Двигатель для чего нужен

Убей двигатель – спаси планету?

Кажется, в автомобильной промышленности началась эпоха охоты на ведьм, а главным источником проблем и неурожая на этот раз оказался двигатель внутреннего сгорания. Тот самый ДВС, который верой и правдой служил нам больше ста лет. Двигателям отрезают цилиндры, затыкают рот турбинами и уменьшают их до размеров пылесоса, а вскоре обещают расквитаться с ними окончательно. Но что с ними не так?

Почему ДВС до сих пор не нашли альтернативы?

Двигателю внутреннего сгорания за последнюю сотню лет было предложено множество альтернатив. Паровые моторы и электромобили на заре автомобилизма не смогли предложить такую же простоту и удобство использования. Другие идеи рождались на энтузиазме компаний производителей и инвесторов-мечтателей – вроде роторно-лопастного мотора, который собирались ставить на ё-мобиль, или оппозитного агрегата со встречными поршнями (в него десятки миллионов долларов вложил даже Билл Гейтс), но в итоге оказались слишком эксцентричными и нежизнеспособными.

В конечном итоге, задача любого силового агрегата – преобразование энергии (не важно, тепловой или электрической) в механическую работу, но ни один тип двигателя пока так и не смог сделать это лучше по совокупности качеств. Газотурбинные и роторные двигатели имели больше всего шансов подвинуть поршневой мотор с его пьедестала, но оказались лучше не по общему балансу качеств, а лишь в определенных областях.

Но почему постоянно уменьшается объем? Где 5-литровые моторы? Где романтика?

Как и в живописи, в конструировании двигателей есть свои законы совершенства. Правильный объем цилиндра должен быть не меньше 200 и не более 600 кубических сантиметров, а идеальных характеристик, в теории, можно добиться с объемом цилиндра в пол-литра. Вот почему все свежие моторы V6 делают объемом три литра, а новые V8 – 4.0.

Если делать объем цилиндра сильно больше, то эффективно сжечь топливо будет сложнее, как и добиться одинаковой работы каждого цилиндра.

Зато большой литраж позволяет буквально залить мотор бензином и получить ну очень много мощности – грубое и простое решение, которое во все времена любили американцы. Внутри маленькой камеры сгорания, напротив, много топлива не сожжешь – отдача невелика, а неидеальное соотношение объема и площади стенок цилиндра, через которые бестолково рассеивается тепло, приводит к низкой термической эффективности.

Ну ладно, с многолитровыми толстяками все понятно. Но куда деваются V8, V10, V12?

Работу стройного оркестра из 12 цилиндров куда проще сделать гладкой и сбалансированной, чем настроить квартет из четырех бубнящих по очереди поршней. Поэтому V12 так любят ставить в представительские машины – помните все эти истории с монетами, которые стоят ребром на работающем моторе, и часами, тикающими громче двигателя?

В спортивных моторах 12 маленьких поршней будут легче, чем 8 больших, поэтому такая компоновка, в теории, позволяет добиться более высоких оборотов.

Впрочем, главное достоинство спортивных двигателей V12 сегодня – это не столько отдача (ведь ее можно добиться и более простыми способами), сколько фантастический звук и механическое обаяние. Проблема в том, что многоцилиндровые моторы теряют слишком много энергии на трение. Ведь каждый дополнительный цилиндр – это дополнительные поршни, шатуны, клапаны, подшипники. И литры масла, которым все это нужно смазывать.

Пока престижный шильдик на моторе важнее расхода топлива, это работает, а когда государство требует от тебя уложиться в строгие нормы экологии… В общем, Volkswagen Passat с W8 мы больше не увидим. Никогда.

А что с атмосферниками? Ведь турбомоторы даже не звучат!

Представьте, себе кэшбек на карту после покупок в магазине – легкие деньги, которые вы не зарабатывали, на которые не тратили свои силы и энергию. Турбонаддув – примерно из той же оперы. С инженерной точки зрения это целый комплекс технических и экономических сложностей: турбина дорого стоит, ее – в идеале – надо расположить как можно ближе к камере сгорания, одна ее половина «холодная», а вторая раскалена и выделяет очень много тепла, нагревая все вокруг.

