Атмосферный двигатель. Выберем что лучше — Атмосферный двигатель или турбированный

Главная » Двигатели » Атмосферный или турбированный двигатель 583

Что такое атмосферный и турбированный двигатель (мотор) доподлинно известно производителям моторов, да небольшому кругу специалистов, которые занимаются ремонтом двигателей. Большая часть автомобилистов имеет слабое представление о различиях этих двух типов.

ОСОБЕННОСТИ ТУРБИРОВАННОГО МОТОРА

Этот вид двигателя является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Главное их отличие — наличие специальной турбины, которая в процессе движения позволяет закачивать дополнительную воздушную массу, что приводит к увеличению мощности силового агрегата. Стоит отметить, что в среднем мощность двигателя может увеличиться на 15%. Обычный атмосферный двигатель от турбированного можно отличить мощностью и конструкцией. Если объем мотора составляет 1,5 литра, то мощность классического варианта не превысит 75 л. с., в свою очередь, увеличение мощности атмосферного двигателя приведёт к увеличению «тяги» до 100 л. с.

Основы атмосферного двигателя

Атмосферный двигатель является едва ли не самым сложным по своему устройству. В атмосферном двигателе топливно-воздушная смесь подается в цилиндры без малейших сопротивлений, а это означает, что серьезным доработкам подвергся коллектор. Во-вторых, очень тонко настраивается распредвал, с целью обеспечить максимально длительное открытие впускного клапана. Наконец, увеличивается ход поршня и диаметр цилиндра, с целью обеспечить еще большую мощность двигателя. Как видим, атмосферный двигатель очень сложен в конструктивном плане, но эластичен и отзывчив в работе.

Главная изюминка атмосферного двигателя в том, что он имеет запас мощности на любых оборотах, мгновенно реагирует на нажатие педали акселератора. Это значит, что атмосферный двигатель лучше всех раскручивается до максимальных оборотов. Вместе с этим, среди имеющихся недостатков, наиболее серьезными является высокий расход топлива и относительно не высокий ресурс мотора.

ПЛЮСЫ РАЗЛИЧНОГО РОДА ДВИГАТЕЛЕЙ

Каждый тип мотора обладает характерными преимуществами, что позволяет ему конкурировать наравне с другими конструкциями. Рассмотрим положительные черты каждого агрегата.

АТМОСФЕРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Этот вариант имеет такие положительные характеристики:
✔ огромный ресурс. Трудоспособность и большая выносливость агрегата, доказанная за множество лет эксплуатации, демонстрируют его сильные стороны. Даже вид топлива не влияет на срок эксплуатации, встречаются модели, отработавшие 500 000 км без каких-либо важных вмешательств; ✔ лёгкость в период эксплуатации и долговременная надёжность. Не секрет, что простые вещи считаются самыми надёжными. Кроме того, именно в этом варианте мотора видна «золотая середина», агрегат без особых нагрузок способен в процессе работы использовать низкокачественный бензин, несмотря на то, что иногда случаются определённые сбои, функциональность и ресурс мотора они задевают незначительно; ✔ отличная ремонтопригодность. Атмосферный двигатель имеет понятную и простую конструкцию, позволяющую при необходимости разбирать и собирать устройство подетально. Ввиду этого турбирование атмосферного двигателя значительно увеличит затраты на ремонт.

ТУРБИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Такой тип силового агрегата отличается от своего предшественника:
✔ высокой мощностью и увеличенным крутящим моментом. Установка турбины на атмосферный двигатель позволяет автовладельцу получить лучшую динамику в процессе движения; ✔ более низким количеством выбросов в окружающую среду. Дополнительно вдуваемый воздух позволяет топливной смеси сгорать с небольшим остатком; ✔ меньшим издаваемым шумом. Классический двигатель не имеет такого преимущества.

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ МОМЕНТЫ В РАБОТЕ ДВИГАТЕЛЕЙ

Недостатки присутствуют даже у самых проверенных многолетним стажем моторов. Рассмотрим самые существенные минусы. Атмосферный двигатель обладает:
• огромным весом; • относительно низкой мощностью; • несколько сниженной динамикой; • во время движения по горной местности, в частности в период езды сквозь разреженный воздух силовой агрегат не может достигать номинальной мощности. Если поставить турбину на атмосферный двигатель, по мнению большинства автовладельцев, все вышеупомянутые недочёты должны исчезнуть. Однако, на самом деле турбированный мотор также имеет недостатки, появляющиеся в процессе эксплуатации: ✔ «умное» устройство значительно усложняет работоспособность агрегата; ✔ высокая чувствительность не позволяет использовать топливо или масло плохого качества, что обуславливает необходимость покупки более дорогостоящих материалов; ✔ по сравнению со своим предшественником турбированный мотор требует более частой замены масла и фильтра (в два раза); ✔ расход топлива, неважно это бензин или солярка, значительно увеличивается. Больший объем воздуха, попадающий в смесь, привлекает большее количество топлива; ✔ ежедневная эксплуатация негативно влияет на состояние турбины, которая быстро приходит в негодность. Функциональность узла можно увеличить, если до отключения он немного поработает на холостом ходу.

