Между «атмо» и «турбо». Какой выбрать двигатель?
Как говорилось в советской кинокомедии «Берегись автомобиля»: «Каждый, у кого нет машины, мечтает еe купить. И каждый, у кого есть машина, мечтает еe продать».Со времени выхода фильма прошло больше пятидесяти лет, машины стали во много раз сложнее в техническом плане, модельный ряд расширился на несколько порядков. Но личный автомобиль — это по-прежнему серьeзная покупка для семьи, и никто не хочет прогадать с выбором.
Итак, у вас на руках заветная сумма, вы уже определились с маркой и моделью будущего автомобиля. И тут встаeт важный вопрос: с каким двигателем брать машину? Если вопрос о выборе дизельного или бензинового двигателя для вашего автомобиля решeн в пользу последнего, возникает ещe одна дилемма: атмосферный или с турбонаддувом.
В нашей стране большинство популярных моделей, будь то бюджетные седаны или сверхпопулярные кроссоверы, предлагаются как с турбированными, так и с атмосферными моторами. При этом, чем выше класс автомобиля и его цена, тем шире линейка именно турбированных агрегатов.
Это общемировая тенденция: турбомоторы постепенно вытесняют атмосферные двигатели.
Прежде чем сделать выбор, стоит разобраться в главных отличиях атмосферных и турбированных силовых агрегатов, а также выявить их сильные и слабые стороны.
Как это работает
Основное отличие двух моторов заключается в способе подачи воздуха в цилиндры. В атмосферном двигателе воздух идeт под действием впуска разрежения, который создаeтся на такте, — поршень просто опускается и втягивает воздух. В турбированном моторе работает принудительный наддув — в цилиндры нагнетается больше воздуха с помощью турбокомпрессора.
По сути, турбированный двигатель является модернизацией своего предшественника — классического атмосферного мотора. Основная цель этого изобретения — увеличение мощности без увеличения объeма цилиндров. Турбированный бензиновый двигатель позволяет получить в камерах сгорания более высокую степень сжатия. Благодаря тому, что воздух подаeтся в камеры сгорания под давлением, достигается более полное сгорание топливно-воздушной смеси.
Турбина состоит из двух частей: ротора и компрессора. Двигатель в процессе работы производит выхлопные газы. Эти раскалeнные газы, поступая под давлением в ротор, раскручивают турбонагнетатель, воздействуя на лопатки турбины. Только после этого они поступают в глушитель. Вал ротора, вращаясь, приводит в действие компрессор, который нагнетает воздух в камеры сгорания, образуя дополнительную степень сжатия.
Воспользуемся простым примером для иллюстрации: если объeм мотора составляет 1,6 литра, то мощность классического атмосферника не превысит 100-110 л.с. В свою очередь, турбированный двигатель при том же объeме сможет выдать до 180 л.с.
Кстати, турбированные двигатели имеют свою небольшую классификацию.
- Механический нагнетатель. На впуске стоит воздушный насос — компрессор, который приводится в движение от коленчатого вала мотора.
- Турбокомпрессор, который использует энергию выхлопных газов. Принципы его работы мы рассмотрели выше.
Немного истории
Готтлиб Даймлер, один из создателей первого двигателя внутреннего сгорания, экспериментировал с нагнетателем, приводимым от коленвала, ещe в 1885 году. Несколькими годами позже Луи Рено — отец одноимeнной марки автомобилей — получил патент на аналогичную конструкцию для ДВС в 1902-м. Причeм само устройство для промышленного применения братья Рутс изобрели ещe в 1859-м.
Мировую же известность механическим нагнетателям принесла компания Mercedes-Benz, которая стала устанавливать наддувные компрессоры в конце 20-х годов сначала на гоночные, а начиная с 30-х и на серийные машины.
Из Германии мода на наддувные машины перекинулась на Голливуд, а оттуда на весь мир.
Сразу после Второй мировой войны использование компрессоров продолжилось в основном на моторах Формулы-1. Турбонаддува на гражданских машинах автопроизводители побаивались из-за детонации возросшего давления и температуры. Технологии производства подшипников оставляли желать лучшего, охлаждение и смазка тоже была малоэффективной, из-за этого турбины быстро приходили в негодность.
Окончательно и бесповоротно на путь «турбинификации» мировые производители встали после топливного кризиса конца 70-х.
Победа за турбокомпрессором?
Не углубляясь в технические подробности, скажем, что механические нагнетатели можно считать частью эволюционного пути, а массовое распространение в итоге получили турбокомпрессоры. Для раскрутки нагнетателя требуется мощность с вала двигателя, турбина же раскручивается просто за счeт выхлопных газов.
Первый путь технически сложнее и дороже в массовом производстве.Тем не менее механические компрессоры до сих пор устанавливают! С одной стороны, это премиальные модели британских Jaguar и Land Rover, некоторые двигатели у Mercedes, а с другой — традиционные масл-кары в духе Dodge Challenger Hellcat, которые продолжают специфически «подвизгивать» именно из-за своего механического нагнетателя.
Главное преимущество этой конструкции — приводной компрессор любой конструкции, будучи привязанным к коленвалу, не имеет инерционности. Связь «по педали» с ним прямая, и разгон остаeтся ровным практически во всeм диапазоне.
Как говорится, каждому своe. Но вернeмся к массовым автомобилям.
Преимущества
Если на рынке продаются оба вида двигателей, значит, у каждого есть ряд неоспоримых преимуществ. Рассмотрим их.
Атмосферный двигатель:
- проще в обслуживании;
- имеет более высокий ресурс;
- меньший расход масла;
- высокая мощность и увеличенный крутящий момент при равных объeмах двигателя;
- меньший расход топлива.
Недостатки
Равно как плюсы, у каждого из двух типов двигателей есть свои недостатки.
