Атмосферный двигатель дизельного и бензинового типа, характеристики

Содержание

• 1 Принцип работы атмосферного ДВС
• 2 Конструктивные особенности атмосферного двигателя
  • 2.1 Непосредственный впрыск
  • 2.2 Фазовращатель
  • 2.3 Впускной коллектор с изменяемой геометрией
• 3 Достоинства и недостатки атмосферного двигателя
• 4 Выводы

По типам двигатели автомобиля делится на атмосферные и турбированные. По части дизельных моторов, их абсолютное большинство оснащено турбинами, чего не сказать о бензиновых. Хотя тенденция наддува бензинового мотора растет, в СНГ к таким агрегатам относятся скептически. Название «атмосферный двигатель» говорит само за себя: давление воздуха, попадающего во впускной коллектор, равно атмосферному давлению.

Принцип работы атмосферного ДВС

Работа двигателя внутреннего сгорания основана на эффективном смесеобразовании и горении, следствие чего образуется механическая энергия в виде крутящего момента, передаваемого на колеса.

Топливно-воздушная смесь представляет собой смесь бензина или дизеля и воздуха. Эталонным соотношением является 1:14,7, то есть на 1 литр топлива приходится 14,7 килограмм воздуха.

Принцип работы атмосферного двигателя: воздух, поступающий во впускной коллектор, затягивается в цилиндры, а роль насоса играет поршень. Благодаря достаточной компрессии поршень при движении вниз всасывает воздух в требуемом количестве.

Конструктивные особенности атмосферного двигателя

Атмосферный дизельный или бензиновый двигатель, в силу невозможности затягивать больше воздуха, имеет слишком ограниченный порог увеличения мощности. Из-за того, что крутящий момент достигается ближе к максимальным оборотам, а диапазон момента слишком короток, это создает дискомфорт при движении в виде недостаточной тяги на малых и средних оборотах.

Автомобильные инженеры нашли выход благодаря следующим изобретениям:

Непосредственный впрыск

Топливо подается непосредственно в цилиндры под давлением 3 атмосферы. Смешивание воздуха и топлива происходит в цилиндре, что дает и топливную экономичность и прирост в мощности.

Фазовращатель

Чтобы крутящий момент смещался по ходу роста оборотов двигателя, были внедрены фазовращатели. Принцип работы состоит в следующем: при повышении оборотов коленвала возрастает давление в масляной системе, а под давлением масло давит на шестерни фазовращателя, смещая фазу.

Как итог – диапазон крутящего момента становится шире, а разгон – без провалов.

Впускной коллектор с изменяемой геометрией

Принцип работы заключается в изменении геометрии впускных каналов, а именно – их длины. Для малых оборотов воздух движется по длинной траектории, а в режиме средних и максимальных оборотов – по короткой.

Подобная конструкция позволяет достигать максимального крутящего момента с малых оборотов, обеспечивая плавное изменение момента.

Достоинства и недостатки атмосферного двигателя

Достоинства:

• простая конструкция, если сравнивать с турбированным,
• невысокая стоимость обслуживания и ремонта,
• возможность самостоятельного ремонта,
• относительная неприхотливость к качеству топлива,
• ресурс двигателя от 250 000 км в силу низкой форсировки.

Недостатки:

• большой расход топлива,
• ограничение по повышению мощности без потери эластичности мотора и его ресурса,
• низкий КПД,
• внедрение сложных узлов для «выравнивания» полки крутящего момента, что сказывается на дальнейшей стоимости в обслуживании и ремонте негативно.

Выводы

Бензиновый и дизельный атмосферный двигатель – идеальный агрегат с точки зрения надежности и ресурса. В силу отсутствия сложной конструктивной начинки его можно самостоятельно ремонтировать и обслуживать. Не составляет труда подружить такой мотор с газом для экономии на расходе топлива.

Однако атмосферник слишком ограничен в возможностях повышения мощности без вреда системе и комфорту передвижения. Также повышение мощности в его случае прямо пропорционально увеличению расхода топлива. По этим причинам в новых автомобилях все больше внедряется турбина.

