами ставят в свое транспортное средство такой движок, не обращая внимания на возможное появление проблемы с потреблением воздуха. Хорошо, что усилиями инженеров данная проблема была сведена к минимуму. К тому же, атмосферные моторы значительно превосходят остальные виды моторов по надежности, по показателям конструкции питания, по легкости проведения разных видов ремонтных работ. Также возможные неисправности атмосферного двигателя достаточно легко предсказать.

Как увеличить мощность атмосферного двигателя и чем это обернется?

Тех водителей, которые установили в свои машины атмосферный двигатель, может интересовать вопрос увеличения показателя мощности системы. При заводской установке такого мотора используется несколько приемов, которые способствуют увеличению мощности. Производители могут:

— увеличить объем цилиндра;

— ставят более современные и улучшенные воздушные фильтры;

Со временем стало понятно, что при правильном проведении процедуры усовершенствования атмосферного мотора, мощность устройства увеличится примерно на 30%, а то и больше. Но часто случается, что и такого результата маловато. Тогда специалисты рекомендуют ставить один или несколько механических нагнетателей. Опытные автовладельцы именно так экспериментируют со своими машинами.

Прежде, чем увеличивать мощность атмосферного движка разными способами, нужно быть готовым к увеличенному потреблению горючего. Особенно это будет заметно на трассе, где водитель выжимает из автомобиля больше, нежели на городской дороге. Также стоит помнить, что на высокой скорости тормоза могут не справляться со своей прямой задачей. Потому и ее нужно обязательно модернизировать. Посему большинство профессиональных автомехаников не рекомендуют проводить такие изменения в конструкции своего автомобиля без получения предварительной консультации или профессиональной помощи.

Устанавливать или не устанавливать атмосферный двигатель в свой автомобиль – решать Вам. Нужно тщательно взвесить все плюсы и минусы, а уже потом принимать решение.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Атмосферный двигатель. Определение. Плюсы и минусы.

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). 

Плюсы и минусы атмосферных двигателей

С появление силовых агрегатов, оснащенных турбокомпрессором, многие водители стали отдавать предпочтение турбированным транспортным средствам. Однако, существует немало автомобилистов, которые при вопросе, какой двигатель лучше атмосферный или турбированный, выбирают привычный классический вариант, основываясь на следующих преимуществах:

«Атмосферник» отличают следующие достоинства:

  • хороший ресурс;
  • надёжность в эксплуатации;
  • долговечность;
  • простота использования;
  • относительная простота проведения профилактических и ремонтных работ;
  • неприхотливость в отношении качества топлива.

О надёжности атмосферного двигателя красноречиво свидетельствуют цифры. Качественные моторы позволяют автомобилю проходить до 500 тыс. километров. В истории развития автомобилестроения известны случаи, когда мотор переставляли из устаревшей машины в новую, и он продолжал исправно работать на протяжении ещё многих лет.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания отличаются наиболее длительным пробегом. Известны случаи, когда машины с установленными атмосферниками, работают без капитального ремонта на протяжении пути, более 500 тысяч километров. Единственное условие – своевременный уход и регулярная замена моторного масла с фильтрами. Их детали и узлы устойчивы против износа. Надежный атмосферный мотор обладает повышенным моторесурсом, продолжает работать даже после неоднократных замен кузова автомобиля.

Благодаря безотказной работе атмосферного мотора и простоте его эксплуатации, он неприхотлив к качеству топлива и смазочных материалов. При регулярном использовании бензина пониженного качества такие двигатели, если и выходят из строя, быстрее восстанавливают свою работоспособность. Основное требование к моторному маслу – это обеспечение необходимого уровня. Замена смазочной жидкости должна проводиться каждые 15 – 20 000 км. При выборе наиболее подходящей марки моторного масла для атмосферного двигателя рекомендуется отдавать предпочтение синтетике или полусинтетике.

Интересно: В отличие от турбонаддувного мотора, здесь можно заливать и минеральные масла, если не получилось приобрести более качественные смазочные материалы.

Конструкция «атмосферника» такова, что с его ремонтом или профилактикой может справиться не только профессионал, но и грамотный автолюбитель. Агрегат можно разобрать до последней детали и собрать обратно — конструкция позволяет сделать это без особых затрат. Нередки случаи, когда при ремонте агрегата используются «неродные» детали и комплектующие, произведённые другими производителями. Соответственно, и стоимость ремонта такого двигателя обходится дешевле.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания обладают некоторыми недостатками:

  • Сравнительно большой вес механизма.
  • Пониженная мощность и развиваемый крутящий момент в сравнении с мотором, оснащенным турбиной.
  • Атмосферники не рассчитаны на работу под большими нагрузками.
  • Сложности эксплуатации на большой высоте в условиях разреженного воздуха.
  • При работе атмосферного двигателя на малых оборотах не всегда всасывается достаточное количество воздуха, что отражается на стабильности работы.

Впрочем, на этом перечень «минусов» исчерпывается. Атмосферные ДВС надёжны, просты и долговечны, но при этом не созданы для больших нагрузок и высоких оборотов.

Примеры транспортных средств с мощными атмосферными двигателями

На современном авторынке представлены автомобили с атмосферниками, выпущенные под известными брендами:

  • Mercedes C 63 FMG Coupe Edition 507.
  • Chevrolet Corvette C 7 Stingray.
  • Jeep Grand Cherokee SRT.
  • Audi RS 5.
  • Audi RS 4 Avant.
  • Chevrolet Camaro.
  • Mercedes SLK 55 AMG.
  • Porsche Cayenne GTS.
  • Infiniti QX 70.
  • Lexus LS 460.
  • Mercedes-Benz OM 602.
  • OM 612.
  • OM 647.
  • BMW моторы серии М2х, М5х, М6х, N5х.

Атмосферный двигатель работает предсказуемо, что для многих автомобилистов является несомненным преимуществом. Решить для себя, какой из вариантов подойдёт больше, стоит исходя из собственных предпочтений. Если в приоритете надёжность, лёгкость в эксплуатации и обслуживании, лучше остановить свой взгляд на моторе атмосферного типа, но если на первом месте показатели динамики, то выбор очевиден. Кстати, усилиями умельцев, практикующих тюнинг, на атмосферные двигатели также устанавливаются турбины. Сделать это непросто и требует специальных навыков, но на практике вполне применимо. Поскольку устройство не лепится к мотору наобум, предполагаются расчёты скорости и объёма поступающего воздуха. Самостоятельно такие работы лучше не выполнять, потому что успешно справиться с задачей смогут только виртуозы своего дела.

Источники: drivertip.ru, auto.rambler.ru, fastmb.ru, motoran.ru.

принцип работы атмосферника, что это значит и как он устроен, основные детали и узлы

Любой автомобильный двигатель — сердце машины. Сегодня производителями изготавливаются моторы разного типа и модификаций. Все они конструктивно отличаются между собой, поэтому выбирая транспортное средство, необходимо знать, какой агрегат в нём установлен, его принцип работы, технические характеристики, преимущества и недостатки. Существуют компрессорный, турбированный и атмосферный двигатель.