Атмосферный двигатель:
- имеет большой вес;
- при одинаковом объeме с турбомотором мощность ниже;
- сниженная динамика — в сравнении с турбомотором того же объeма;
- сложности при езде в горах.
Турбированный двигатель:
- высокие требования к качеству смазки и топлива;
- дорогостоящий ремонт;
- долгий прогрев зимой;
-
меньший интервал замены масла.
Трудности выбора
Автолюбителям, которые сомневаются, какой двигатель лучше и выгоднее, однозначного ответа дать не получится. Например, ценителям мощности и динамики имеет смысл присмотреться к турбированному мотору. Однако он же влечeт за собой значительные денежные траты на приобретение бензина и масла высокого качества.
Атмосферный двигатель примечателен своей простотой и неприхотливостью, он прекрасно может служить не одно десятилетие, кроме того, его работоспособность сможет поддержать даже человек с невысоким достатком.
Какое масло нужно турбомоторам, а какое — атмосферным?
У турбомотора наибольшая отдача, то есть максимум выработки тепла приходится на диапазон оборотов в районе 3000-4000 об/мин, когда турбина подаeт повышенное количество воздуха в цилиндры. После того как поток выхлопных газов станет достаточным для полноценной работы турбины, происходит скачок вырабатываемой энергии, сопровождаемый скачком температуры.
Моторное масло в таких условиях обязано сохранять свои свойства как при низких, так и при повышенных температурах. В случае турбированного двигателя это особенно важно, поскольку ось, на которой установлены турбинное и насосное колeса турбонаддува, работает в подшипниках скольжения. В случае если смазочный материал не обеспечит необходимую защиту данного узла, турбина
Для машин с турбокомпрессорами лучше всего подходят синтетические масла, так как они лучше противостоят окислению по сравнению с минеральными и полусинтетическими. К тому же их вязкость в меньшей степени зависит от изменений температуры, что необходимо для обеспечения защиты подшипников турбины на всех режимах работы двигателя.
Что касается самих характеристик вязкости моторного масла, то турбированные моторы «предпочитают» всесезонные масла с низкотемпературным показателем вязкости SAE 0W и высокотемпературным SAE от 20 до 40.
Кроме того, есть пара важных нюансов относительно использования автомобилей с турбированными двигателями:
важно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем;
необходимо регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.
Атмосферные двигатели, в отличие от турбированных, менее требовательны к специфическим характеристикам масла.
В данном случае подойдут общие рекомендации, которые мы давали в одной из предыдущих статей.
Стоит лишь напомнить о том, что мы предлагаем простой способ найти подходящее масло, — воспользоваться удобным онлайн-подборщиком. Просто задайте параметры «вид техники — марка — модель» или воспользуйтесь строкой поиска, и вам будут предложены все подходящие виды масла согласно международным стандартам и допускам автопроизводителей.
Выбор, как всегда, за вами!
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:
- Высокий ресурс пробега.
- Надежность силового агрегата.
- Простота в использовании.
- 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:
- Большой вес мотора.
- Низкая динамика.
- Мощность ниже, чем у аналогов, оборудованных турбонаддувом.
- Шумная работа мотора.
- 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.
Выбираем двигатель — турбированный или атмосферный
Каждый автолюбитель рано или поздно предстает перед выбором: машину с каким мотором, атмосферным или турбированным, ему приобрести. И у тех, и у других силовых установок есть свои достоинства и недостатки. О них – наш сегодняшний материал.
Плюсы и минусы атмосферного мотора
Прежде всего, поясним, что собой представляет двигатель, который в обиходе называется атмосферным. Это двигатель внутреннего сгорания, в котором подаваемый через карбюратор или инжектор воздух участвует в образовании топливной смеси (1 часть бензина и 14 – воздуха), которая, воспламеняясь, создает энергию, приводящую в движение рабочие части мотора.
Не будем вдаваться во все подробности работы таких двигателей – это не цель данного материала. Человеку, который выбирает автомобиль с атмосферным мотором, но все же поглядывает в сторону турбированного агрегата, важно понять, какие преимущества и недостатки есть у того мотора, которым будет оснащена его машина.
Несомненных плюсов у атмосферного двигателя три.
Большой моторесурс. Как показывает практика эксплуатации атмосферных двигателей, неважно, бензиновых или дизельных, срок их ресурсной эксплуатации может исчисляться сотнями тысяч километров пробега. Известны факты, когда некоторые американские атмосферные двигатели «выхаживали» по 300-400, а то и по 500 тысяч километров без капитального ремонта. Причем, были экземпляры моторов-рекордсменов, которые устанавливали на другие автомобили, так как «родной» кузов уже сгнивал, и силовая установка работала до капремонта еще не один десяток тысяч километров пробега.
Надежность и простота эксплуатации.
Такие рекордные показатели обусловлены относительной простотой конструкции атмосферных двигателей и их «лояльному» отношению к качеству топлива и моторного масла. Атмосферный двигатель неплохо переваривает даже самый паршивый бензин, которого в наших краях пруд пруди. Конечно, при частой заправке таким горючим и у атмосферника могут наступить перебои в работе, но восстановить его жизнедеятельность будет в разы дешевле, чем у того же турбированного агрегата.
Высокая ремонтопригодность. Упомянутая выше относительная простота конструкции атмосферного двигателя предполагает и его высокую ремонтопригодность. То есть, в случае выхода из строя того или иного узла двигателя его ремонт обойдется в сумму меньшую, чем ушла бы на починку мотора, оснащенного турбонаддувом.
Есть у атмосферных двигателей и свои недостатки. К ним можно отнести большую массу самого агрегата, меньшую, нежели у турбированного двигателя с аналогичным объемом, мощность, неспособность поддерживать высокую мощность при езде в гористой местности с разреженным воздухом.
