Сегодня очень часто при выборе современных моделей транспортных средств автолюбители не знают, на каком силовом агрегате лучше остановиться: купить машину с «атмосферником» или с турбиной? Каждый из этих механизмов имеет свои специфические особенности, а также преимущества и недостатки в их работе.
Атмосферный двигатель: что это такое
Безнаддувный двигатель — это классический двигатель внутреннего сгорания, в котором воздух поступает через систему впуска и участвует в процессе создания топливной смеси в каждом цилиндре. В результате созданная топливная смесь воспламеняется, вырабатывает мощность и приводит в движение рабочие органы двигателя.
Атмосферные двигатели делятся на три основные группы двигателей:
- бензиновые – получили наибольшую популярность в автомобилестроении;
- газовые – широкого распространения в промышленных масштабах не получили, используются как дополнительный элемент в связке с бензиновым двигателем;
- дизельные – не имеют серьезных недостатков, но уступают по популярности бензиновым двигателям в легковом автомобилестроении.
Атмосферные двигатели можно разделить на типы по способу подачи топлива. По этому параметру ДВС делят на два типа: инжекторный и карбюраторный.
Атмосферный ДВС имеет множество преимуществ и ряд недостатков. К достоинствам двигателя можно отнести:
- неприхотливость в обслуживании – для ремонта двигателя нельзя использовать горюче-смазочные материалы самого высокого качества, главное, чтобы они подходили двигателю по своему составу;
- многократный ремонт – атмосферный двигатель выдерживает большое количество мелких ремонтов, при этом автовладелец может провести их самостоятельно (в домашних условиях), без обязательного визита на СТО;
- износостойкость – этот вид рассчитан на длительную эксплуатацию (несколько сотен тысяч километров);
- поддержание уровня мощности – ключевое преимущество продукта, выражающееся в сохранении мощности при низких оборотах двигателя, реагировании на минимальное нажатие педали акселератора, переходе с низких оборотов на высокие за короткий промежуток времени.
Помимо положительных моментов, у этого типа мотора есть и отрицательные стороны. К ним относятся:
Еще одним важным элементом турбокомпрессора является регулятор давления. Благодаря установленному в нем специальному клапану часть выхлопных газов перенаправляется мимо турбинного колеса, что обеспечивает оптимальное давление наддува.
Принцип работы атмосферного ДВС
Работа двигателя внутреннего сгорания основана на образовании эффективной смеси и сгорании, в результате чего образуется механическая энергия в виде крутящего момента, который передается на колеса.
Топливно-воздушная смесь представляет собой смесь бензина или дизельного топлива и воздуха. Эталонное соотношение составляет 1:14,7, то есть на 1 литр топлива приходится 14,7 килограмма воздуха.
Принцип работы атмосферного двигателя: воздух, поступающий во впускной коллектор, всасывается в цилиндры, а поршень играет роль насоса. Благодаря достаточному сжатию поршень при движении вниз подсасывает необходимое количество воздуха.
Конструктивные особенности атмосферного двигателя
Бензиновый или дизельный двигатель без наддува из-за невозможности всасывания большего количества воздуха имеет слишком ограниченный порог увеличения мощности. Из-за того, что крутящий момент достигается ближе к максимальной скорости, а диапазон крутящего момента слишком мал, это создает дискомфорт при езде в виде недостаточной тяги на малых и средних скоростях.
Инженеры-автомобилисты нашли выход благодаря следующим изобретениям:
Непосредственный впрыск
Топливо подается непосредственно в цилиндры под давлением 3 атмосферы. В цилиндре происходит смешивание топлива и воздуха, что обеспечивает экономию топлива и прирост мощности.
Фазовращатель
Для того чтобы крутящий момент менялся при увеличении оборотов двигателя, были введены фазовращатели. Принцип действия следующий: по мере увеличения оборотов коленчатого вала увеличивается давление в масляной системе, и под давлением масло давит на шестерни фазовращателя, меняя фазу.
В результате диапазон крутящего момента становится шире, а ускорение не падает.
Впускной коллектор с изменяемой геометрией
Принцип работы заключается в изменении геометрии впускных каналов, то есть их длины. При малых скоростях воздух движется по длинному пути, а при средних и максимальных скоростях – по короткому.
Такая конструкция позволяет добиться максимального крутящего момента с низких оборотов, обеспечивая плавное изменение крутящего момента.