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.

Инжектор выигрывает у карбюратора по показателям эффективности. Карбюраторный агрегат потребляет больше топлива, содержание вредных веществ в выхлопе увеличивается, так как топливо сгорает менее полноценно. Управление системой требует ручной настройки.

Принцип работы

Понятие «атмосферный» говорит о том, что при горении топлива в цилиндрах принимает участие атмосферное давление. Атмосферники громоздкие и тяжёлые, поэтому конструкторы со временем нашли способ усовершенствовать их за счёт компрессоров или турбин. Тем не менее эти двигатели по-прежнему востребованы. Они устанавливаются на авто любого класса, но чаще всего на бюджетные легковые автомобили.

Двигатель работает за счёт энергии, вырабатываемой при воспламенении смеси топлива с воздухом, профильтрованным через воздушный фильтр. Эта энергия взрыва толкает поршень вниз, заставляя коленчатый вал вращаться. Вращательные движения коленвала передаются через муфту сцепления и систему трансмиссии на вращение колёс.

Агрегат работает повторяющимися одинаковыми циклами, каждый из которых состоит из четырёх тактов:

  1. Впуск воздушно-топливной смеси.
  2. Сжатие.
  3. Воспламенение.
  4. Выпуск отработанных газов.

Во время такта впуска выпускной клапан закрыт, а впускной открыт. Смесь топлива с воздухом при этом всасывается через впускной клапан в цилиндр.

С завершением хода поршня вниз впускной такт заканчивается. Горючее с воздухом втягивается в цилиндр, начинает всё больше сжиматься при подъёме поршня вверх.

Когда поршень закончит свой ход вверх, через свечу зажигания проходит электрический ток, вызывая в нём искровой разряд, немедленно взрывающий горючую смесь. Энергия взрыва опускает поршень, заставляя коленчатый вал вращаться. Эта и есть та сила, которая вращает колёса.

При завершении хода поршня вниз открывается выпускной клапан. Так как поршень начинает опять идти вверх, отработанный газ выталкивается из цилиндра через выпускной клапан. Коленчатый вал приводится во вращение дважды, пока поршень проходит через все 4 такта.

Непрерывная работа двигателя образуется постоянным повторением этих тактов — вот что значит атмосферный двигатель.

Устройство атмосферника

Как устроен двигатель, можно рассмотреть на примере четырёхтактного атмосферного. По функциям детали мотора разделяются примерно на 4 группы:

  1. Для обеспечения впуска и воспламенения топливно-воздушных смесей. К этой группе относятся головка блока цилиндров и клапанный механизм.
  2. Детали для обеспечения сжатия воздушно топливной смеси. Эта группа состоит из поршней, поршневых колец, блока цилиндра, клапана.
  3. Для передачи энергии мотора. В группе находятся шатуны, коленчатый вал, подшипники и маховики, их можно купить здесь: /uzp.net.ua/ru/podshypnyky/.
  4. Детали для выработки искровых вспышек. Группу наполняют свечи зажигания и распределители.

Взаимодействие этих деталей мотора обеспечивает главное вращение колёс.

Головка блока цилиндров

Это главная часть двигателя, расположенная непосредственно над блоком цилиндров. Она постоянно подвергается действию сгорающих газов, имеющих высокую температуру и давление. Деталь делают из листового железа или из сплава алюминия с высокопрочными и высокотемпературными добавками.

Основание головки блока цилиндра углублено, образует вместе с поршнем и цилиндром камеру сгорания. Коэффициент полезного действия двигателя сильно зависит от формы камеры сгорания, а также от расположения клапанов и свечей зажигания.

Клапаны и сопутствующие детали

Современные четырёхтактные двигатели имеют 4 клапана для каждого цилиндра: 2 впускных и 2 выпускных. Для обеспечения эффективного впуска впускной клапан имеет больший диаметр, чем выпускной. Они изготавливаются из высокотемпературного никеля или хромированной стали.

Каждый клапан имеет сопутствующие детали: седло и пружина, которая является спиральной и создаёт тесный контакт с седлом, предотвращая утечку газа. Обычно в двигателях используется одна пружина, но в некоторых видах устанавливают по 2 штуки для каждого клапана.

Когда клапан закрыт, седло находится в плотном контакте с его поверхностью, чтобы обеспечить непроницаемость камеры сгорания.

Блок цилиндров образует каркас двигателя. Совместно с поршнями блок цилиндров играет важную роль в обеспечении преодоления давления сжатия и сгорания. Для минимизации износа деталей и утечек газа внутренняя поверхность каждого цилиндра отделена под высокое давление хромированием.

Отверстие цилиндра делается круговым. Однако верхняя часть цилиндра и поршня благодаря высокому давлению и температуре страдает от износа. Позже зазор между поршневыми кольцами и цилиндром увеличивается, приводя к потерям сжатия.

Поршень мотора

Деталь двигается в цилиндре вверх и вниз под действием давления, образующего взрывами топливно-воздушной смеси. При этом поршень через поршневой палец и шатун вращает коленчатый вал. Сечение поршня не является правильным кругом: диаметр в направлении поршневого пальца делается немного меньше для утечки теплового расширения.

Головка поршня становится гораздо горячее и расширяется больше, чем юбка. Для компенсации разницы в тепловом расширении диаметр поршня вверху сделан меньше, чем внизу. Кольца препятствуют утечкам под давлением сжатия смеси через зазор между цилиндром и поршнем. Обычно каждый поршень имеет 3 кольца.

Шатун агрегата

Он связывает поршень с коленчатым валом так, что вертикальное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленвала. Поскольку шатун подвержен непрерывно действующим силам сжатия и растяжения, он должен быть довольно прочным и хорошо закреплённым, чтобы выдерживать эти нагрузки.

Коленчатый вал

Эта деталь преобразует через шатун прямолинейное движение каждого поршня во вращательное движение. Он состоит из шатунных шеек, которые передают силу поршней и валу, коленных шеек, регулирующих вращение вала и балансировочных грузов, обеспечивающих хорошее, сбалансированное вращение вала.

Коленвал вращается с большой скоростью, подвергаясь сильным нагрузкам от поршней, поэтому он должен быть довольно прочным и закреплённым, а также хорошо сбалансированным как статически, так и динамически.

Достоинства и недостатки

Многие автомобилисты до сих пор выбирают атмосферные агрегаты благодаря их преимуществам:

  • простота строения обеспечивает лёгкость в их обслуживании, возможность устранить неисправность самостоятельно и небольшие расходы;
  • простой принцип работы;
  • низкий расход масла: около 200−500 г на 10 тыс. км;
  • замена масла через 15 тыс. — 20 тыс. км;
  • хорошо справляется с низкокачественным топливом;
  • быстрый прогрев двигателя;
  • способность пройти без капитального ремонта свыше 500 тыс. км.

Из недостатков агрегата наиболее существенными по сравнению с турбированным двигателем являются:

  • выше расход топлива;
  • ниже мощность, динамичность и экологичность.