Но преимущество турбонаддува перекрывает все недостатки – он поднимает мощность мотора, не отнимая у него лишних лошадиных сил. То есть, дополнительная энергия вам достается практически даром. Никакой романтики – только трезвый рациональный расчет. Могут ли от этого удержаться инженеры?

Ладно турбина, но все двигатели постепенно становятся похожи друг на друга, как близнецы-братья!

Перед каждым инженером стоит целый комплекс факторов, которые он вынужден учитывать при проектировании: от планируемой стоимости автомобиля до его прямого назначения. Но есть и чисто инженерные причины, которые постепенно убивают привычные в прошлом технические решения. Любой инженер знает, что оппозитник обойдется дороже в производстве и обслуживании, что 12-цилиндровый рядный мотор просто не влезет под капот небольшой машины, что компрессор забирает мощность у мотора, а турбина – нет, и что двигатели V4 фантастически компактны, но плохо сбалансированы: четыре попеременно работающих «горшка» раскачивают мотор в разные стороны, как молодожены кровать в гостиничном номере.

Поэтому не стоит удивляться, что современные моторы, находясь на пике своего исторического и механического развития, становятся все более похожими друг на друга и постепенно приходят к единому знаменателю – все чаще, к рядному четырехцилиндровому турбодвигателю. Он дешев, экономичен, относительно прост в обслуживании и при этом компактен и неплохо сбалансирован. Звучит, конечно, чаще всего ужасно, но об этом инженеры и маркетологи вспоминают в последнюю очередь.

А чем так провинился дизель, что на него спустили всех собак?

Перед выборами в Германии считалось, что главной темой дебатов станут беженцы и… дизельные двигатели. Представьте себе, какое значение придается этой проблеме! А ведь казалось бы – чем меньше сжигаешь топлива, тем меньше углекислого газа и прочих продуктов горения попадает в атмосферу? Но с дизелем все сложнее. Работая на обедненной смеси, дизель выбрасывает больше оксидов азота, а также крупные частицы химических соединений, которые вызывают у людей проблемы со здоровьем, аллергии и раковые заболевания.

Топливная смесь в бензиновых моторах лучше сбалансирована, а частицы в выхлопных газах таких двигателей настолько микроскопические, что не представляют особой опасности, поэтому очистить такой выхлоп до приемлемых значений гораздо проще. Вы же замечали, что большинство современных гибридов тоже работают на бензине – с двигателем на солярке такая связка получается слишком дорогой в производстве.

Впрочем, окончательно убьет дизель не бензиновый мотор, а аккумулятор – когда он сможет хранить достаточное количество энергии. А пока же с заправленным под пробку баком не поспорит никакая Tesla.

Что такое ДВС в автомобиле?

Двигатель внутреннего сгорания в автомобилях – это самая главная составляющая. Если бы ДВС не был изобретен, тогда бы отрасль автомобилестроения, скорее всего, остановилась бы на колесе и не развилась дальше до современных масштабов. Двигатель сделал настоящую революцию. Давайте поговорим о том, что такое ДВС, о его истории, устройстве и принципе действия.

Первые попытки к созданию агрегата, подобного двигателю внутреннего сгорания, начались в 18 веке. Многие изобретатели со всего мира долго пытались создать механизм, в котором бы энергия от сгорания топлива могла бы превращаться в механическую.

Первый двигатель

Первыми о том, что такое ДВС и как его построить, задумались братья Ньепс из Франции. Они изобрели и собрали устройство, которое назвали «пирэолофор». Топливом в данном моторе выступала угольная пыль, но при всей эффективности данный механизм не получил особого признания в науке и остался только в виде чертежей. «Пирэолофор» имел очень несовершенную конструкцию. Он отличался высокими рабочими температурами и огромным расходом топлива при относительно низкой эффективности. Также этот агрегат потреблял много масла. Но уже тогда данный двигатель устанавливался на первые, еще не совершенные трехколесные машины.

Вторая попытка

В 1864 году Зигфрид Маркус, который занимался различными изобретениями, показал миру первый одноцилиндровый карбюраторный мотор.

Двухцилиндровый мотор Брайтона

В 1873 году инженер Джордж Брайтон на основе уже существующих разработок создал двухцилиндровый ДВС. В самом начале мотор функционировал на керосине, а затем его перевели на бензин. Среди недостатков этого аппарата выделяли слишком крупные размеры.