Наконец, автомобиль с атмосферным двигателем проигрывает турбированному в динамике.
Плюсы и минусы турбированного мотора
Первый турбированный двигатель был изобретен еще в 1905 году, а на легковых автомобилях моторы такого типа начали применять в середине ХХ века. Принцип его работы состоит в том, что установленная на двигатель турбина использует выхлопные газы, чтобы создавать принудительное давление воздуха, который поступает в цилиндры, где образуется топливная смесь. Под воздействием давления в цилиндры закачивается большее количество воздуха, чем у атмосферного двигателя, что влечет за собой увеличение мощности двигателя (в среднем до 10%).
Турбина двигателяК преимуществам турбированных моторов можно отнести высокую мощность при одинаковом с атмосферным двигателем рабочем объеме, более высокий крутящий момент – это сказывается на лучшей, чем у «атмосферника» динамике. К тому же турбированный мотор экологичнее (более эффективное сгорание топлива в цилиндрах), и издает меньше шума, чем атмосферный двигатель.
К недостаткам двигателя, оснащенного турбонаддувом, можно отнести сложности в эксплуатации. Такая силовая установка более чувствительна к качеству топлива и моторного масла (для турбированных двигателей рекомендовано к использованию специальное масло). Срок службы масла и масляного фильтра в таком двигателе сокращен, по сравнению с таковым у атмосферного, в полтора – два раза из-за того, что турбине приходится работать при более высоких температурах. Необходимо тщательно следить за состоянием масла и фильтра и менять их с рекомендованной производителем двигателя периодичностью. Также нужно следить за состоянием воздушного фильтра: если он будет забит, это ухудшит работу компрессора.
Двигатель 1.4 TSIЕще один минус турбированного мотора – повышенный, по сравнению с атмосферным, расход топлива. Из-за того, что для приготовления смеси в цилиндрах используется больший объем воздуха, туда подается больший объем горючего. Не следует забывать, что турбина быстрее изнашивается, если сразу же при остановке автомобиля отключать мотор.
Поэтому для продления срока эксплуатации турбины нужно давать мотору некоторое время поработать на холостых оборотах, чтобы охладилась турбина, и только затем выключать ее.
Словом, у обоих типов двигателей есть свои положительные и отрицательные стороны. Поэтому перед покупкой автомобиля с атмосферным или турбированным мотором нужно тщательно взвесить все за и против и лишь затем делать обдуманный выбор.
Какой мотор лучше? — журнал За рулем
Времена, когда двигателя с наддувом и скромным рабочим объемом стоило бояться как огня, прошли. И претензии к нему уже больше походят на предрассудки.
Материалы по теме
Даунсайзинг шагает по миру, и все больше машин, даже бюджетных, обзаводятся малокубатурными двигателями с наддувом. Но многие автолюбители до сих пор боятся таких моторов. А может не так страшна мама, как ее рисуют первоклассники?В среде автолюбителей получила широкое распространение следующая точка зрения: турбонаддув ненадежен, двигатель с ним конструктивно слишком сложен, ему свойственен повышенный расход масла, такие двигатели холодные.
Словом, лучше с ними не связываться. Что-то из этого правда?
К надежности турбодвигателей концерна Volkswagen действительно были вопросы. Особенно к первым моторам малого рабочего объема (1,2 и 1,4 л) серий CBZ или САХ. Бывали случаи, когда износ цилиндропоршневой группы достигал критических значений уже после 100 тысяч километров пробега. Тому есть две объективные причины. Первая относится скорее к условиям эксплуатации. Малообъемные моторы не любят, когда стрелка тахометра проводит много времени в красной зоне, если сам двигатель еще не прогрелся до рабочей температуры. Прогреваются они дольше, а большая нагрузка в непрогретом состоянии чревата повышенным износом. Ну а вторая причина — чем меньше размер элементов кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и газораспределительного механизма (ГРМ), тем они быстрее изнашиваются.
| Один из самых популярных турбомоторов на нашем рынке — фольксвагеновский ЕА211 рабочим объемом 1,4 литра. Один из самых популярных турбомоторов на нашем рынке — фольксвагеновский ЕА211 рабочим объемом 1,4 литра. | В Европе основным двигателем концерна VAG становится 1,5-литровый EVO. В основе все тот же блок ЕА211. Но есть и отличия. Например, жидкостный промежуточный охладитель воздуха. Одна из главных особенностей этого мотора — он работает по циклу Миллера. В Европе основным двигателем концерна VAG становится 1,5-литровый EVO. В основе все тот же блок ЕА211. Но есть и отличия. Например, жидкостный промежуточный охладитель воздуха. Одна из главных особенностей этого мотора — он работает по циклу Миллера. |
Надежность турбомотора
Проблемы с надежностью были актуальны именно для первой линейки фольксвагеновских двигателей конца прошлого десятилетия. Со временем надежность наддувных моторов удалось заметно повысить. Конечно, говорить об огромном по нынешним временам ресурсе старых атмосферников 90-х не приходится. Но с ресурсом современных двигателей аналогичной мощности без наддува срок службы того же ЕА211 (1.4) вполне сравним.
И тот факт, что количество обращений по гарантии в последнее время сильно сократилось, это подтверждает. Кстати, схожая ситуация и с фордовским турбомотором серии EcoBoost.
Еще одна популярная линейка турбомоторов — EcoBoost от Ford. Двигатели рабочим объемом 1,5 л можно увидеть на Фокусах и Куге, а 2-литровые — на Mondeo.
Сложность конструкции
Если же говорить о сложности конструкции, то некоторые современные атмосферники по этой части не уступают турбированным моторам. Изменяемые впускные тракты, непосредственный впрыск, регулировка фаз газораспределения, сильно облегченные детали КШМ, — все это встречается и на двигателях без турбонаддува. Так что единственным серьезным конструктивным отличием остается сам наддув.