Атмосферные и турбированные двигатели — устройство, принцип работы, преимущества и недостатки

В современном автомобилестроении существует множество различных типов двигателей, которые подразделяются по различным критериям (типу топлива, принципу работы, устройству и т. д.). Бывают бензиновые и дизельные силовые агрегаты, рядные и V-образные, поршневые и роторные и т.п. Существует и разделение моторов на атмосферные и турбированные, причем количество автомобилей с каждым из этих типов агрегатов под капотом примерно одинаково. В сегодняшней статье мы рассмотрим основы их функционирования, а также преимущества и недостатки эксплуатации.

Устройство атмосферных двигателей

Схема элементов атмосферных двигателей имеет чрезвычайно сложное устройство. Для этого типа моторов характерна подача топлива, не имеющая каких-либо сопротивлений, что заставило конструкторов подвергнуть коллектор серьезным техническим доработкам. Тонким настройкам подвергают и распределительные валы. Они должны обеспечивать своевременное открытие и закрытие впускных клапанов. Для увеличения выходной мощности атмосферных двигателей применяется увеличение хода поршней, их количества, а также больший размер цилиндров. Силовые агрегаты подобного типа, изготовленные для легковых авто, могут иметь как рядное расположение поршневой зоны, так и V-образное, а количество их цилиндров может варьироваться от 3 до 16. Существуют варианты и с 18-24 «горшками», но они конструируются для мощной автомобильной спецтехники.

Преимущества применения атмосферных моторов

Главным преимуществом атмосферных двигателей является их надежность и неприхотливость. Функциональный ресурс таких моторов практически не зависит ни от условий эксплуатации, ни от качества заливаемого топлива, позволяя им стать идеальным вариантом для российской эксплуатации. С наличием сезонных перепадов температуры ежегодно сталкиваются практически все водители, а качество бензина и дизтоплива, продаваемого на отечественных заправочных станциях, достаточно низкое из-за применения большого количества присадок.

Вторым «плюсом» «атмосферников» является наличие запаса мощности, имеющегося в диапазоне любых оборотов. Моторы данного типа молниеносно реагируют на нажатие педали газа, а раскручиваться до максимального числа оборотов атмосферные агрегаты способны максимально эффективно.

Недостатки атмосферных двигателей

Основным недостатком «атмосферников» считается их «прожорливость». К сожалению, уровень топливного потребления у «атмосферников» достаточно высокий, а чем выше мощность двигателя, тем большее количество горючего он потребляет.

Второй «минус» является прямым следствием первого: чем больше топлива потребляет мотор, тем большее количество вредных выбросов он выделяет. Это негативное качество становится особенно актуальным вследствие вступления в силу с 2016 года чрезвычайно жестких экологических норм в странах Евросоюза. Производители будут сводить количество загрязняющих веществ к минимуму, что, несомненно, скажется на количестве выпускаемых автомобилей, в оснащении которых будут атмосферные агрегаты.

Третьим недостатком считается общее принципиальное устаревание конструкции «атмосферников». Определенные инновации, конечно, внедряются, однако функциональная основа подобных моторов остается неизменной.

Устройство турбированных агрегатов

Принцип работы турбированных двигателей схож с основами функционирования атмосферных двигателей с той разницей, что по желанию водитель может увеличивать количество подаваемого внутрь него воздуха, нагнетая давление за счет интенсивности работы турбины. Чем больший объем воздуха будет задействоваться, тем большим количеством топлива он будет дополняться. Это позволяет дать весьма ощутимый прирост мощности.
 

Одной из разновидностей турбированных силовых агрегатов являются моторы, дополненные механическим нагнетателем, работающим от маховика коленвала. Чем выше обороты двигателя, тем интенсивнее работает нагнетатель. Подобные системы эффективны лишь на ДВС увеличенного объема. Моторы классических размеров дополняются обычной электронной турбиной.

Плюсы и минусы турбированных двигателей

Основное преимущество турбированных силовых агрегатов состоит в увеличенной мощности, достигаемой при минимальном рабочем объеме. Так двигатель, имеющий всего 1,2 литра, при наличии турбины вполне способен выдавать более 120 лошадей. Согласитесь, подобная отдача может считаться великолепной.

Вторым важным положительным качеством является их экономичность. Турбирующая установка включается в работу лишь тогда, когда мотор работает на высоких оборотах. При малой интенсивности турбина практически не задействуется, позволяя значительно сэкономить на горючем.

К сожалению, силовые агрегаты, дополненные турбиной, имеют максимально сложное устройство, а их рабочий ресурс значительно более низкий, нежели у их атмосферных «собратьев». Работа в высоком диапазоне температур сокращает жизнь турбине, а повышенные нагрузки самому агрегату.