Двигатель Отто

В 1876 году был сделан большой шаг в истории ДВС. Николас Отто сумел создать технически сложный агрегат, который максимально эффективно преобразовывал энергию сгорания нефтепродуктов в механическую энергию. В 1883 году французский инженер Деламар создает мотор, где в качестве топлива мог бы использоваться природный газ. Однако это изобретение также не нашло отклик и существует только на бумаге в виде чертежей.

Громкое имя в истории автомобилестроения

В 1815 году о том, что такое ДВС и как его можно использовать, задумался Готтлиб Даймлер. Он не просто создал эффективный двигатель, а наладил производство прототипа современного агрегата с вертикальным расположением цилиндров и карбюраторным впрыском.

Это первый на тот момент компактный механизм, который затем поспособствовал развитию автомобилестроения.

Общие определения о ДВС

О том, что такое ДВС в машине, знают, наверное, все. Но основная особенность любого механизма внутреннего сгорания в том, что топливная смесь поджигается непосредственно в рабочей камере, а не в каких-нибудь внешних носителях.В процессе работы двигателя выделяется химическая и тепловая энергия, которая преобразуется в механическую. О том, что такое ДВС, рассказывают в школьном курсе физики, а принцип работы основывается на эффекте от теплового расширения газов, образовавшихся в процессе сгорания горючей смеси под давлением в камере сгорания.

Виды ДВС

Можно выделить поршневые ДВС. Они наиболее эффективные. Это подтвердит человек, который имеет навыки обслуживания и ремонта двигателей, – машинист ДВС. Что это такое? Устройство данного мотора следующее: камера сгорания расположена внутри цилиндра, тепловая энергия превращается в механическую при помощи шатунно-поршневого кривошипного механизма, энергия передается коленчатому валу.

Существуют также и дизельные агрегаты. Тем, кто не знал, что такое ДВС в машине, стоит познакомиться с этим типом мотора подробнее. Здесь топливная смесь поджигается без использования свечей. Воспламеняется она за счет сжатия воздуха, который в результате нагревается до температур, превышающих значения горения смеси. Топливо впрыскивается при помощи специальных форсунок.

Роторно-поршневой двигатель – это довольно интересный агрегат. Что такое ДВС в автомобиле данного типа? Сейчас такое устройство встречается достаточно редко. В этом механизме тепловая энергия от сгорания превращается в механическую при помощи рабочих газов, которые вращают ротор в рабочей камере. Механизм имеет особенную форму, профиль и двигается по «планетарной» траектории непосредственно внутри рабочей камеры. Последняя имеет также особую конфигурацию – «8», а функции ее – ГРМ, поршневая группа и коленчатый вал. Сейчас все знают, что такое ДВС в авто уже практически не используется.

Существуют и газотурбинные двигатели. Здесь энергия превращается в механическую при помощи вращения ротора, который заставляет двигаться вал турбины. В ходе доработок и экспериментов ученые и инженеры со всего мира определили, что самый эффективный, надежный, неприхотливый, а также экономичный в плане горючего и масла – это поршневой ДВС.

Прочие виды двигателей, кроме поршневого, остались далеко в истории. Рассматривая вопрос о том, что такое ДВС в машине, стоит отметить, что роторно-поршневой мотор изготавливает сейчас только концерн Mazda. На Chrysler было собрано несколько газотурбированных моторов, однако это было очень давно, и никто из серьезных автопроизводителей не оценил эти агрегаты. В СССР газотурбированные двигатели использовали на некоторых танках и военных кораблях. Однако затем от технологии и вовсе отказались.

Как устроен ДВС

Для тех, кто не знает, что такое двигатель ДВС, рассмотрим устройство этого механизма. В корпусе мотора объединяются сразу несколько важных узлов. Это блок цилиндров – внутри воспламеняется смесь бензина и воздуха, а затем газы заставляют поршни двигаться. Кривошипно-шатунная группа передает энергию на коленвал.

Механизм ГРМ служит для обеспечения открытия или закрытия впускных и выпускных клапанов в нужный момент. Он нужен для того, чтобы впустить смесь в цилиндры и выпустить отработанные газы. Также ДВС оснащен системой подачи топлива, зажигания смеси и удаления выхлопных газов.