Развитие перспективных атмосферных двигателей идёт в направлении усовершенствования рабочего процесса, в увеличении степени сжатия и управлении фазами газораспределения, в применении впрыска топлива в цилиндры, уменьшении механических потерь и затрат на вспомогательное оборудование.

Атмосферный двигатель. Определение. Плюсы и минусы.

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).

Принцип работы атмосферного мотора

Как известно, в основе работы любого ДВС лежит сгорание топлива в цилиндрах. Необходимо добавить, что под топливом стоит понимать не только чистый бензин для бензиновых моторов или дизтопливо (солярку) для дизельных двигателей, а топливно-воздушную смесь. Данная смесь (на примере бензинового мотора) представляет собой 1 часть бензина и около 14 частей воздуха, т.е. имеет соотношение 1:14,7. За приготовление такой смеси отвечает карбюратор или инжектор, зависимо от системы питания двигателя.

Атмосферный двигатель является таким типом мотора, который первым был создан в начале эпохи двигателестроения. Само понятие «атмосферный» основывается на том, что естественное атмосферное давление принимает непосредственное участие в том процессе, под которым следует понимать образование топливно-воздушной смеси и ее последующее сгорание в цилиндрах двигателя. Смесь основного вида топлива (зависимо от типа двигателя) и воздуха в атмосферных агрегатах образуется в результате того, что поршни мотора работают подобно насосу, затягивая наружный воздух из атмосферы через специальный воздуховод. По такому принципу работает карбюраторный мотор, бензиновый двигатель с инжектором и дизельный атмосферный агрегат. Главные отличия заключаются только в общих принципах реализации систем смесеобразования и последующей подачи в цилиндры двигателя.

Другими словами, под атмосферным двигателем стоит понимать способ поступления воздуха в карбюратор или инжектор. В атмосферных ДВС воздух, необходимый для сгорания топлива, самостоятельно всасывается двигателем из атмосферы в результате того, что в карбюраторе или инжекторе создается пониженное давление. Получается, двигатель – атмосферник конструктивно не имеет отдельных устройств, которые отвечают за подачу воздуха.

Что касается турбомоторов, главным их отличием от атмосферного агрегата является наличие механического компрессора или турбокомпрессора, а также комплексного сочетания таких решений, которые специально нагнетают воздух в двигатель под высоким давлением. В отличие от двигателя, который работает при обычном атмосферном давлении, в моторах с турбиной или компрессором среднее давление наддувочного воздуха составляет от 1.5 до 3 атмосферных давлений. Результатом становится то, что при одинаковом рабочем объеме турбомотор может сжечь больше топлива и выдает намного больше мощности сравнительно с атмосферным.

Плюсы и минусы атмосферных двигателей

С появление силовых агрегатов, оснащенных турбокомпрессором, многие водители стали отдавать предпочтение турбированным транспортным средствам. Однако, существует немало автомобилистов, которые при вопросе, какой двигатель лучше атмосферный или турбированный, выбирают привычный классический вариант, основываясь на следующих преимуществах:

«Атмосферник» отличают следующие достоинства:

  • хороший ресурс;
  • надёжность в эксплуатации;
  • долговечность;
  • простота использования;
  • относительная простота проведения профилактических и ремонтных работ;
  • неприхотливость в отношении качества топлива.

О надёжности атмосферного двигателя красноречиво свидетельствуют цифры. Качественные моторы позволяют автомобилю проходить до 500 тыс. километров. В истории развития автомобилестроения известны случаи, когда мотор переставляли из устаревшей машины в новую, и он продолжал исправно работать на протяжении ещё многих лет.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания отличаются наиболее длительным пробегом. Известны случаи, когда машины с установленными атмосферниками, работают без капитального ремонта на протяжении пути, более 500 тысяч километров. Единственное условие – своевременный уход и регулярная замена моторного масла с фильтрами. Их детали и узлы устойчивы против износа. Надежный атмосферный мотор обладает повышенным моторесурсом, продолжает работать даже после неоднократных замен кузова автомобиля.

Благодаря безотказной работе атмосферного мотора и простоте его эксплуатации, он неприхотлив к качеству топлива и смазочных материалов. При регулярном использовании бензина пониженного качества такие двигатели, если и выходят из строя, быстрее восстанавливают свою работоспособность. Основное требование к моторному маслу – это обеспечение необходимого уровня. Замена смазочной жидкости должна проводиться каждые 15 – 20 000 км. При выборе наиболее подходящей марки моторного масла для атмосферного двигателя рекомендуется отдавать предпочтение синтетике или полусинтетике.

Интересно: В отличие от турбонаддувного мотора, здесь можно заливать и минеральные масла, если не получилось приобрести более качественные смазочные материалы.

Конструкция «атмосферника» такова, что с его ремонтом или профилактикой может справиться не только профессионал, но и грамотный автолюбитель

. Агрегат можно разобрать до последней детали и собрать обратно — конструкция позволяет сделать это без особых затрат. Нередки случаи, когда при ремонте агрегата используются «неродные» детали и комплектующие, произведённые другими производителями. Соответственно, и стоимость ремонта такого двигателя обходится дешевле.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания обладают некоторыми недостатками:

  • Сравнительно большой вес механизма.
  • Пониженная мощность и развиваемый крутящий момент в сравнении с мотором, оснащенным турбиной.
  • Атмосферники не рассчитаны на работу под большими нагрузками.
  • Сложности эксплуатации на большой высоте в условиях разреженного воздуха.
  • При работе атмосферного двигателя на малых оборотах не всегда всасывается достаточное количество воздуха, что отражается на стабильности работы.

Впрочем, на этом перечень «минусов» исчерпывается. Атмосферные ДВС надёжны, просты и долговечны, но при этом не созданы для больших нагрузок и высоких оборотов.

Разновидности атмосферных двигателей

Атмосферные моторы делятся на три основные группы двигателей:

  • бензиновые – обрели наибольшую популярность в автомобилестроении;
  • газовые – они не обрели широкого распространения в промышленных масштабах, используются как дополнительный элемент в тандеме с бензиновым мотором;
  • дизельные – они не имеют серьезных недостатков, но уступают в популярности бензиновым моторам, в легковом автомобилестроении.

Атмосферные моторы можно классифицировать на виды по способу подачи топлива. По этому параметру ДВС делится на два типа: инжекторные и карбюраторные.

Примеры транспортных средств с мощными атмосферными двигателями

На современном авторынке представлены автомобили с атмосферниками, выпущенные под известными брендами:

  • Mercedes C 63 FMG Coupe Edition 507.
  • Chevrolet Corvette C 7 Stingray.
  • Jeep Grand Cherokee SRT.
  • Audi RS 5.
  • Audi RS 4 Avant.
  • Chevrolet Camaro.
  • Mercedes SLK 55 AMG.
  • Porsche Cayenne GTS.
  • Infiniti QX 70.
  • Lexus LS 460.
  • Mercedes-Benz OM 602.
  • OM 612.
  • OM 647.
  • BMW моторы серии М2х, М5х, М6х, N5х.