Долгий прогрев
Что касается проблемы долгого прогрева и, как следствие, холодного салона, то ее тоже можно решить.
Самый надежный способ: применение дополнительного электронагревателя. В случае с двигателем ЕА211 инженеры использовали другой прием: выпускной коллектор интегрировали в головку блока цилиндров. Так и двигатель прогревается чуть быстрее, а главное — количество отдаваемого тепла для салона увеличилось.
При одинаковой мощности машина с наддувным двигателем всегда оставляет позади автомобиль с атмосферным мотором аналогичной мощности во время разгона. Любой, кому доводилось делать такое сравнение, это подтвердит.
Чем турбомотор лучше атмосферного?
Материалы по теме
Есть у наддувных двигателей и серьезные преимущества перед атмосферниками. В первую очередь это касается отдачи. Достаточно взглянуть на внешнюю скоростную характеристику таких моторов.
У двигателя с турбонаддувом максимальная мощность и, самое главное, максимальный крутящий момент доступны в широком диапазоне оборотов. И если мощность все равно достигается на высоких оборотах, то крутящий момент у современных двигателей с наддувом частенько доступен уже с 1500 об/мин. И полка этого момента тянется вплоть до высоких оборотов. Добиться такой характеристики у атмосферных двигателей почти невозможно. У них полка момента и мощности заметно уже. К тому же значение максимального крутящего момента у атмосферного двигателя всегда меньше, чем у аналогичного по мощности турбированного. Свою лепту вносят и параметры КШМ и ГРМ. Меньшая масса вращающихся деталей турбодвигателя по определению позволяет быстрее выходить на рабочие обороты и снижает механические потери. Отсюда и лучшая отдача, и меньший расход топлива.Секрет хорошей динамики разгона автомобилей с турбомотором — широкая полка максимального крутящего момента. Причем она часто начинается уже с 1500 об/мин. На фото — внешняя скоростная характеристика фольксвагеновского двигателя ЕА211.Секрет хорошей динамики разгона автомобилей с турбомотором — широкая полка максимального крутящего момента. Причем она часто начинается уже с 1500 об/мин. На фото — внешняя скоростная характеристика фольксвагеновского двигателя ЕА211. | Для сравнения можно посмотреть на характеристику атмосферника. Не на значения максимальной мощности и момента, а на обороты, при которых они достигаются. Диапазон гораздо уже и сдвинут в сторону больших оборотов. Для сравнения можно посмотреть на характеристику атмосферника. Не на значения максимальной мощности и момента, а на обороты, при которых они достигаются. Диапазон гораздо уже и сдвинут в сторону больших оборотов. |
Так что времена, когда двигателя с наддувом и скромным рабочим объемом стоило бояться как огня, прошли. И претензии к нему уже больше походят на предрассудки. Их надежность стала куда выше.
И наш редакционный Volkswagen Golf VII, проехавший больше 80 тысяч км и не принесший никаких проблем, это уже подтверждает. Ну а настоящих недостатков, по сути, осталось два. Первый — повышенный расход масла, который связан с конструктивными особенностями таких двигателей. А второй — более низкая тепловая отдача. Но и эта проблема отошла на второй план благодаря дополнительным электронагревателям и таким ходам, как интеграция выпускного коллектора в ГБЦ.
Фото: фирмы-производители
Выбираем двигатель: турбина или атмосферный?
Выбираем двигатель: турбина или атмосферный?Сегодня автовладелец имеет возможность выбирать тип мотора — турбированный или атмосферный. У каждого из этих двигателей есть положительные и отрицательные стороны. Перед покупкой необходимо тщательно взвесить все аргументы. Интернет-магазин AvtoALL собрал для своих клиентов все плюсы и минусы.
Что приобрести — машину с модным турбированным двигателем или остановить свой выбор на обычном атмосферном моторе? AvtoALL готов рассмотреть преимущества и недостатки данных силовых установок, чтобы помочь автомобилистам определиться с выбором.
Итак, привычный атмосферный мотор — это двигатель внутреннего сгорания. Он работает по следующему принципу: воздух, подаваемый через карбюратор или инжектор, участвует в образовании топливной смеси — одна часть бензина и четырнадцать — воздуха. Воспламенившееся топливо вырабатывает энергию, которая приводит в движение рабочие части мотора.
Атмосферные двигатели
Достоинства:
— моторесурс — практика эксплуатации атмосферных двигателей, как бензиновых, так дизельных, доказывает, что срок ресурсной эксплуатации исчисляется тысячами километров пробега. Например, некоторые американские атмосферные двигатели проходят без капительного ремонта до 500 тысяч километров;
— надежность — простая конструкция атмосферного двигателя не требовательна к качеству моторного масла и топлива.
Такому двигателю нестрашен откровенно плохой бензин, на который можно «нарваться» на некоторых АЗС. Безусловно, регулярную заправку некачественным горючим не выдержит даже атмосферник, но зато его восстановление обойдется в разы дешевле, чем ремонт турбоагрегата;
— ремонтопригодность — если из строя выйдет один из узлов атмосферного двигателя, то уже упомянутая простота конструкции позволит отремонтировать его без особых затрат для автомобилиста.
Недостатки:
— большая масса силовой установки — по сравнению с турбированным двигателем аналогичного объема;
— атмосферный мотор проигрывает турбине в динамике;
— он не способен поддерживать высокую мощность при езде в горах, где воздух разряжен.
Турбированные двигатели
Отличительной особенностью турбодвигателя является наличие турбины — турбонаддува с приводом от выхлопных газов. Турбокомпрессор загоняет в цилиндры больше воздуха.
В итоге двигатель дает значительную мощность без увеличения рабочего объема.