Турбированные моторы крайне требовательны к качеству применяемого топлива. Производители рекомендуют применять лишь горючее максимальной степени очистки, которое не только очень дорогое, но и найти его в нашей стране практически нереально.

Третьим «минусом» является наличие турбоямы. Нажав на педаль акселератора, водитель не получает мгновенного мощностного прироста. Он наступает только спустя несколько десятых секунды. В городе это неприятное явление практически незаметно, но на трассе оно очень критично, особенно при выполнении обгона.

Что же в итоге?

В конце статьи скажем, что и у атмосферных моторов, и у турбированных есть как свои положительные, так и отрицательные стороны. Однозначно сказать какой из них лучше практически невозможно. При выборе автомобиля водителю необходимо взвесить все «за» и «против» и лишь после этого, основываясь на индивидуальных критериях, отдать предпочтение конкретному варианту.

Атмосферный двигатель Ньюкомена

Наука и технологии
2 мин чтения

Изучите наши коллекции

Назад

Посетители галереи Scotland Transformed в Национальном музее Шотландии не могут пройти мимо мощного двигателя Ньюкомена. Возвышаясь на 9,5 м, он образует центральную часть галереи, рассказывающей историю Шотландии с 18 по 19 века, от Союза 1707 года до промышленной революции.

Файл фактов Newcomen Engine

Дата

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

Сделано в

Falkirk, Scotland

, сделанные за

9000 2

. по проекту Томаса Ньюкомена (1664-1729)

Изготовлено из

Чугун, дерево

Размеры

Высота 9,5 м, длина 9,5 м, ширина 45 м

Вес

20 Тонн

Приобретен

Одарены Burgh of Kilmarnock

. Шотландия

Знаете ли вы?

Томас Ньюкомен изобрел первую паровую машину в 1712 году.

Как работает машина Ньюкомена?

В его двигателе использовался поршень, работающий внутри цилиндра с открытым верхом. Поршень соединен цепями с качающейся балкой. На другом конце балка соединена с насосами в шахте с помощью штока. При внешнем ходе цилиндр наполняется паром из котла, а затем в цилиндр впрыскивается холодная вода, чтобы превратить пар обратно в воду и создать вакуум (когда вода превращается в пар, она расширяется в 1500 раз, поэтому содержащийся объем пар, сконденсировавшись обратно в воду, создаст вакуум). Затем вакуум тянет поршень вниз и через качающуюся балку поднимает поршень водяного насоса.

На схеме показан этот принцип в действии. Пар показан розовым, а вода синим. Клапаны перемещаются из закрытого (красный) в открытый (зеленый).

Узнать больше

• Общество Ньюкомен

Больше похоже на это

• Большая галерея, Коллекционирование историй и Окно в мир

• Галереи науки и техники

• Сообщения в блоге о нашей коллекции науки и техники

• Двигатель Boulton & Watt

Теги

• История
• Наука и техника

термодинамика — Как работает атмосферный паровой двигатель?

спросил 2 года 11 месяцев назад

Изменено 2 года, 11 месяцев назад

Просмотрено 115 раз

$\begingroup$

Всем привет и с Днем Благодарения!

Первым работоспособным паровым двигателем был атмосферный двигатель Ньюкомена (https://en. wikipedia.org/wiki/Newcomen_atmospheric_engine). Это работало следующим образом: пар заполнял камеру с поршнем внутри. В эту камеру впрыскивалась холодная вода, в результате чего пар конденсировался, создавая частичный вакуум. Давление атмосферы (отсюда и «атмосферный двигатель») будет толкать поршень вниз, поднимая воду.

Однако, когда я изучал термодинамику, я узнал, что свободное расширение газа против вакуума (даже когда между ними находится поршень) не работает. Может ли кто-нибудь помочь примирить мою интуицию здесь? Потому что двигатель Ньюкомена, несмотря на то, что газ (атмосфера) давит на поршень, находящийся в контакте с вакуумом, безусловно, выполняет работу!

Большое спасибо!

• термодинамика
• вакуум
• газ

$\endgroup$

$\begingroup$

Ответ кроется в точных словах «свободное расширение против вакуума».

В атмосферной паровой машине расширение не свободное — оно нагружено силой движения двигателя и нагрузкой двигателя.