Принцип работы ДВС

Каждый, кто стакивается с автомобилем, обязан знать, что такое двигатель ДВС и как он работает. Когда владелец автомобиля поворачивает ключ в замке зажигания, стартер вращает коленчатый вал. Поршень под действием коленчатого вала приводится в движение. Когда он достигнет своего нижнего положения, то переходит к движению в ВМТ. Затем в камеру сгорания подается смесь горючего и воздуха. Когда поршень движется вверх, смесь сжимается. В момент, когда он достигнет своего верхнего крайнего положения, искра, сгенерированная свечей, подожжет горючую смесь. Происходит взрыв, и выделяющиеся газы с большой силой толкают поршень обратно вниз. В этот момент откроется выпускной клапан. Через него горячие отработанные газы выходят из цилиндра в атмосферу. Когда поршень снова пройдет нижнюю мертвую точку, он вновь отправится в верхнюю. За это время коленвал совершит один оборот.

Необходимо использовать масло ДВС. Что это такое? Это специальная маслянистая жидкость, изготовленная из углеводородов, которая снижает трение в поверхностях. В двухтактном моторе поршень также выполняет функцию механизма ГРМ, открывая и закрывания клапаны. Главный недостаток этой системы – неэффективный газообмен в сравнении с четырехтактным агрегатом.

Заключение

Вот что такое ДВС в машине. Это тот механизм, который приводит в движение тяжелый автомобиль. Сегодня это принимается как должное, а ведь в свое время ДВС считался величайшим прорывом.

Двигатель для чего нужен

Шаговый двигатель — это электромеханичское устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические перемещения. Так, пожалуй, можно дать строгое определение. Наверное, каждый видел, как выглядит шаговый двигатель внешне: он практически ничем не отличается от двигателей других типов. Чаще всего это круглый корпус, вал, несколько выводов (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид шаговых двигателей семейства ДШИ-200.

Однако шаговые двигатели обладают некоторыми уникальными свойствами, что делает порой их исключительно удобными для применения или даже незаменимыми.

• угол поворота ротора определяется числом импульсов, которые поданы на двигатель
• двигатель обеспечивает полный момент в режиме остановки (если обмотки запитаны)
• прецизионное позиционирование и повторяемость. Хорошие шаговые двигатели имеют точность 3-5% от величины шага. Эта ошибка не накапливается от шага к шагу
• возможность быстрого старта/остановки/реверсирования
• высокая надежность, связанная с отсутствием щеток, срок службы шагового двигателя фактически определяется сроком службы подшипников
• однозначная зависимость положения от входных импульсов обеспечивает позиционирование без обратной связи
• возможность получения очень низких скоростей вращения для нагрузки, присоединенной непосредственно к валу двигателя без промежуточного редуктора
• может быть перекрыт довольно большой диапазон скоростей, скорость пропорциональна частоте входных импульсов

• шаговым двигателем присуще явление резонанса
• возможна потеря контроля положения ввиду работы без обратной связи
• потребление энергии не уменьшается даже без нагрузки
• затруднена работа на высоких скоростях
• невысокая удельная мощность
• относительно сложная схема управления

Шаговые двигатели относятся к классу бесколлекторных двигателей постоянного тока. Как и любые бесколлекторные двигатели, они имеют высокую надежность и большой срок службы, что позволяет использовать их в критичных, например, индустриальных применениях. По сравнению с обычными двигателями постоянного тока, шаговые двигатели требуют значительно более сложных схем управления, которые должны выполнять все коммутации обмоток при работе двигателя. Кроме того, сам шаговый двигатель — дорогостоящее устройство, поэтому там, где точное позиционирование не требуется, обычные коллекторные двигатели имеют заметное преимущество. Справедливости ради следует отметить, что в последнее время для управления коллекторными двигателями все чаще применяют контроллеры, которые по сложности практически не уступают контроллерам шаговых двигателей.

Одним из главных преимуществ шаговых двигателей является возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это очень важно, так как такие датчики могут стоить намного больше самого двигателя. Однако это подходит только для систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. В то же время системы с обратной связью способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характере нагрузки. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика. Системы с обратной связью не имеют подобного недостатка.