Турбированный мотор изобрели еще в 1905 году, но на легковые автомобили эти агрегаты стали устанавливать только во второй половине ХХ века.
Достоинства:
— увеличенная мощность — в среднем, до 40% выше, если сравнивать с атмосферным двигателем такого же объема;
— высокий крутящий момент — за счет этого динамика лучше, чем у атмосферника;
— экологическая безопасность — турбокомпрессор обеспечивает эффективное и безотходное сгорание топлива в цилиндрах, уменьшая выброс вредных веществ.
— низкий уровень шума — турбированный двигатель шумит меньше, чем атмосферный;
— нет потери мощности — турбина поддерживает давление, равное атмосферному на уровне моря, тогда как обычный двигатель теряет свою мощность при подъеме в горы;
— наиболее эффективен турбонаддув для дизельных двигателей грузовиков.
Недостатки:
— двигатель крайне чувствителен к качеству масла и топлива. Для таких установок рекомендуется использовать специальное моторное масло;
— турбина работает при высокой температуре, поэтому срок службы масляного фильтра и масла сокращается в два раза, по сравнению с атмосферником;
— нужно постоянно следить за состоянием масла, меняя его с периодичностью, рекомендованной производителем, регулярно проверять воздушный фильтр — если он забился, это нарушит работу компрессора;
— повышенный расход топлива — в бензиновых двигателях с тубронаддувом для приготовления топливной смеси в цилиндрах используется большой объем воздуха, соответственно, подается больше горючего. Но это утверждение касается не всех типов турбодвигателей;
— турбина быстрее изнашивается, если сразу после остановки автомобиля отключать мотор. Чтобы продлить срок службы турбомотора, ему нужно дать немного поработать на холостых оборотах для охлаждения турбины.
Другие статьи
#Бачок ГЦС
Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления14.10.2020 | Статьи о запасных частях
Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.
Турбированный или атмосферный двигатель, отличия, какой лучше
Многие люди при выборе автомобиля интересуются, что лучше – турбированный или атмосферный двигатель.
Чтобы получить точный ответ на столь популярный вопрос, необходимо рассмотреть основные отличия этих моторов, их преимущества и недостатки.
Только на основании грамотного анализа можно делать какие-либо выводы. Чем мы, собственно, и займемся.
Особенности и отличия
Чем особенен атмосферный двигатель?
По сути, это классический мотор, который устанавливается на большинстве современных автомобилей (уже на первой машине стоял такой вид мотора).
Его название объясняется тем, что для создания топливной смеси необходим воздух. При движении поршня в нижнюю точку происходит его затягивание через карбюратор (ресивер инжектора) и смешивание с топливом (соляркой, бензином).
Чем особенен турбированный мотор?
Это модернизированный вид ДВС, в конструкции которого есть специальная турбина. Ее задача – закачать дополнительный объем воздуха к цилиндрам для увеличения мощности двигателя (в среднем прирост составляет 10-15%).
Таким образом, основное отличие атмосферного двигателя от турбированного для покупателя – это мощность и конструкция.
К примеру, при объеме 1.5 литра мощность первого будет 75 лошадиных сил. При этом турбированный мотор (при таком же объеме) будет иметь уже 100 лошадиных сил.
Для полноты картины упомянем и третий вид двигателя – форсированный.
И снова-таки это привычный ДВС, но отличающийся более сложной конструкцией.
Для его разработки часто применяются более дорогие материалы и современные конструкции, призванные повысить мощность до максимального уровня. При этом форсированные моторы могут быть с турбиной или без нее.
Преимущества
Теперь рассмотрим основные положительные черты каждого из видов двигателей.
Атмосферный мотор
Атмосферный мотор имеет следующие плюсы:
- Большой ресурс.
За все годы применения атмосферный тип двигателей показал себя в отношении трудоспособности и выносливости только с лучшей стороны.
При этом не имеет значения, какое топливо является основным – бензин или солярка.
Есть моторы, которые спокойно проезжают по 400-500 тысяч километров без серьезного вмешательства.
Истории известны и такие экземпляры атмосферных «сердец», когда кузов полностью выгнивал, а мотор еще долго дохаживал на другом автомобиле.
- Простота в эксплуатации и надежность.
Все мы знаем, что чем проще аппарат, тем он надежнее. Здесь «золотая середина» идеально соблюдена.
Особый плюс, которым обладает атмосферный двигатель — способность справляться даже с бензином очень низкого качества.
Здесь более подробно можно узнать про автомобильное топливо и его стандарты.
Конечно, не исключены определенные сбои, но на общую функциональность и ресурс это сказывается незначительно.
Если же и потребуется ремонт, то затраты на него будут минимальными.
- Ремонтопригодность.
Обусловлена простотой конструкции, о которой мы уже упоминали. Атмосферный мотор при необходимости можно перебрать до последнего винтика и собрать все обратно.
Следовательно, в сравнении с турбированным двигателем ремонт обходится намного дешевле.
Турбированный мотор
Турбированный мотор имеет следующие преимущества:
- более высокую мощность и крутящий момент, если сравнивать с обычным ДВС при аналогичном объеме двигателя. В итоге автолюбитель может наслаждаться много лучшей динамикой в движении;
- данный вид мотора менее вреден для окружающей среды, ведь за счет дополнительного наддува воздуха поступающая топливная смесь сгорает практически без остатка;
- меньшую шумность (атмосферный мотор этим не может похвастаться).
Недостатки
К минусам атмосферных двигателей можно отнести:
- слишком большой вес;
- низкую мощность;
- невозможность выдавать номинальную мощность при езде в горной местности, где имеет место разреженный воздух;
- более низкую динамику.
Все показатели приведены в сравнении с «конкурентом».