ВЫБИРАЕМ ЛУЧШИЙ СИЛОВОЙ АГРЕГАТ

Автовладельцам, длительное время сомневающимся по поводу того какой — атмосферный или турбированный двигатель лучше и выгоднее, однозначного ответа дать не получится, рассматривая со стороны большей мощности и динамики, второй тип мотора будет более предпочтительным. Однако, турбированный вариант влечёт за собой значительные денежные растраты на приобретение бензина и масла соответствующего качества. Атмосферный двигатель примечателен своей простотой и неприхотливостью, он прекрасно может отслужить не одно десятилетие, кроме того, его работоспособность сможет поддержать даже человек со средним бюджетом.

ТУРБИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНОГО СИЛОВОГО АГРЕГАТА

Не секрет, что даже несколько лет назад этой процедурой занимались лишь единичные профессионалы, сейчас же подобную работу способны выполнить во многих сервисных центрах. За несколько часов опытные специалисты превращают обычный двигатель в настоящего «зверя». Перед тем как увеличить мощность атмосферного двигателя, автолюбитель должен быть готов, в первую очередь материально, приобрести дополнительное дорогостоящее оборудование и материалы. Немалое количество денег понадобится и на установку. Основная работа заключается в создании интеркулера, турбины и ещё одного блок-перехватчика. Установка турбины на атмосферный двигатель должна осуществляться только квалифицированными людьми, так как именно они смогут правильно провести оптимизацию всей топливной системы. После «перевоплощения» в машине должен появиться мощнейший бензонасос, поршневая группа должна быть значительно усилена, а форсунки должны будут иметь большую пропускную способность. Силовой агрегат в результате преобразований обретает своеобразный тюнинг, а автовладелец — множество преимуществ, главным из которых является увеличенная мощность. Однако, ещё до начала преобразований следует убедиться в целесообразности дальнейших действий.

Причины опасений

Сразу же отметим тот факт, что в странах Евросоюза водители не боятся эксплуатации турбированных двигателей. Вполне вероятно, что столь лояльное отношение вызвано плавным и постепенным введением на рынок таких транспортных средств. В Советском Союзе ДВС с турбиной никогда не было. Для большинства наших граждан это достаточно новая и незнакомая технология, которая вызывает определенное недоверие.

С появлением на отечественном рынке иномарок с рассматриваемыми силовыми установками возникли определенные трудности и проблемы с ремонтом турбированных двигателей. Существующие сервисные центры часто отказывались ремонтировать подобные агрегаты, а специализированные СТО появились далеко не сразу. К тому же, такой ремонт стоил дорого, а гарантировать качество могли не все.

В 2009-м году в ЕС был принят экостандарт Евро‑5, под который ДВС с наддувом подходят практически идеально, являясь наиболее эффективным и предельно простым решением практически для каждого автопроизводителя. К тому же, стандарт Евро‑6 для классических «атмосферников» становится практически недостижимым, что может стать причиной отказа от подобных двигателей в перспективе.

Кто быстрее турбо или атмо?

С тех пор, как начали появляться первые турбины на тюнингованных автомобилях, возникает вопрос — кто быстрее, автомобили с турбонаддувом или атмосферники с большими распредвалами? Ответ однозначен — правильно собранный турбо мотор не оставит никакого шанса самому «злому атмо». Самый мощный атмосферный двигатель на данный момент применяется в боллидах Формула-1, с одного литра объёма двигателя снимается около 300 л/с. формула 1 турбо. Для примера: правильно собранный турбо мотор выдаёт до 900 л/с с литра объёма, при наддуве 5,5 атмосфер. Такие моторы применялись на Формуле-1 во времена турбо-эры с 1977 по 1988 г, с мотора объёмом 1,5 литра снимали от 700 до 1400 л/с.