При проектировании конкретных систем приходится делать выбор между сервомотором и шаговым двигателем. Когда требуется прецизионное позиционирование и точное управление скоростью, а требуемый момент и скорость не выходят за допустимые пределы, то шаговый двигатель является наиболее экономичным решением. Как и для обычных двигателей, для повышения момента может быть использован понижающий редуктор. Однако для шаговых двигателей редуктор не всегда подходит. В отличие от коллекторных двигателей, у котрых момент растет с увеличением скорости, шаговый двигатель имеет больший момент на низких скоростях. К тому же, шаговые двигатели имеют гораздо меньшую максимальную скорость по сравнению с коллекторными двигателями, что ограничивает максимальное передаточное число и, соответственно, увеличение момента с помощью редуктора. Готовые шаговые двигатели с редукторами хотя и существуют, однако являются экзотикой. Еще одним фактом, ограничивающим применение редуктора, является присущий ему люфт.

Сравнение различных типов электродвигателей (в чем разница), характеристики, достоинства и недостатки, особенности их использования

Конструктивные возможности электрических двигателей обеспечивают выполнение различных требований — по мощности, механическим характеристикам, внешним условиям работы. Это позволяет электропромышленности выпускать специализированные серии двигателей, предназначенные для определенных отраслей промышленности, наиболее полно соответствующие режиму работы данных рабочих машин.

Подбор электродвигателя начинается с выбора типа двигателя, соответствующего по механическим характеристикам режиму работы приводимого механизма, с учетом экономических характеристик разных типов: стоимости, к. п. д., cos фи.

Электропромышленность выпускает следующие типы электродвигателей:

Асинхронные трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором

Из всех типов электрических двигателей это наиболее простые по конструкции, надежные механически, простые в эксплуатации и управлении, самые дешевые. Механическая характеристика «жесткая»: обороты мало изменяются при всех значениях нагрузки. Большой пусковой ток (в 5 — 7 раз больше номинального). Регулировать обороты трудно, и раньше это почти никогда не делалось.

Выпускаются многоскоростные электродвигатели, которые применяются в приводах станков и различных агрегатов, не имеющих специальных устройств для изменения числа оборотов. Выпускаются они с короткозамкнутым ротором, двух, трех и четырехскоростные, с переключением числа полюсов обмотки статора.

Принципиальный недостаток асинхронных электродвигателей — коэффициент мощности (cos фи) всегда заметно меньше единицы, особенно при недогрузках.

В настоящее время проблемы связанные с большим пусковым током асинхронных трехфазных электродвигателей решаются с помощью устройств плавного пуска (софт-стартеров), а проблемы регулирования оборотов решаются подключением электродвигателей через частотные преобразователи.

Преимущества асинхронных электродвигателей, обеспечившие такое широкое и повсеместное их применение, следующие:

высокие экономические показатели. К. п. д. электрических двигателей массового применения находится в пределах 0,8-7-0,9, у крупных машин — до 0,95 и выше;

простота конструкции, механическая надежность, легкость управления;

возможность выпуска на любые практически необходимые мощности;

легкая применяемость конструктивных форм двигателя к условиям работы: при повышенной температуре, при наружной установке и воздействии разных климатических факторов, при наличии пыли или повышенной влажности, во взрывоопасных условиях и пр.

несложность автоматического управления, как единичной рабочей машиной, так и группой их, связанных одним производственным процессом.

Асинхронные трехфазные электродвигатели с контактными кольцами и реостатным пуском

По сравнению с короткозамкнутыми — большая сложность управлений и большая стоимость. Остальные характеристики те же, что и у асинхронных трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные однофазные электродвигатели

По сравнению с трехфазными — меньший к. п. д., более низкий cos фи. Выпускаются только в малых единичных мощностях.

Синхронные двигатели

Конструктивно сложнее и дороже, чем асинхронные; сложнее управление. К. п. д. заметно выше, чем у асинхронных. Обороты зависят только от частоты тока и при постоянной частоте строго неизменны при всех нагрузках. Регулирование оборотов не применяется. Основное преимущество — возможность работы при cos фи = 1 и в емкостном режиме. Выпускаются и применяются в основном в единичных мощностях больше 100 кВт.

Коллекторные двигатели переменного тока

Основное достоинство — хорошая регулировка оборотов. Конструктивно сложны. Наличие коллектора и щеток влияет на надежность работы электродвигателя и требует их специального обслуживания.