Читайте также:Турбированный двигатель и его минусы:
- слишком «хитрая» конструкция, которая существенно усложняет эксплуатацию двигателя;
- чувствительность к топливу и маслу низкого качества, здесь уже приходится выбирать только лучшие материалы;
- необходимость частой замены масляного фильтра и самого масла (данные расходные материалы служат почти в два раза меньше, чем в «атмосферниках»). При этом очень важно следить за их состоянием и своевременно производить замену;
- более высокий расход бензина (солярки). Турбированный мотор затягивает больший объема воздуха. Как следствие, и топлива в один раз попадает много больше;
- при частой эксплуатации турбина выходит из строя намного быстрее и приходится делать замену. Чтобы данный узел работал дольше, необходимо перед отключением давать ему немного поработать на холостых.
При этом очень важно следить за их состоянием и своевременно производить замену;Какой двигатель лучше?
Остается определиться, какой двигатель выбрать. Здесь однозначного ответа нет.
Если касательно мощности и динамики, то первый вариант выглядит более предпочтительно. Но с турбированным двигателем необходимо быть готовым к максимальным затратам – на качественный бензин, масло и эксплуатацию.
В свою очередь, атмосферный мотор менее прихотливый и требовательный, поэтому подойдет для людей с меньшим бюджетом.
Как турбировать атмосферный двигатель
И напоследок давайте рассмотрим, как турбировать атмосферный двигатель.
Если раньше за такую работу никто не брался, то сегодня некоторые квалифицированные автосервисы способны сделать из обычного мотора настоящего «зверя».
Единственное, что нужно помнить – данная работа выльется владельцу в серьезные затраты на покупку дополнительных материалов и их установку.
В частности, необходимо дополнительно смонтировать интеркулер, турбину, дополнительный блок-перехватчик и так далее. Но и это еще не все.
Чтобы получить турбированный мотор, существенная оптимизация должна быть внесена в топливную систему – придется установить более мощный бензонасос, усилить поршневую группу, потратиться на форсунки с большей пропускной способностью и так далее.
Таким образом, получиться своеобразный тюнинг двигателя и в случае переделки последнего необходимо несколько раз пересчитать затраты, чтобы убедиться в актуальности такого мероприятия.
Выводы
Теперь после прочтения статьи можно принять решение — турбированный или атмосферный двигатель будет стоять на вашем автомобиле.
И помните, что нужно учитывать не только скорость и мощность, но и потенциальные затраты, ведь автомобиль покупается на долгие года и его необходимо обслуживать.
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 :
Вт атмосферный двигатель
Ниже 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, восходящая балка тянет вверх по поршню.
Паровой поршень / цилиндр заметно сложнее, чем у Ньюкомена. Во-первых, обратите внимание, что верхняя часть парового цилиндра закрыта. 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 хранить 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 (так его называет Ватт) служит для откачки конденсата и любого неконденсируемого газа из конденсатора х . Выход воздушного насоса и находится в меньшей камере, отдельно от колодца с холодной водой.Эта камера заполняется горячим конденсатом от воздушного насоса k . Эта горячая вода возвращается 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 вверх 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 на странице описания насоса выглядят как тип B (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 находится обратный клапан, а в поршне просверливаются 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 водный конденсат впускается в конденсатор с помощью струи через отверстие сбоку конденсатора (можно увидеть регулирующий стержень для струи, начинающийся между клапанами e и f и стекающий вниз к немаркированному белому ящику на сторона конденсатора).Поршень втягивается вакуумом вниз, заполняя пространство над поршнем паром, отбираемым из котла. Во время этого 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 в воде растворено некоторое 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 снова переключаются клапаны c, e, f , позволяя двигателю повторить ход вверх. Жиклер конденсатора также закрыт.
История парового двигателя
История парового двигателя [Главная страница истории Steam] [Карта сайта истории Steam] [Домашняя страница вводного учебника по химической инженерии] [Дополнительные материалы к учебнику]Краткая история парового двигателя
Резюме Карла Лиры
Одной из самых значительных промышленных проблем 1700-х годов было удаление
воды из шахт.Пар использовался для откачки воды из шахт. Теперь это
может показаться, что имеет очень мало общего с современной паровой электроэнергией
растения. Однако один из основополагающих принципов, используемых при разработке
паровая энергия — это принцип, по которому конденсация водяного пара может создавать
вакуум. В этой краткой истории рассказывается, как конденсация использовалась для создания вакуума.
для работы первых паровых насосов, и как Джеймс Ватт изобрел отдельный
конденсатор. Хотя циклические процессы, представленные в этой истории, не используются
в современных паровых турбинах с непрерывным потоком в современных системах используются отдельные конденсаторы.
работает при давлении ниже атмосферного, применяя описанные здесь принципы.Кроме того, рассказы об изобретателях и их изобретениях дают представление о
процесс технологических открытий.
Демонстрация вакуума
Один из важнейших принципов, применяемых при работе с паровой тягой. это создание вакуума путем конденсации. Эта ссылка представляет собой простую иллюстрацию используя бутылку безалкогольного напитка и кипяток. Демонстрация демонстрирует, как конденсация внутри резервуара создается вакуум. В насосе Savery, описанном ниже, используется метод очень похоже на продемонстрированный метод.Вакуум Демо.
Спасательный насос
Раньше одним из распространенных способов удаления воды было использование серии
ковшей на шкивной системе, управляемой лошадьми.
Это было медленно и дорого
так как животные нуждались в корме, ветеринарии и жилье. Использование
пар для перекачивания воды был запатентован Томасом Савери в 1698 году, и, по его словам,
предоставили «двигатель для подъема воды с помощью огня». Насос Савери работал
нагревая воду до ее испарения, заполняя резервуар паром, а затем создавая
вакуум, изолировав резервуар от источника пара и конденсируя пар.Вакуум использовался для забора воды из шахт. Однако вакуум мог
набирайте воду только с небольшой глубины. Еще одним недостатком помпы была
использование давления пара для удаления воды, которая была втянута в резервуар.