Подобные моторы сейчас применяются в драг рейсинге класса «top fuel» в США, с мотора объёмом 8,2 литра снимается 7000 л/с. От куда же берутся эти лошадиные силы? Ведь обычный мотор внутреннего сгорания имеет около 60 л/с с литра. Обычный мотор расчитан на езду в городских условиях, с крутящим моментом на низких оборотах. Такая компоновка имеет свои ограничения в максимальной мощности и скорости. Цилиндры двигателя имеют огромный потенциал для увеличения мощности без увеличения объёма двигателя. На сколько можно повысить мощность двигателя с помощью турбины? При увеличении наддува на 1 атмосферу, мощность увеличивается примерно на 100%. То есть если двигатель имел изначально 100 л/с, то при давлении турбонаддува 3 атмосферы (3 бар), его мощность возрастёт до 300 л/с. Естественно двигатель должен быть подготовлен к такой нагрузке: резко возрастает тепловой режим работы мотора — повышается температура клапанов, поршней, масла, охлаждающей жидкости, выпускной системы. Эти элементы должны быть доработаны к условиям возросшей температуры. Возрастает нагрузка на поршни, шатуны, коленвал, блок двигателя, сцепление, трансмиссию. Эти элементы автомобиля должны быть подобраны в соответствии с возросшей мощностью. Степень сжатия на турбо моторах должна быть уменьшена в зависимости от давления наддува. На самом деле высокая степень сжатия с использованием высокооктанового топлива даёт не такую уж большую прибавку мощности, как разница в цене на топливо. При увеличении степени сжатия на единицу — мощность возрастает примерно на 1,5%. Конечно существует топливо с октановым числом 150 — метиловый спирт. Его использование на атмосферном двигателе позволяет применять степень сжатия 1:15, но прибавка мощности с высокооктановым топливом слишком несущественна. Так что не нужно скупиться на уменьшении степени сжатия на турбо моторах, и в моторах с закисью азота. На мощных турбо моторах степень сжатия находится в пределах 7-8, в зависимости от применяемого топлива. Детонация очень разрушает мотор, так что лучше меньше, чем больше.

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.

Будет также интересно: Сколько стоит и как провести покраску автомобиля

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.

Будет также интересно: Из какого материала выбрать автоковрики

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.

Выбор турбины. Турбины ТКР

Турбины произведённые в России и странах СНГ имеют обозначение — ТКР. Существует несколько типов, которые отличаются размерами и производительностью, а так же КПД от 43 до 77%. Они используются на дизельных двигателях разной мощности, серийное применение на бензиновых двигателях данных турбин пока отсутствует.

Возможно ли применение турбин ТКР на бензиновых двигателях?

Да возможно. Не сгорят ли лопасти турбины, предназначенной для дизельных двигателей, на бензиновом моторе, ведь температура горения бензина выше чем солярки? Случаев сгорания лопастей турбины от дизеля на бензиновом двигателе в практике не обнаружено. Температура выхлопных газов прежде всего отдаётся поршням, клапанам, блоку цилинров, выпускному коллектору, и только потом — турбине.

Турбины Garrett

Широкое распространение в использовании на серийных дизельных и бензиновых двигателях получили турбины Garrett, которые производятся на 14 заводах по всему миру. Они так же активно используются в автоспорте и тюнинге. Имеются турбины Garrett не только с подшипниками скольжения (бронзовые втулки) как на ТКР, но и с шарикоподшипниками, которые имеют обозначение с буквой «R», например GT42R. Шарикоподшипники менее чувствительны к масляному голоданию, повышенным оборотам, имеют меньшее трение, и соответственно быстрее раскручиваются. Так же имеются турбины с каналом для охлаждения подшипника с помощью охлаждающей жидкости, что благоприятно сказавается на их сроке службы.

Расход воздуха турбинами и степень повышения наддува

Каждая турбина имеет определённую производительность накачки воздуха. Максимальное давление наддува получается на оптимальных оборотах ротора, превышать которые не стоит, иначе пострадает подшипник турбины. Приведём пример на турбине ТКР. Для примера: расход воздуха 0.10 кг/с равняется 130 л/с мощности двигателя. К примеру турбина ТКР-6, которая применяется на машинах типа «Бычок», «Валдай», выдаёт максимально 150 л/с. На ТКР-6 диаметр компрессорного колеса 60 мм, а на ТКР-10 соответственно 100 мм, это видно из маркировки турбин. Что касается турбин Garrett, расход воздуха 50 фунтов в минуту равняется примерно 410 л/с конечной мощности двигателя. Турбину для тюнинга стоит выбирать с запасом, что бы она работала не на пределе своей производительности. У больших турбин немного больше турболаг (провал), но у них гораздо больший потенциал конечной мощности по сравнению с маленькими турбинами. Маленькая турбина при достижении своего пика прекращает повышать мощность двигателя, и стравливает выхлопные газы в обход крыльчатки (при наличии клапана вестгейт), или разрушается, при отсутствии клапана.

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:

1. Длительный эксплуатационный срок.
2. Простота устройства.
3. Отсутствие серьезных проблем при эксплуатации.
4. Доступность ремонта и технического обслуживания своими руками.
5. Пониженный расход моторного масла.

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.

Простота конструкции атмосферника позволяет производить некоторые ремонтные работы даже в гаражных условиях. При обращении в автосервис стоимость услуг в несколько раз ниже, по сравнению с ремонтом аналогичных неисправностей турбированных двигателей.

Атмосферные двигатели внутреннего сгорания обладают некоторыми недостатками:

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