Атмосферный двигатель работает предсказуемо, что для многих автомобилистов является несомненным преимуществом. Решить для себя, какой из вариантов подойдёт больше, стоит исходя из собственных предпочтений. Если в приоритете надёжность, лёгкость в эксплуатации и обслуживании, лучше остановить свой взгляд на моторе атмосферного типа, но если на первом месте показатели динамики, то выбор очевиден. Кстати, усилиями умельцев, практикующих тюнинг, на атмосферные двигатели также устанавливаются турбины. Сделать это непросто и требует специальных навыков, но на практике вполне применимо. Поскольку устройство не лепится к мотору наобум, предполагаются расчёты скорости и объёма поступающего воздуха. Самостоятельно такие работы лучше не выполнять, потому что успешно справиться с задачей смогут только виртуозы своего дела.

Источники: drivertip.ru, auto.rambler.ru, fastmb.ru, motoran.ru.

Чем отличается атмосферный двигатель от турбированного

Эти два вида двигателей наиболее популярные в легковом автомобилестроение. При этом они имеют между собой существенные отличия.


Основные различия между атмосферным и турбированным двигателем коснулись следующих показателей: принципа работы, объема и мощности, длительности эксплуатации, качества топлива и смазочных материалов. Разберем эти параметры в сравнении.

Турбированный мотор отличается имеющейся системой турбонаддува. Она состоит из промежуточного охладителя, турбокомпрессора, турбины. В результате в цилиндры двигателя поступает больше воздуха, чем в мотор атмосферного ДВС. Поэтому процесс сгорания воздухо-топливной смеси, насыщенной воздухом, проходит более эффективно – появляется больше энергии, запускающей двигатель и приводящей в движение автомобиль.

Исследования показали, что для достижения мощности в 125 лошадиных сил, объем атмосферного и турбированного мотора будет разным. В частности, для турбированного ДВС будет достаточно объема 1 литр, а для атмосферного двигателя этот показатель составит 1,6 литра.

При мощности в 125 л. с, турбированный двигатель будет обладать немного меньшим расходом горючего и лучшей динамикой. А также к преимуществу турбированного ДВС нужно отнести больший вес атмосферного мотора и его неспособность поддерживать максимальную мощность во время езды горной местностью, отличающейся разреженным воздухом.

По длительности эксплуатации атмосферный двигатель превосходит своего визави. Турбированный мотор изнашивается быстрее. При этом максимальное расстояние, которое такой двигатель способен покрыть без капремонта, равняется 150 тысяч километров. А атмосферный мотор, способен преодолеть без капитального ремонта в пределах 300-500 тысяч километров.

В идеале, для бесперебойного функционирования обоих типов двигателей нужно максимально качественное топливо и смазочные материалы. Однако атмосферный мотор, в сравнении с турбированным двигателем, менее прихотлив к их качеству. А также его ремонт обойдется дешевле.

В результате сравнительного анализа появляется заключение, о том, что:

  • турбированный мотор лучше атмосферного по количеству создающейся энергии, меньшему расходу топлива (при равных стартовых характеристиках) и объему, необходимому для достижения максимальной мощности;
  • атмосферный мотор лучше своего визави по длительности эксплуатации и меньшей прихотливости к качеству ГСМ.

Недостатки атмосферного двигателя


Самым главным минусом такого двигателя можно считать отсутствие высоких крутящих моментов. Атмосферный агрегат проигрывает турбированному в плане мощности. Такой автомобиль будет идеальным для неспешных поездок по городу, но в качестве трассового авто для молодежных гонок явно не подойдет.

Расход топлива для такого двигателя будет достаточно высок. Как отмечают специалисты ГК Favorit Motors, в среднем автомобиль с атмосферным двигателем потребляет не менее 11-12 литров горючего на 100 километров пути.

Принцип работы атмосферного двигателя

Любой двигатель внутреннего сгорания функционирует благодаря воспламенению топлива в цилиндрах, что обеспечивается кислородом. Процесс сгорания смеси, созданной в необходимых пропорциях карбюратором или инжектором, генерирует энергию, которая приводит в движение механизмы мотора автомобиля. В случае с бензиновым мотором топливовоздушная смесь являет собой пропорцию бензина и кислорода в соотношении 1:14. Чтобы разобраться подробнее, что такое атмосферный двигатель в авто, и понять, как именно он выполняет свои функции, рассмотрим процесс подачи воздуха поэтапно. Для начала определим применяющиеся устройства подачи топливной смеси:

  1. Карбюратор. Устройство являет собой простую конструкцию, обеспечивающую процесс смешивания топлива с воздухом механически, при этом регулировка подачи предполагает тщательную настройку. Состоит карбюратор из поплавковой и воздушной камер, соединённых между собой трубкой распылителя. Посредством бензонасоса в поплавковую камеру подаётся топливо, игольчатый фильтр и поплавок обеспечивают подачу горючего. В смесительной камере имеется диффузор, распылитель и дроссельная заслонка. Движение поршней обуславливает разрежение, благодаря которому происходит всасывание воздуха и бензина, обеспечивающее функционирование мотора. Смесь поступает независимо от режима работы двигателя, в результате чего наблюдаются сильный расход горючего, а также высокий уровень выхлопа.
  2. Инжектор (форсунка). Система управления подачи топлива в данном случае более усовершенствована. Управление процессом выполняется электронной системой (микроконтроллером), которая контролирует расчёт порций топлива посредством анализа показаний с датчиков автомобиля. Подача горючего не зависит от режима работы мотора, как в случае с карбюратором, и выполняется автоматически с помощью форсунок, они в свою очередь имеют разные варианты подключения: одноточечный (моновпрыск), многоточечный (распределённый) и прямой (непосредственный впрыск). Стабильность давления обеспечивается специальным клапаном, который сбрасывает излишки топлива. Таким образом, горючее поступает в чётко дозированных объёмах, чем обусловлены экономия, уменьшенный уровень выхлопов и высокая производительность двигателя. Эти факторы способствовали большой популярности моторов, снабжённых инжекторами, и сегодня практически вытеснили с рынка карбюраторные.

Принцип работы атмосферного двигателя:

  • всасывание воздушного потока из атмосферы движущимися поршнями;
  • создание топливовоздушной смеси методом смешивания кислорода с топливом;
  • подача смеси в камеру сгорания;
  • выделение энергии за счёт воспламенения;
  • давление на поршень;
  • передача вращения на коленчатый вал.

Таким образом, транспорт приводится в движение, непрерывность которого обеспечивается стабильным давлением в цилиндрах и регулярной подачей горючего. Давление воздуха, передаваемого на двигатель, равно одной атмосфере. Под определением атмосферных моторов понимают и бензиновые, и дизельные модели, в которых при воспламенении смеси в камере сгорания присутствует атмосферное давление. Несмотря на особенности конструкций и разницу типа используемого горючего, в основу функционирования агрегатов заложен одинаковый принцип действия. Специальные устройства для нагнетания воздушных потоков отсутствуют при любом варианте атмосферного ДВС.