Принцип работы «атмосферника» заключается в том, что топливо впрыскивается в цилиндр без сопротивления. Это стало возможным благодаря сложной и точной регулировке распределительного вала, открывающего впускной клапан. После впрыска смесь сгорает и выделяющиеся газы приводят в движение поршни.
Достоинства турбодвигателя
Главным козырем турбированных силовых агрегатов является, конечно же, их высокая мощность. Турбированные моторы по динамике разгона значительно превосходят своих атмосферных «собратьев» того же объема. При этом расход топлива не сильно возрастает, так как турбина использует энергию выхлопных газов и не тратит топливо на создание новых.
Еще одним преимуществом турбированного агрегата является снижение содержания вредных газов в выхлопе, так как топливно-воздушная смесь сгорает намного эффективнее. Кроме того, двигатель с турбонаддувом менее шумный, чем двигатель без наддува».
Недостатки турбодвигателя
В отличие от атмосферного двигателя турбированный двигатель очень требователен к качеству потребляемого топлива. Если вы не контролируете эту проблему, турбина может очень скоро выйти из строя. Также в силу особенностей конструкции турбированные двигатели необходимо прогревать в любое время года.
Этот тип трансмиссии требует особой осторожности при использовании смазочных материалов. Категорически запрещается заливать в газотурбинный двигатель обычные минеральные и синтетические масла. Для них предназначены специальные виды масел, которые стоят достаточно дорого. Также, как отмечают специалисты автосервиса «Фаворит Моторс», замена масла рекомендуется каждые 10 тысяч километров (при эксплуатации в городских условиях).
Принцип работы атмосферного двигателя: воздух, поступающий во впускной коллектор, всасывается в цилиндры, а поршень играет роль насоса. Благодаря достаточному сжатию поршень при движении вниз подсасывает необходимое количество воздуха.
Примеры транспортных средств с мощными атмосферными двигателями
Постоянное улучшение характеристик автомобилей признанных лидеров автомобилестроения обеспечивает востребованность экземпляров с «атмосферниками» на автомобильном рынке. Среди мощных моделей, на которые устанавливаются атмосферные двигатели, можно выделить следующие:
- Ferrari GTC4Lusso (одна версия автомобиля оснащена атмосферным двигателем V12 объемом 6,3 л мощностью 690 л.с и 697 Нм крутящего момента);
- Porsche 918 Spyder с мощным атмосферным двигателем мощностью 608 л.с с V8;
- Porsche 911 GT3 RS с 4-литровым атмосферным двигателем мощностью 520 л.с.;
- Mercedes C63 FMG Edition 507 с двигателем мощностью 507 л.с. С участием.;
- Chevrolet Corvette C7 Stingray (V8 «атмосферник» объемом 2 литра).
Среди представителей автомобилей с мощным атмосферным силовым агрегатом немало моделей, список которых можно продолжить. Известные бренды Ferrari, Lamborghini, Porsche, Mercedes, Audi, Chevrolet, BMW и другие устанавливают на многие свои автомобили безнаддувные двигатели. Модели могут быть представлены в разных вариациях и иметь как бензиновый, так и дизельный двигатель.
Безнаддувный двигатель работает предсказуемо, что является несомненным плюсом для многих автомобилистов. Решать для себя, какой вариант больше подходит, стоит исходя из собственных предпочтений. Если в приоритете надежность, простота в эксплуатации и обслуживании, то лучше поискать двигатель безнаддувного типа, но если на первом месте стоит динамика, то выбор очевиден. Кстати, благодаря стараниям мастеров, практикующих тюнинг, турбины устанавливаются и на атмосферные двигатели. Сделать это непросто и требует специальных навыков, но на практике вполне применимо. Поскольку устройство не подключено к двигателю случайным образом, предполагается расчет скорости и объема поступающего воздуха. Самостоятельно такую работу лучше не делать.
Но тогда вы не сможете в полной мере насладиться динамикой вождения, которую можно получить от управления автомобилем с турбодвигателем. Кроме того, турбомотор, имеющий такую же мощность, как и «атмосферник», потребляет меньше топлива для преодоления того же отрезка пути. Так что здесь можно сэкономить на бензине.
Преимущества и недостатки атмосферного двигателя
Атмосферный бензиновый двигатель – самый популярный и доступный двигатель на сегодняшний день, который устанавливается на подавляющее большинство автомобилей. Что касается дизелей, то современные двигатели этого типа в легковых автомобилях практически всегда оснащены турбокомпрессором.