В принципе, давление можно использовать для выталкивания воды из бака вверх.
80 футов, но взрывы котлов были не редкостью, так как конструкция герметичного
котлы были не очень продвинутыми. По этой ссылке вы найдете подробную информацию о работе Savery.
Описание насоса..
Атмосферный двигатель Newcomen
Томас Ньюкомен (1663-1729), кузнец, 10 лет экспериментировал, чтобы разработать
первый по-настоящему успешный паровой двигатель, приводящий в действие насос для удаления воды из
мины.
Его способность продавать двигатель была ограничена обширным патентом Савери.
Он был вынужден основать фирму с Savery, несмотря на улучшение показателей.
его двигателя, значительные механические отличия, устранение
потребность в давлении пара и использование вакуума совсем другим способом.А
Схема двигателя Ньюкомена показана на рисунке 1. Двигатель называется
«атмосферный» двигатель, потому что максимальное давление пара составляет около
атмосферное давление.
Рис. 1. Иллюстрация атмосферного двигателя Ньюкомена для перекачивания воды.
Принцип работы. Паровая машина состоит из
паровой поршень / цилиндр, который перемещает большую деревянную балку для привода водяного насоса. Двигатель не использует давление пара для подъема парового поршня ! Скорее,
система сконструирована таким образом, что балка тяжелее со стороны основного насоса,
и сила тяжести тянет вниз основную насосную часть балки.Вес добавляется к
со стороны основного насоса, если необходимо.
Насосы на Рисунке 1 вытесняют воду по восходящей
ход поршня насоса соответствует насосам, используемым в оборудовании в то время, и обсуждение следует за этой конструкцией. Чтобы нарисовать
вода в основной насос в правой части диаграммы, рассмотрим цикл
это начинается с того, что луч опускается вправо. Цилиндр под паром
поршень сначала заполняется паром атмосферного давления, а затем распыляется вода
в цилиндр для конденсации пара.Разница давлений между атмосферой и
в результате вакуум выталкивает пар
поршень вниз, потянув поршень основного насоса вверх, поднимая воду над поршнем основного насоса и заполняя нижнюю камеру основного насоса водой. В нижней части хода парового поршня открывается клапан для восстановления
паровой цилиндр до атмосферного давления, и луч направо опускается вниз
под действием силы тяжести, позволяя главному поршню упасть. Когда основной поршень падает, вода из-под поршня проходит в камеру над поршнем, как будет объяснено ниже.Пар атмосферного давления поступает в паровой цилиндр.
во время этого шага, позволяя повторить процесс.
Двигатель Newcomen был лучшей технологией за 60 лет! Некоторые двигатели Newcomen использовались намного дольше, хотя и значительно уступали ваттным двигатели, которые последовали. Подробнее о работе и фото самого старого существующий механизм Ньюкомена, см. Ньюкомен Описание двигателя.
Ваттный атмосферный паровой двигатель
Рисунок 2.Иллюстрация атмосферного двигателя Ватта для перекачивания воды. Главный насос не показан. (По гравюре Стюарта, 1824 г., С. 114.). | Двигатели Newcomen были крайне неэффективны. Пользователи узнали, как
требовалось много энергии. Паровой цилиндр многократно нагревали и охлаждали,
что тратило энергию на повторный нагрев стали, а также вызывало большие тепловые потери.
стрессы. Принцип работы. Двигатель Ватта, как и двигатель Ньюкомена, работающий по принципу разницы давлений, создаваемой вакуумом с одной стороны поршня, чтобы протолкнуть паровой поршень вниз. Однако паровой цилиндр Ватта вообще оставался горячим. раз. Клапаны позволяли пару течь в отдельный конденсатор. а затем откачивали конденсат вместе с любыми газами с помощью воздушного насоса. (См. Рисунок 2.) Подробнее о работе и фото пары двигателей Watt используется для перекачивания воды, см. Ватт Описание двигателя. |
Джеймс Ватт (1736-1819) совершил прорыв, используя
отдельный конденсатор.Ватт открыл отдельный конденсатор в 1765 году.
(См. Эксперимент Ватта.) Прошло 11 лет, прежде чем
видел устройство на практике! Самое большое препятствие для реализации
двигателя Ватта была технология изготовления большого поршня / цилиндра
с достаточно узкими допусками, чтобы запечатать умеренный вакуум.
Технология улучшилась примерно в то же время, когда Ватт обнаружил финансовую
поддержка, в которой он нуждался, благодаря партнерству с Мэтью Бултоном.Поршень двустороннего действия и вращающийся двигатель
Рис. 3. Иллюстрация двигателя двойного действия Boulton-Watt. (Адаптировано с гравюры Стюарта, 1824 г., стр. 128). | Ватт и Бултон успешно применили свой двигатель для откачки воды из колодцы. Бултон был дальновидным промышленником и воспользовался возможности применить двигатель в других отраслях.Перемещение паровой двигатель в помещении, устройство стало полезным для работы мельниц и текстильные фабрики и др. Двигатель, изображенный слева, является примером двигателя позднего 1700-е гг. Обратите внимание на цепь, которая раньше соединяла поршень с балкой. двигатели заменены на механизм параллельного движения. Ватт сказал его сын, что он гордился этим изобретением даже больше, чем он был сам двигатель. Механизм позволял поршню действовать в идеально выровненное движение вверх / вниз, пока луч идет по дуге.Механизм Также появилась возможность переносить работу восходящим ходом! Steam — это наконец-то делает работу толкая вверх! Используемые для этого котлы В устройстве также находятся котлы атмосферного давления. Цилиндровое пространство над поршень соединен с вакуумом конденсатора, чтобы позволить пар, чтобы подтолкнуть поршень. Двигатель слева также содержит еще одно необходимое улучшение. для управления механизмами с постоянной скоростью — подключен регулятор скорости к дроссельной заслонке. Для получения более подробной информации о двигателе двойного действия, механизме параллельного движения, регулятор скорости, а также солнечная и планетарная шестерни (без изображения на рисунке 3), включая фотографии, см. Двойное действие Описание двигателя. |
Биография Джеймса Ватта и история двигателя
История Джеймса Ватта и разработки двигателя чрезвычайно интересна. Воспользуйтесь этой ссылкой, чтобы найти биографию Ватта.История поможет вам понять, как двигатель стал больше, чем водяной насос и как Вышеупомянутые события относятся к человеку и времени.