Компрессорный, турбо и атмосферный двигатели

Совсем недавно компрессор или турбину ставили на спортивные или тюнингованные автомобили. Сейчас же в большинстве случаев сам завод-производитель увеличивает мощность моторов такими агрегатами. В чём же отличие между атмосферными, турбированными или компрессорными двигателями? Если вы хотите это узнать, то эта статья для вас. Начнём с того, что все автомобильные двигатели делятся на две категории: атмосферные и наддувные. Эти два типа очень сильно отличаются между собой как по своей конструкции, так и по мощности.

Первым рассмотрим атмосферный двигатель. Данный тип моторов является одним из самых сложных по своему устройству. В атмосферном движке топливно-воздушная смесь подаётся в цилиндры идеально, то есть без каких-либо помех или сопротивлений. Из этого можно сделать вывод о том, что был серьёзно доработан коллектор. В этих двигателях очень важна точность, поэтому настройка распредвала довольно сложный процесс. Это всё делается для того, чтобы впускной клапан открывался максимально долго. Ну и конечно же увеличивают диаметр цилиндра, а также ход поршня, что даёт дополнительный прирост мощности. Мы убедились, что атмосферный двигатель довольно сложен в плане своей конструкции, но несомненным его плюсом является отличная реакция на педаль газа, а также запас мощности на любых оборотах. К довольно серьёзным минусам можно отнести немаленький расход топлива и не очень высокую износостойкость самого мотора.

Расскажем немного о турбированном двигателе. Данный тип моторов является наиболее востребованным среди автолюбителей. Конструкции турбированного и атмосферного двигателя почти одинаковые. Но суть турбины в том, что она нагнетает давление. Благодаря этому топливно-воздушная смесь подаётся с более высоким давлением в цилиндры, что даёт значительный прирост мощности. Часто турбину заменяют на более мощную, так как чем больше давление, тем больше мощность.

Но, к сожалению, как и любой другой двигатель турбированный тоже имеет недостатки. При низких оборотах работа турбины вообще не ощущается. Но при быстром наборе оборотов или же на высоких оборотах вы почувствуете приятное ускорение. Это значит, что заработала турбина. Ещё турбированные двигатели очень требовательны в плане смазки. Важным недостатком является не моментальный отклик турбины на педаль газа. Это называется турбояма. Но обычный автолюбитель не заметит этого явления в городском потоке, а вот для автоспорта это серьёзный минус.

Ну и последним рассмотрим компрессорный двигатель. Данный двигатель представляет собой механический нагнетатель, который начинает своё движение с помощью ременного привода. То есть суть этого движка в том, что от количества оборотов напрямую зависит его мощность. Чем выше обороты, тем выше мощность. Компрессор не только подаёт топливно-воздушную смесь в цилиндры под давлением, но и продувает впускной и выпускной клапан в момент наполовину открытия и закрытия, тем самым всегда прочищая цилиндры. Благодаря такой конструкции данный тип двигателей всегда готов работать на пределе своих возможностей. Минусом этого двигателя является эффективность взаимодействия только с большими объёмами, поэтому этот двигатель является очень неэкономичным.

Поделиться :

Newcomen атмосферный двигатель

Наука и технологии
2 мин чтения

Посетители галереи Scotland Transformed в Национальном музее Шотландии не могут пропустить мощный двигатель Ньюкомена. Возвышаясь на 9,5 метра, он является центральным элементом галереи, рассказывающей об истории Шотландии с 18 по 19 века, от Союза 1707 года до промышленной революции.

Файл фактов по двигателям Newcomen

Дата

1811 (хотя некоторые детали были переработаны из более раннего двигателя Newcomen)

Сделано в

Falkirk, Scotland

Сделано в

The Carron Company по проекту Томаса Ньюкомена (1664-1729)

Изготовлен из

Чугун, дерево

Размеры

Высота 9.5м, длина 9,5м, ширина 45м

Приобретено

Подарено Бургом из Килмарнока

Музейный справочник

T.1958.117

На выставке

Преобразованная Шотландия, уровень 3, Национальный музей Шотландии

Знаете ли вы?

Томас Ньюкомен изобрел первую паровую машину в 1712 году.

Двигатель работал на шахте Кэпрингтон, Эйршир. Он был построен по проекту Томаса Ньюкомена, который создал первую паровую машину для перекачивания воды, разработав метод выработки энергии за счет атмосферного давления.

Вверху: Двигатель Ньюкомена в галерее Scotland Transformed.

Как работает двигатель Ньюкомена?

В его двигателе использовался поршень, работающий внутри цилиндра с открытым верхом.Поршень цепями соединен с качающейся балкой. На другом конце балка соединена стержнем с насосами в шахте. Во время хода забортного двигателя цилиндр заполняется паром из котла, а затем в цилиндр впрыскивается холодная вода, чтобы преобразовать пар обратно в воду и создать вакуум (когда вода превращается в пар, он расширяется в 1500 раз, поэтому удерживаемый объем составляет пар, если снова сконденсироваться в воду, создаст вакуум). Затем вакуум опускает поршень вниз и с помощью качающейся балки поднимает поршень в водяном насосе.

Схема показывает этот принцип в действии. Пар отображается как розовый, а вода как синий. Клапаны переходят из закрытого (красный) в открытый (зеленый).

Какова история нашего двигателя Ньюкомена?

Кэпрингтонская шахта открылась в середине семнадцатого века, и у нее постоянно возникали проблемы с дренажем, так как она находилась в низменной долине Ирвин. Компания Carron Company, Фолкерк, сначала поставила детали для двигателя Ньюкомена сэру Уильяму Каннингхэму из Капрингтона в 1781 году, но насосный вал рухнул в 1828 году, и эта шахта впоследствии была заброшена.

Несмотря на более низкую топливную эффективность, чем у двигателя Watt, другой Newcomen был заказан той же фирмой в 1811 году по цене 352,42 фунтов стерлингов. Возможно, это произошло из-за того, что топлива было в изобилии, а единовременный платеж для Ньюкомена было легче осуществить, чем ежегодный лицензионный сбор для Боултона и Ватта.

Двигатель был установлен на месте недалеко от Эрлстона. Одна из его составных частей, коленная труба с инвентарным номером N1708, была переработана из оригинального двигателя 1781 года. Новый двигатель осушил пласт слепого угля на глубине 50 метров и работал непрерывно в течение девяноста лет с заменой чугунной балки в ц.1837 г. и несколько новых котлов.

Как паровозик попал в музей?

В 1901 году двигатель был заменен электронасосами и подарен Бургу из Килмарнока полковником Каннингхэмом из Капрингтона. Andrew Barclay & Sons было поручено установить двигатель в Институте Дика, где он оставался до 1958 года, когда конструкция оказалась нестабильной.

Затем двигатель оставался на хранении в течение сорока лет, пока открытие нового музея Шотландии в 1998 году не дало ему новую жизнь.Восстановленный внутри музея во время строительства, восстановленный двигатель может похвастаться новыми компонентами, заменяющими те, которые были в плохом состоянии или отсутствовали, в том числе оригинальные деревянные части и машинное отделение, которое было спроектировано на основе существующих машинных отделений того периода, исторических документов и фотографий. .