Двигатели постоянного тока, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения

Конструктивно намного сложнее и значительно дороже, чем асинхронные. У них сложнее управление, требуют постоянного эксплуатационного присмотра. Основное достоинство — легкая возможность плавной и в достаточно широких пределах регулировки оборотов.

Механическая характеристика сериесных двигателей «мягкая»: обороты весьма чувствительно изменяются с нагрузкой, обороты шунтового двигателя при колебаниях нагрузки изменяются мало.

Общий недостаток двигателей постоянного тока — необходимость в дополнительных устройствах для получения постоянного тока (магнитных усилителей, тиристорных регуляторов напряжения и т.п.).

Электродвигатели автоматических систем управления: шаговые двигатели и сервоприводы.

В пределах выбранного типа подбирается двигатель на необходимую скорость вращения и необходимую мощность.

Правильный выбор двигателя по мощности имеет очень большее значение, заметно сказываясь на экономических показателях работы и производительности рабочих машин.

Результатом завышения установленной мощности двигателей будет работа с пониженными значениями к. п. д., а для асинхронных двигателей переменного тока и с пониженными значениями cos фи кроме того, будут завышены капиталовложения на электрооборудование.

Занижение мощности неизбежно приведет к тому, что двигатель будет перегреваться и быстро выйдет из строя.

Чем больше нагрузка двигателя, тем больше и количество выделяемого в машине тепла, а значит тем выше будет та температура, на уровне которой установится тепловое равновесие.

В конструкции электрических машин элементом, наиболее чувствительным к температуре, определяющим нагрузочную способность машины, является изоляция обмоток.

Все потери энергии в двигателе — в его обмотках («потери в меди»), в магнитопроводах («потери в стали»), на трение вращающихся частей о воздух и в подшипниках, на вентиляцию («механические потери») превращаются в тепло.

По действующим нормам температура нагрева изоляционных материалов, обычно применяемых для обмоток электрических машин (изоляционные материалы класса А), не должна превышать 95°С. При этой температуре двигатель может надежно работать примерно 20 лет.

Всякое повышение температуры сверх 95°С ведет к ускоренному износу изоляции. Так, при температуре 110°С срок службы снизится до 5 лет, при температуре 145°С (которая может быть достигнута повышением силы тока по сравнению с номинальной, всего на 25%) изоляция будет разрушена за 1,5 месяца, а при температуре 225°С (что соответствует увеличению силы тока на 50%) изоляция обмотки придет в негодность в течение 3 часов.

Выбор двигателя по мощности производится в зависимости от характера нагрузки, создаваемой приводимым механизмом. Если нагрузка равномерна, что бывает в приводе насосов, вентиляторов, двигатель берется с номинальной мощностью, равной нагрузочной.

Однако гораздо чаще график нагрузки двигателя неравномерен: повышения нагрузки чередуются с провалами, вплоть до холостого хода. В этих случаях двигатель выбирается с номинальной мощностью, меньшей максимума нагрузки, так как в периоды уменьшенных нагрузок (или остановок) двигатель будет охлаждаться.

Разработаны методы выбора мощности двигателя в соответствии с графиком его нагрузки, т. е. с режимом работы приводимого механизма. Они изложены в специальных руководствах.

Атмосферный двигатель: что это такое, чем отличается от турбированного

При подробном рассмотрении технических характеристик двигателей внутреннего сгорания большинство автолюбителей сталкиваются с такими понятиями как инжекторный, карбюраторный мотор. Многие имеют достаточно высокие знания о конструкционных особенностях таких агрегатов, но когда речь затрагивается атмосферных двигателей, только лишь некоторые автолюбители понимают, о чём дальше пойдёт разговор. Чтобы развеять все сомнения, полезной будет эта статья.

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.

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).