Плюсы атмосферных ДВС
Главной отличительной чертой атмосферных двигателей является относительная простота конструкции двигателей этого типа. Также стоит отметить более длительный срок службы безнаддувных бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания по сравнению с турбодвигателями. На практике средний срок службы «вакуума» в нормальных режимах (при условии своевременного и качественного обслуживания) может составлять около 400-500 тысяч километров пробега до первого капитального ремонта. Для турбированных агрегатов ремонт может понадобиться через 200-250 тысяч километров пробега.
Также рекомендуем прочитать статью о том, что такое форсированный мотор. В этой статье вы узнаете об основных способах форсирования двигателя внутреннего сгорания без установки турбокомпрессора.
Атмосферные двигатели проще в обслуживании и эксплуатации, так как простая конструкция двигателя этого типа менее требовательна к качеству топлива и моторного масла. Атмосферные двигатели лучше переносят случайную заправку некачественным бензином или дизелем. Также наблюдается высокая ремонтопригодность атмосферных двигателей. Такие двигатели менее нагружены по сравнению с двигателями внутреннего сгорания, которые оснащены механическими нагнетателями или турбонагнетателями.
Упрощенная конструкция безнаддувных двигателей исключает необходимость дорогостоящего обслуживания и ремонта узлов, присутствующих в устройстве двигателей с наддувом: турбин, интеркулеров, компрессоров и т д.
Минусы атмосферников
При всех очевидных достоинствах атмосферный двигатель не лишен и недостатков. Такие двигатели тяжелее и крупнее по габаритам, по мощности, крутящему моменту и динамике разгона атмосферные агрегаты явно проигрывают наддувным ДВС.
Дело в том, что безнаддувная схема питания за счет независимого забора наружного воздуха не позволяет обеспечить оптимальное соотношение топливо-воздух 1:14 на всех режимах работы двигателя. Иными словами, на малых оборотах двигатель подсасывает меньше воздуха, а на высоких эффективному забору воздуха препятствует проходное сечение воздуховодов, сопротивление воздушного фильтра и т д. КПД агрегата на таких режимах заметно снижается, атмосферный двигатель обеспечивает наилучшие характеристики в более узком диапазоне по сравнению с турбированными двигателями внутреннего сгорания.
Безнаддувный двигатель — это классический двигатель внутреннего сгорания, в котором воздух поступает через систему впуска и участвует в процессе создания топливной смеси в каждом цилиндре. В результате созданная топливная смесь воспламеняется, вырабатывает мощность и приводит в движение рабочие органы двигателя.
Какой же двигатель выбрать? Выводы и рекомендации
Прочитав эту статью, вы, наверное, в общих чертах поняли, что из себя представляет каждый из рассмотренных нами двигателей.
Безнаддувный двигатель проще турбированного. Имеет больший ресурс двигателя до капитального ремонта. Экономические затраты на его обслуживание и ремонт намного ниже, чем у турбодвигателя. Он не такой «капризный», как его «оппонент» в отношении качества заливаемого топлива и масла.
Но тогда вы не сможете в полной мере насладиться динамикой вождения, которую можно получить от управления автомобилем с турбодвигателем. Кроме того, турбомотор, имеющий такую же мощность, как и «атмосферник», потребляет меньше топлива для преодоления того же отрезка пути. Так что здесь можно сэкономить на бензине.
Но с другой стороны, у вас будут гораздо большие затраты, чем на атмосферный двигатель, на обслуживание, ремонт и ГСМ от турбированного двигателя. Кроме того, этот двигатель имеет гораздо меньший ресурс до капремонта, чем атмосферный. Хотя, для турбомоторов последнего поколения это уже не так актуально. По надежности они практически сравнимы с безнаддувными двигателями.
Так какой двигатель выбрать?
Прочтите эту статью еще раз и сделайте для себя соответствующие выводы.
Но в заключение все же хочу дать несколько советов. Если вы покупаете подержанный автомобиль с двигателем с турбонаддувом, будьте очень внимательны при оценке состояния турбонагнетателя. В противном случае может случиться так, что вскоре вам придется платить за его доработку или даже за покупку нового. А это не малые затраты!
Часто перед покупателем стоит дилемма, что лучше атмосферный или турбированный двигатель, и какой из двух вариантов выбрать. Потребитель должен ответить на вопрос самостоятельно, рассмотрев особенности двигателей.