Двигатель можно найти в галерее Scotland Transformed. Он приводится в действие гидравлическим приводом, и вы можете видеть его в движении в разное время в течение дня. Выставку дополняет действующая модель двигателя Newcomen, также выставленная в Scotland Transformed.

Еще нравится

Анимированные двигатели — Newcomen Atmospheric

Newcomen Atmospheric Engine

Этот великолепный двигатель был запатентован в 1705 году Томасом Ньюкоменом и является обычно считается первой «современной» паровой машиной. В отличие от более поздних паровые двигатели, Newcomen работает по принципу атмосферы .

Newcomen был впервые использован для откачки воды из шахт в Англии. В Шток насоса слева соединен с приводным поршнем большим качающимся луч.

Впуск

Воду непрерывно кипятят для получения пара. Во время поршневой ход вверх, этот пар низкого давления (около 5 фунтов / кв. дюйм) попадает в цилиндр. Давления недостаточно, чтобы поднять поршень на своем собственный — вес насосной штанги делает большую часть работы.

Впрыск воды

В верхней части хода паровой клапан закрыт и струя воды ненадолго включился, охлаждая пар в цилиндре.

Мощность

Холодный пар сжимается, всасывая поршень вниз.Другими словами, чем выше атмосферное давление, тем больше поршень движется вниз, следовательно, название атмосферный двигатель . В конце хода охлаждающая вода сливается из цилиндра через дополнительный канал, который здесь не показан.

Вспомогательный насос

При движении вверх вспомогательный насос заполняет охлаждающую воду. резервуар.


Двигатели Newcomen были успешными отчасти потому, что они были очень безопасны для работать. Поскольку пар находился под таким низким давлением, риска не было. опасного взрыва котла.


Примечание о клапанном механизме

Самые ранние двигатели Newcomen имели клапаны с ручным управлением (как показано здесь). Оператор стоял на платформе возле цилиндра. база и закидывала рычаги клапана на каждый ход.

Популярная легенда гласит, что мальчики, выполняющие эту утомительную задачу изобрел автоматический клапан, натянув тросы и рычаги для цель.

Книга Томас Ньюкомен, Предыстория пара Двигатель убедительно развеивает это представление и дает детали автоматических клапанов, разработанных Ньюкоменом и его сотрудником Джон Колли.Для получения дополнительной информации о движке Ньюкомена я настоятельно рекомендую этот книга. Я надеюсь когда-нибудь проиллюстрировать автоматические клапаны.

Атмосферный двигатель мощностью

Вт

Внизу котел для двигателя. Котел находится за двигателем; в кирпичная колонна слева от котла — основная опорная колонна; стена справа на фото стена на фото поршня (вверху слева) с подвесные инструменты.

Этот насос мощностью 1796 Вт очень похож на рисунок ниже.Основное отличие двигателя в музее от эскиза — расположение конденсатора. В музее конденсатор находится на стороне насоса основной опорной колонны, а не на стороне парового поршня. Однако принципы работы парового поршня такие же.

Обратите внимание, что рисунок справа перевернут относительно фотографии выше. Как и двигатель Ньюкомена, этот цилиндр работает только при движении вниз парового поршня; двигатель полагается на вес стороны насоса, чтобы наклонить балку так, чтобы паровой поршень поднялся.Обратите внимание, что цепи соединяют шток поршня и балку. Пар не может подтолкнуть балку вверх. Скорее, поднимающаяся балка тянет вверх по поршню.

Паровой поршень / цилиндр заметно сложнее, чем у Ньюкомена. Во-первых, обратите внимание, что верхняя часть парового цилиндра герметична. Пар будет находиться над поршнем при атмосферном давлении во время хода как вверх, так и вниз. Пар будет находиться под поршнем при ходе вверх и под вакуумом при ходе вниз.Эти шаги более подробно описаны ниже.

Поршень имеет «рубашку». Это вторая оболочка вокруг главного цилиндра. В этой рубашке можно было удерживать пар, чтобы цилиндр всегда оставался горячим.

Обратите внимание, что водяной насос конденсатора подает холодную воду (вероятно, из шахты) в большой колодец, чтобы конденсатор оставался холодным. Воздушный насос (как его называет Ватт) служит для откачки конденсата и любого неконденсируемого газа из конденсатора х . Выход воздушного насоса и находится в меньшей камере, отдельной от колодца с холодной водой.Эта камера заполняется горячим конденсатом от воздушного насоса по к . Эта горячая вода подается обратно в котел с помощью насоса питательной воды котла.

Шаг 1 — ход парового поршня вверх.

Вес со стороны насоса тянет балку вниз слева. (На некоторых двигателях дополнительный вес добавляется к насосной стороне балки, чтобы гарантировать, что она тяжелее, чем сторона пара). Это действие подтягивает паровой поршень. Клапаны c, e, f находятся в паропроводе слева от парового цилиндра сверху вниз соответственно.На шаге 1 закрываются c и f , а клапан e открыт. Пар сверху поршня проходит через трубу o слева и попадает в нижнюю часть поршня.

Обратите внимание, что водяной насос конденсатора и насосы питательной воды выглядят как тип B на странице описания насоса (за исключением впускного отверстия внизу), и они будут заполняться на этом этапе, когда штоки насоса опускаются. Шток воздушного насоса поднимется, выталкивая свое содержимое на этом этапе и одновременно создавая вакуум в конденсаторе и удаляя любую жидкость.Обратите внимание, что воздушный насос явно относится к типу B на странице описания насоса. Между воздушным насосом и конденсатором есть обратный клапан, а в поршне просверливают обратные клапаны сверху. В верхней части хода парового поршня штифты n на штоке воздушного насоса приводят в действие три рычага m для изменения положения клапана.

Шаг 2 — ход парового поршня вниз

Клапан e закрыт, клапаны c и f открыты.В этом положении клапана верхняя поршневая камера открыта для котла, а нижняя поршневая камера открыта для конденсатора. Это рабочий ход. Давление в котле примерно атмосферное, в конденсаторе вакуум. Пар из-под поршня устремляется в конденсатор. Пар конденсируется, поддерживая вакуум. Дополнительный конденсат впускается в конденсатор с помощью струи через отверстие сбоку конденсатора (можно увидеть, как регулирующий стержень для струи начинается между клапанами e и f и стекает вниз к немаркированному белому ящику на корпусе. сторона конденсатора).Поршень втягивается вакуумом вниз, заполняя пространство над поршнем паром, отбираемым из котла. Во время хода поршень остается горячим.

На этом этапе штоки насоса питательной воды и водяного насоса конденсатора поднимаются, вытесняя из них содержимое насоса и одновременно всасывая больше жидкости в корпус насоса. Шток воздушного насоса опускается, позволяя поршню проваливаться через конденсат и воздух, попадающий в корпус цилиндра во время движения вверх. (Обратите внимание, что обычно вода содержит растворенное количество воздуха, и этот воздух входит в поршень и должен быть удален).В конце хода вниз несколько различных штифтов n на штоке воздушного насоса приводят в действие рычаги m и клапаны c, e, f снова переключаются, позволяя двигателю повторить ход вверх. Жиклер конденсатора также закрыт.