Достоинства и недостатки атмосферного двигателя

Двигатели на атмосферной тяге встречаются под капотом многих популярных марок автомобилей. Причин для этого сразу несколько:

Надёжность и неприхотливость. Прежде всего, это обусловлено простотой конструкцией двигателя, а также отсутствием в нём дополнительных элементов, требующих профилактического осмотра. Не стоит забывать, что «атмосферники» способны благополучно функционировать даже на топливе низкого качества (в большинстве постсоветских стран это главное условие отсутствия дорогостоящего ремонта).Высокая ремонтоспособность и дешевизна в обслуживании. Самый современный атмосферный мотор зачастую в несколько раз дешевле в ремонте, нежели турбированные аналоги. Это достигается благодаря простоте конструкции и использовании простых механических узлов. Даже при полном капремонте и замене ведущих деталей моторы этого типа практически всегда поддаются восстановлению.Огромный ресурс использования. Как показывает практика, в большинстве случаев даже при периодическом использовании некачественного топлива такие моторы не нуждаются в ремонте, пока не «пробежали» несколько сотен тысяч километров. Известны случаи, когда «атмосферникам» удавалось работать десятилетиями на протяжении 300-500 тысяч км пробега без какой-либо технической поддержки.

Как и любое другое техническое устройство, не лишён «атмосферник» и недостатков. Зачастую даже самый дорогой и качественный мотор проигрывает в эффективности и мощности агрегатам с автоматическим нагнетателем. На низких и высоких оборотах «атмосферникам» не удаётся с необходимым темпом поглощать воздух извне, поэтому смесь топлива и воздуха неравномерная . При высоких и низких оборотах такой мотор часто теряет мощность, а на низком ходу даже может заглохнуть в неподходящий момент.

Знаете ли вы? Турбина является одним из самых древних технических устройств, используемых человеком. Первый прототип турбины был создан ещё в 1 веке н.э. греческим учёным и конструктором Героном Александрийским.

Что лучше: атмосферный или турбированный двигатель

Вопрос о целесообразности установки турбированных или атмосферных моторов является нерешённым спором среди автомобилистов уже давно, так как оба имеют недостатки и плюсы.

Несомненно, турбированный использовать лучше при условиях работы на низких и высоких оборотах. Кроме того, их мощность зачастую на 10-30% выше, нежели у «атмосферников», что по душе большинству любителей высокоскоростных авто. Однако для этого агрегаты с искусственным нагнетателем требуют особого и тщательного ухода, а также подбора качественного топлива. В противном случае они служат недолго.

В свою очередь, «атмосферники» больше подходят для использования в условиях среднего режима и значительно экономичнее. Так что если для вас автомобиль только лишь средство передвижения от работы домой — это ваш выбор. Кроме того, такие моторы прослужат дольше и не потребуют тщательного и скрупулёзного ухода, что для большинства регионов бывшего СССР является решающим плюсом.

Видео: Атмосферный или турбированный двигатель. Что лучше?

Не стоит забывать и об их более простой конструкции, что тоже придётся по душе большинству любителей «самостоятельного ремонта».

Важно! Перед выбором той либо иной системы двигателя нужно обязательно определить для себя, для каких конечных целей будет использоваться автомобиль, а также что конкретно потребуется от мотора в процессе его эксплуатации.

Можно ли установить турбину на атмосферный двигатель

Увеличение мощности автомобиля — это один из ключевых вопросов, который встречается среди автомобилистов по всему миру. Именно поэтому многие задаются вопросом о том, можно ли установить турбину на атмосферный мотор своего авто.

По идее, такое усовершенствование должно способствовать повышению мощности машины, что, несомненно, отразится и на показателях на трассе.

Несмотря на существование разнообразных противоречивых мнений, благодаря упрощённой конструкции установить турбину на «атмосферник» можно даже в самой незаурядной автомастерской.

Такой приём даст возможность повысить эффективность сгорания топлива в камере мотора, что улучшит его производительность на 10-30%.Рекомендуем прочитать подробнее об устройстве и особенностях эксплуатации турбины дизельного двигателя.Однако для этого автомобиль потребует серьёзных модификаций. Установка одной турбины не даст никаких результатов, поэтому к трансформации двигателя нужно подходить комплексно. Так что, помимо турбины, на него следует установить:

выпускной коллектор и пайп — необходимы для отвода дополнительного объёма выхлопных газов;магистраль для подачи воздуха с системой охлаждения — комплекс металлических трубок с вмонтированным интеркуллером, которые проводят забор и подготовку воздуха (воздух в камеру сгорания должен поступать охлаждённым);форсунки — управляемые электромагнитные клапаны (они требуются для автоматического распыления топлива в камере сгорания);блоу офф — способствует устранению лишнего воздуха из системы турбонаддува.