Преимущества и недостатки атмосферных моторов
Большинство пользователей при покупке автомобиля не знают, какому агрегату отдать предпочтение, безнаддувному или турбированному двигателю, выбрать для управления автомобилем. В таких случаях взвешивают все за и против, а также определяют, какие задачи будет выполнять приобретаемое оборудование. Забегая вперед, отметим, что сегодня «пальма» принадлежит атмосферному бензиновому двигателю.
Преимущества атмосферных моторов
- Положительными сторонами, давшими популярность атмосферным двигателям, являются следующие:
- Эксплуатация и конструкция проще;
- Более длительный срок хранения;
- Надежность и благонадежность агрегатов;
- Ремонт не требует «особых» навыков и инструментов.
Поскольку из схемы работы агрегата исключены устройства, повышающие давление воздуха, устройство конструктивно проще по сравнению с агрегатами с турбонаддувом. Эта функция исключает дорогостоящий ремонт, так как используется меньше деталей и запасных частей, за исключением турбин, компрессоров и связанных с ними деталей и механизмов. Агрегат не чувствителен к топливу и не требует качественной смазки.
При работе атмосферных двигателей внутри камер происходят процессы, которые нагружают меньше деталей и механизмов, чем их аналоги с турбиной. Эта особенность влияет на ресурс, повышая скорость. Срок эксплуатации «атмосферных» двигателей в нормальных условиях составляет от 300 000 до 500 000 км пробега до капитального ремонта. Агрегаты с турбонаддувом проходят от 200 000 до 250 000 километров.
Недостатки атмосферных моторов
- Несмотря на множество преимуществ, атмосферные двигатели имеют и недостатки:
- Увеличенный вес сооружений;
- Снижена динамика разгона;
- Пониженный показатель мощности (по сравнению с агрегатом с турбиной);
- Работа двигателя сопровождается повышенным шумом;
- Невозможность развития необходимой мощности при недостатке кислорода (горы, порты).
Работа «атмосферного» двигателя отличается от работы газотурбинного двигателя тем, что первый не способен поддерживать соотношение топлива и воздуха (1:14) постоянно, в условиях эксплуатации. Таким образом, при самостоятельном входе воздушных масс на меньших скоростях поступает меньше воздуха. При увеличении скорости проходное сечение воздуховода, сопротивление, создаваемое фильтрующим элементом, и другие характеристики мешают подаче необходимого количества материала. В результате «атмосферный» двигатель может работать с эффектом в узком диапазоне, а аналог с турбиной имеет больший «пространство.
Дизельный двигатель с турбонаддувом:
Преимущества двигателей с турбиной
- Турбодвигатели имеют ряд эксплуатационных преимуществ, отличающих продукцию от атмосферных аналогов:
- Двигатель производит больше мощности при той же базовой конструкции;
- Повышается разгонная динамика двигателя, так как рабочий диапазон шире;
- Улучшены экологические характеристики двигателя;
- Работа сопровождается снижением шума.
Улучшение тяговой установки
Иногда после вождения автомобиля владелец хочет больше мощности и задается вопросом, можно ли поставить турбину на атмосферный двигатель. Для улучшения динамики разгона такое решение проблемы приемлемо. На практике выполнить задачу сложно; для этого потребуются знания, опыт и, самое главное, комплексный подход. Самостоятельно установить турбину не получится, для этого проводится ряд расчетов. Во-первых, они измеряют, сколько воздуха подается в камеру, как быстро он подается и как быстро заполняет двигатель. Сделанные расчеты влияют на поведение двигателя в дальнейшем. Также некоторые установки не подходят для подключения турбокомпрессора, в этом случае для повышения производительности используются механические турбины с постоянным приводом.
Важно! Помните, если перед тем, как поставить турбину на атмосферный двигатель, сделать неправильные расчеты и подобрать механизмы, то трудно предсказать поведение двигателя в дальнейшем. Возможно, средства и усилия будут потрачены впустую, а двигатель придет в негодность.
Другие способы улучшить мощность двигателя:
- Колонковое бурение до большего объема камер;
- Установка байпасной трубы;
- Установка других клапанов и распредвалов;
- Установка улучшенных фильтрующих элементов;
- Установка насоса повышенной мощности;
- Уменьшить потери на трение воздушных масс.
Использование вышеуказанных мер позволит улучшить силовые показатели на 40%. Также еще один метод используется при чиповании двигателя. Такое улучшение затрагивает программную часть агрегата и дает прибавку мощности до уровня 15%. Процедура проводится на специальных станциях, так как требует оборудования и навыков.