BBC — Девон — Откройте для себя Девон

Томас Ньюкомен родился в Дартмуте в 1663 году и внес значительный вклад в промышленную революцию, создав атмосферный двигатель.

К 1685 году Ньюкомен стал торговцем скобяными изделиями в своем родном городе.

Некоторыми из его крупнейших клиентов были владельцы шахт в Корнуолле, которые столкнулись со значительными трудностями из-за затопления, поскольку шахты становились все глубже.

Стандартные методы, используемые для удаления воды — ручное откачивание или команды лошадей, тянущих ведра на веревке, — были медленными и дорогими, и они искали альтернативу.

В 1712 году Ньюкомен изобрел первый в мире успешный атмосферный паровой двигатель.

Двигатель перекачивает воду с помощью вакуума, создаваемого конденсированным паром.

Он стал важным методом слива воды из глубоких шахт и, следовательно, был жизненно важным компонентом промышленной революции в Великобритании.

Изобретение Ньюкомена позволило развести шахты на большие глубины, чем это было ранее экономически возможно, и таким образом помогло добыть уголь, железо и другие металлы, которые были жизненно важны для развития промышленности.

Атмосферный двигатель с некоторыми основаниями может претендовать на звание самого важного изобретения промышленной революции.

Newcomen Engine

Хотя его КПД составлял всего один процент, это было дешевле, чем использование лошадей для приведения в действие насоса.

Первый рабочий двигатель Newcomen был установлен на угольной шахте в замке Дадли в Стаффордшире в 1712 году.

У него был цилиндр диаметром 21 дюйм и длиной почти восемь футов, и он работал со скоростью 12 движений в минуту, поднимая 10 галлонов воды. с глубины 156 футов.

Двигатели были прочными и надежными, работали днем ​​и ночью, что сделало их очень успешными.

К моменту смерти Томаса Ньюкомена в 1729 году в Великобритании и по всей Европе работало не менее 100 его двигателей.

Они использовались на протяжении 18 века и по-прежнему имели влияние в 20 веке.

Один двигатель в Pentich все еще работал 127 лет после того, как он был впервые установлен.

Однако Ньюкомен не умер богатым человеком. Он не получил большого признания за свое изобретение, большая часть внимания пришлась на Джеймса Ватта, который усовершенствовал идею Ньюкомена.

Этот принцип был использован в следующем столетии для создания «Атмосферной железной дороги», где поезд двигался по линиям, приводимый в движение перепадом давления, создаваемым в трубе, соединенной с паровыми машинами вдоль маршрута.

Анимированная иллюстрация любезно предоставлена ​​Обществом Ньюкоменов США.

Томас Ньюкомен и паровой двигатель

Атмосферный двигатель Thomas Newcomen

26 (а может быть, 24) 1664 года родился английский изобретатель Томас Ньюкомен , который создал первую практическую паровую машину для перекачивания воды — паровую машину Ньюкомена.

Паровые двигатели

Как мы знаем из предыдущей статьи о Джеймсе Ватте и революции Steam Age [5], Ватт был первым, кто усовершенствовал двигатель Ньюкомена в 18-19 веках. Поскольку знания о силе работы с паром существовали некоторое время, можно предположить, что Ньюкомен не был первым, кто придумал идею создания парового двигателя. И действительно, предыдущими инженерами, работавшими над подобным двигателем, были, например, итальянский физик Джамбаттиста делла Порта около 1600 года и, что более важно, французский физик Дени Папен в конце 17 века и английский новатор Томас Савери.[6] Папен сконструировал модельную конструкцию цилиндра и поршня, в которой пар пропускался под поршень, чтобы двигать его вверх. [1] Савери запатентовал свою идею использования вакуума для забора воды в 1698 году. Он создал самый эффективный двигатель, но трубы часто рвались, и сила, доступная для подачи и подъема воды в сосуды, была очень ограниченной.

Обезвоживание шахт

Что касается самого Томаса Ньюкомена, почему он был так мотивирован построить паровой двигатель, выкачивающий воду из шахт? Ньюкомен родился в Дартмуте, Девон, в начале 1660-х годов.Он зарекомендовал себя как хорошо известный торговец скобяными изделиями, и к его большой клиентской базе принадлежало несколько владельцев шахт. Продвижение этих шахт на все большие глубины потребовало создания эффективных машин для откачки проникающих грунтовых вод. В то время рабочие постоянно убирали воду ведрами, лошадьми и веревками, что было слишком медленно и дорого. Начиная с XIV века в горной промышленности применялись специальные водоподъемные машины. Вначале эти машины приводились в движение силой человеческих мускулов, позже — лошадьми с помощью конных пушек.

Двигатель Newcomen

Обычные двигатели того времени использовали конденсированный пар для создания вакуума, однако двигатель Томаса Сэвери использовал вакуум для подъема воды. Когда ему предложили создать систему против затопления мин, он сразу же начал экспериментировать, на что ушло почти целое десятилетие. Ньюкомен объединил преимущества предыдущих двигателей, особенно устройств Савери и Папина, и добавил свой собственный, создав двигатель, развивающий пять лошадиных сил.Его машина использовала впрыск воды для охлаждения и конденсации водяного пара в цилиндре. Это создавало вакуум в камере цилиндра, так что давление воздуха, действующее на поршень извне, или нормальное давление внешнего воздуха толкало его обратно в цилиндр. Машины, использовавшиеся до этого, просто ждали конденсации, пока объемное содержимое камеры цилиндра не остынет само по себе за счет материала поршня и цилиндра в качестве проводника тепла — из-за более холодного внешнего воздуха — изобретение Ньюкомена, таким образом, позволило значительно увеличить количество циклов поршня.

Партнерство с Savery

Первая машина Newcomen была установлена ​​в угольной шахте Стаффордшира в 1712 году. Она работала без коленчатого вала и маховика через балансир на насосах, которые должны были приводиться в действие. Связь поршня с балансиром осуществлялась цепью. Эффективность машины составляла всего 0,5 процента. Новый двигатель, самый эффективный на то время, собирался коммерциализировать его идею, но должен был привлечь Савери к партнерству, поскольку он использовал некоторые из своих запатентованных технологий.Двигатель Ньюкомена получил широкое распространение, но он получил лишь небольшую прибыль, и после того, как улучшенная машина Ватта была распространена, двигатели Ньюкомена с годами становились все более редкими. Однако Ньюкомен был первым, кто создал успешный паровой двигатель, выкачивающий воду из опасных умов и установивший важные стандарты для инженерной мысли будущего во время промышленной революции.