Атмосферный двигатель является одним из наиболее популярных типов моторов, используемых в автомобилестроении.

Важно! Установка турбины на атмосферный двигатель приведёт к дополнительному расходу топлива. Это обязательно нужно учитывать при расчёте целесообразности его модификации.

Несмотря на свою простоту и неизменную на протяжении десятилетий конструкцию, он имеет веские преимуществами над системами с автоматической подачей воздуха. Прежде всего, это высокая экономичность, простота в эксплуатации и надёжность, благодаря которым двигатель может эффективно функционировать ещё очень долго.

Зачем в двигателях нужен наддув: их виды и принцип работы

Борьба за повышение мощности двигателей велась всегда. Способов её повышения много. Можно увеличить размеры цилиндров, их число и обороты двигателя. Все эти способы приводят к увеличению размеров и массы двигателя, увеличению нагрузок на его детали.

Есть более эффективный способ увеличения мощности двигателя. Идея проста: чем больше молекул кислорода удастся затолкать в цилиндр двигателя, тем больше топлива можно там сжечь и следовательно получить большую мощность без увеличения размеров и веса двигателя. Этот способ называется наддув.

В обычном двигателе горючая смесь подается в цилиндры при давлении меньшем атмосферного. Сказывается наличие помех на пути потока (воздушный фильтр, дроссельная заслонка, повороты и шероховатость стенок впускных каналов). При наддуве давление на входе в цилиндр (перед впускным клапаном) значительно повышается.

Какие виды наддувов применяются на авто

На автомобилях используют два способа наддува: механический наддув и турбонаддув.

Механический наддув применяется на автомобилях еще с тридцатых годов двадцатого века. Представляет собой компрессор (объемный или центробежный) с приводом через шестерни от коленчатого вала двигателя. Хорошо подает воздух, начиная с минимальных оборотов двигателя. Но для работы компрессора используется мощность двигателя, уменьшая его суммарный КПД.

Объемный компрессор по принципу действия похож на масляный насос с шестернями наружного зацепления: в корпусе вращаются два трехзубых ротора, соединенные между собой.

Механический наддув — компрессор

Центробежный нагнетатель – это колесо с лопастями расположенное внутри корпуса. Воздух поступает по ости колеса, лопастями отбрасывается к стенкам корпуса и через отверстие в нем подается в цилиндры двигателя. Хорошо работает на высоких оборотах, следовательно, привод – через редуктор.

Турбонаддув часто можно встретить на современных автомобилях. Для повышения давления на впуске двигателя используется остаточная энергия выхлопных газов. Агрегат, называемый турбокомпрессором, это турбина и компрессор, насаженные на одну ось.

Турбонаддув — принцип работы

Отработанные газы, подаются на лопатки турбинного колеса и раскручивают его. Следовательно, начинает вращаться компрессорное колесо, подавая воздух в цилиндры двигателя. КПД двигателя растет – полнее используется энергия, полученная при сгорании топлива. Применение турбонаддува позволяет поднять мощность двигателя на 40 – 60%.

О минусах применения турбокомпрессора

Скорость вращения вала турбокомпрессора достигает 200 000 об/мин, что повышает его чувствительность к качеству смазочного масла.

Кроме того, турбокомпрессорам присуще явление, называемое «турбояма». Двигатель с запаздыванием откликается на нажатие педали акселератора. Причина в том, что турбокомпрессору в силу его инерционности, нужно время для увеличения оборотов и повышения подачи воздуха.

Для борьбы с этим недостатком на двигатель устанавливают параллельно два турбокомпрессора, большой и маленький.

Схема двухступенчатого турбонаддува:
1 — охладитель наддувочного воздуха; 2 — перепускной клапан наддува (bypass); 3 — турбокомпрессор ступени высокого давления; 4 — турбокомпрессор ступени низкого давления; 5 — перепускной клапан отработавших газов (wastegate).

Маленький раскручивается быстрее и подаваемого им воздуха хватает до вступления в работу большой турбины. Более эффективный способ – установить на турбину направляющий аппарат, лопасти которого, поворачиваясь, изменяют угол поступления потока выхлопных газов, тем самым регулируют скорость вращения турбины.