Поздняя жизнь Ньюкомена

О дальнейшей жизни Ньюкомена известно сравнительно немного. После 1715 года работа с двигателем велась через некорпоративную компанию « владельцев изобретения для подъема воды с помощью огня ».Это общество сформировало компанию, которая имела монополию на поставку лекарств для ВМФ, обеспечивая тесную связь с Savery. Ньюкомен умер в доме Валлина в 1729 году. К 1733 году Ньюкомен и другие компании установили около 125 двигателей Ньюкомена, работающих по патенту Савери, в большинстве важных горнодобывающих районов Британии и на Европейском континенте: осушение угольных шахт в Черной стране. , Уорикшир и близ Ньюкасл-апон-Тайн; на оловянных и медных рудниках в Корнуолле; и в свинцовых рудниках во Флинтшире и Дербишире, среди других мест.

Newcomen против Watt

Двигатель Ньюкомена отнюдь не был эффективным механизмом, хотя, вероятно, он был настолько сложен, насколько могли поддерживать инженерные и материальные технологии начала 18 века. При конденсации пара терялось много тепла, так как это охлаждало цилиндр. Это не имело особого значения для шахты, где имелся малодоступный малодоступный уголь (слабина), но значительно увеличивало затраты на добычу там, где уголь был недоступен. Двигатель Ньюкомена был постепенно заменен после 1775 года в регионах, где уголь был дорогим, на усовершенствованную конструкцию, изобретенную Джеймсом Ваттом, в которой пар конденсировался в отдельном конденсаторе.Несмотря на усовершенствования Ватта, Common Engines (как они тогда назывались) продолжали использоваться в течение значительного времени, и даже в период действия патента Watt было построено гораздо больше двигателей Newcomen, чем Watt, поскольку они были дешевле и менее сложны. Из более чем 2200 двигателей, построенных в 18 веке, только около 450 были ваттными двигателями.

Ссылки и дополнительная литература:

  • [1] Клоостер, Джон У. (2009). Иконы изобретательства: создатели современного мира от Гутенберга до Гейтса.Иконы на изобретения: 25 — 52
  • [2] Томас Ньюкомен в Britannica Online
  • [3] Общество Ньюкоменов
  • [4] Паровые двигатели Мэтью Бултона и Джеймса Ватта, SciHi Blog, 17 августа 2017 г.
  • [5] Джеймс Ватт и революция в эпоху Steam, SciHi Blog, 5 января 2018 г.
  • [6] Денис Папин и скороварка, SciHi Blog, 22 августа 2015 г.
  • [7] «Ньюкомен, Томас». Национальный биографический словарь . Лондон: Smith, Elder & Co.1885–1900 гг.
  • [8] Томас Ньюкомен, Викиданные
  • [9] Хронология развития технологии Steam Age, через DBpedia и Wikidata

Newcomen атмосферный двигатель | Коллекция Музея науки

Двигатель Newcomen, построенный Фрэнсисом Томпсоном из Ашовера около Честерфилда в 1791 году. Восстановленный в доме, построенном из материалов, взятых из машинного отделения в Пентрихе, Дербишир, где он работал в последний раз.

Томас Ньюкомен был первым человеком, который разработал практичный паровой двигатель, и с его успехом стал доступен искусственный источник огромной энергии, который заменил неопределенную силу ветра, воды и животных.Его изобретение больше, чем любое другое, превратило неуклонный прогресс промышленного прогресса в промышленную революцию, сделав возможным осушение глубоких шахт и полную эксплуатацию минеральных богатств Западной Европы. В эпоху без станков и надежных металлов Ньюкомен преуспел, потому что он понимал, что ему нужно создать двигатель, исходя из доступных материалов и навыков. Его двигатели были построены как дома, их цилиндры были отлиты создателями пушек, а их котлы, как котлы, производили пар с давлением чуть выше атмосферного.

Пар конденсировался внутри перевернутого цилиндра, создавая таким образом частичный вакуум, и именно давление атмосферы заставляло поршень опускаться и через качающуюся балку поднимало тяжелые насосные штоки, висящие внутри шахты. Таким образом, цилиндр подвергался внешнему давлению и возможность его разрыва была исключена.

Теория двигателя Ньюкомена вытекает непосредственно из экспериментов ученых семнадцатого века.Его строительство зависело от более старых навыков плотника, каменщика, кузнеца и других. Первый двигатель был установлен недалеко от Дадли в 1712 году. Двигатель Музея науки является поздним примером, что можно увидеть по использованию чугуна для балки, ранее сделанной из дерева с деталями из кованого железа.

»Паровоз Newcomen

Настоящий двигатель Ньюкомена из 1760

На следующих фотографиях изображен самый старый из сохранившихся двигателей Ньюкомена.Этот двигатель, известный как Fairbottom Bobs, использовался для слива воды из угольных карьеров Каннел недалеко от реки Медлок, примерно в полумиле от Парк-Бридж, Эштон-андер-Лайн, в Англии. Название возникло из-за покачивания деревянной балки. Двигатель, построенный в 1760 году, использовался до 1834 года. Двигатели Ньюкомена впервые появились около 1712 года, поэтому этот конкретный двигатель представляет собой «усовершенствованную» конструкцию, включающую, например, подачу воды в котел (для поддержания его доливки водой), вспомогательный насос. чтобы бачок постоянно был наполнен, и водяной затвор в верхней части цилиндра.

На этой фотографии, сделанной в 1880-х годах, показан двигатель в том виде, в котором он был установлен, но уже находился в состоянии разрушения, так как он не использовался в течение пятидесяти лет. Эта фотография была скопирована с участка Эштон-андер-Лайн на северо-западе Англии, где находился оригинальный двигатель. К 20-м годам прошлого века двигатель был запущен и пришел в крайне плохое состояние. Он был куплен Генри Фордом в 1929 году и привезен в Америку, где сегодня находится в музее Генри Форда в Дирборне, штат Мичиган, и выставлен вместе с другими машинами, которые помогли добиться перемен.Общая выходная мощность этого двигателя составляет примерно 20 лошадиных сил. Двигатель работал со скоростью примерно 14 тактов в минуту, имел диаметр цилиндра 28 дюймов и ход поршня 72 дюйма.

Посетитель этого места (Ричард Холлидей), живущий в этом районе, сказал мне, что глубина шахты составляет около 200 футов. Он добывал шахты Каннел, которые были частью группы угольных шахт Фэрботтома (Мэри, Парк и, возможно, шахта Стаббса). Бобс входил в группу шахт Фэйрботтома, в которую входили шахты Фэрботтом / мостовая яма / коперы (позже лесной парк) и карьер Бардсли … все это были угольные шахты в средних угольных месторождениях, единственная, кто выжил в 20-м веке, был лесной шахтой который закрылся в 1957 году и имел глубину 510 ярдов.Сегодня (2008 г.) местность изображена ниже (Фото Ричарда). Ясно показаны 2 вала с заглушками и основание дымохода.

Можно предположить, что Fairbottom Bobs был двухступенчатым насосом из-за расположения угольных пластов — шахты будут перекачиваться в домик в шахте Park / Stubbs в первом подъемнике, а затем на поверхность во втором подъемнике, как Fairbottom был самым нижним и последним пластом, который должен был обрабатываться в этом районе.