важных дат в развитии Steam Двигатель
Краткая библиография книг и ресурсов для Изучение паровых двигателей и Джеймса Ватта
Карта сайта
Чтобы перейти в каталог сайта, щелкните здесь.
Спасибо за проявленный интерес!
Обновлено 21.05.13, Авторские права
2001-2013, Карл Т.Лира, [email protected]
Все права защищены.
Подготовлено как дополнение к вводному
Химическая инженерия Термодинамика.
Англия | История, карта, города и факты
Англия , основная составная единица Соединенного Королевства, занимающая более половины острова Великобритании.
Encyclopædia Britannica, Inc.Британская викторина
Поездка в Европу
Где можно посмотреть матч «Реал Мадрид»? Какая столица Швеции? Ознакомьтесь с фактами в этой викторине об исторических городах и странах Европы.
За пределами Британских островов Англию часто ошибочно считают синонимом острова Великобритании (Англия, Шотландия и Уэльс) и даже всего Соединенного Королевства. Несмотря на политическое, экономическое и культурное наследие, которое обеспечило увековечивание ее имени, Англия больше не существует официально как правительственная или политическая единица — в отличие от Шотландии, Уэльса и Северной Ирландии, которые имеют разную степень самоуправления во внутренних делах. дела.Редко, когда учреждения работают только в Англии. Заметными исключениями являются Англиканская церковь (Уэльс, Шотландия и Ирландия, включая Северную Ирландию, имеют отдельные отделения Англиканской общины) и спортивные ассоциации по крикету, регби и футболу (футболу). Во многих отношениях Англия, казалось, была поглощена большей частью Великобритании после Акта об объединении 1707.
England Encyclopædia Britannica, Inc.Англия, омываемая большими реками и небольшими ручьями, является плодородной землей, и Щедрость его почвы на протяжении тысячелетий поддерживала процветающую сельскохозяйственную экономику.В начале 19 века Англия стала эпицентром всемирной промышленной революции и вскоре стала самой промышленно развитой страной мира. Привлекая ресурсы со всех оседлых континентов, такие города, как Манчестер, Бирмингем и Ливерпуль, превращали сырье в промышленные товары для глобального рынка, а Лондон, столица страны, превратился в один из выдающихся городов мира и центр политической, экономической жизни. и культурная сеть, простирающаяся далеко за пределы Англии. Сегодня столичный район Лондона охватывает большую часть юго-востока Англии и продолжает служить финансовым центром Европы и центром инноваций, особенно в популярной культуре.
Одна из основных характеристик английского языка — разнообразие в пределах небольшого компаса. Ни один город в Англии не находится на расстоянии более 75 миль (120 км) от моря, и даже самые дальние пункты страны находятся не более чем в одном дне пути по дороге или по железной дороге от Лондона. Сформированная в результате союза небольших кельтских и англосаксонских королевств в период раннего средневековья, Англия долгое время состояла из нескольких отдельных регионов, каждый из которых отличался диалектом, экономикой, религией и расположением; действительно, даже сегодня многие англичане идентифицируют себя по регионам или графствам, из которых они прибыли, т.е.г., Йоркшир, Западный Кантри, Мидлендс — и сохраняют прочные связи с этими регионами, даже если они живут в других местах. Однако общие черты важнее этих различий, многие из которых начали исчезать в эпоху после Второй мировой войны, особенно с преобразованием Англии из сельского в высокоурбанизированное общество. Островное положение страны имело решающее значение для развития английского характера, который воспитывает, казалось бы, противоречивые качества откровенности и сдержанности наряду с конформностью и эксцентричностью, и который ценит социальную гармонию и, как и многие островные страны, хорошие манеры. которые обеспечивают упорядоченные отношения в густонаселенной местности.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасПосле потери Британской обширной заморской империи в середине 20-го века Англия пережила кризис идентичности, и много энергии было посвящено дискуссиям об «англичаности», то есть не только о том, что значит быть англичанином в стране. в котором сейчас проживает большое количество иммигрантов из многих бывших колоний, и это гораздо больше космополитично, чем островитяно, но также отражает то, что значит быть англичанами в отличие от британцев.В то время как английская культура опирается на культуры мира, она совершенно не похожа на любую другую, хотя ее трудно идентифицировать и дать определение. Об этом английский писатель Джордж Оруэлл, «революционный патриот», описавший политику и общество в 1930-40-х годах, заметил в Лев и единорог (1941):
В английской цивилизации есть что-то особенное и узнаваемое. … Это как-то связано с плотными завтраками и пасмурными воскресеньями, дымными городками и извилистыми дорогами, зелеными полями и красными столбами.У него есть собственный аромат. Более того, он непрерывен, он простирается в будущее и прошлое, в нем есть что-то, что сохраняется, как в живом существе.
Для многих Оруэлл, как и все остальные, уловил суть того, что Шекспир назвал «этим благословенным заговором, этой землей, этим царством, этой Англией».
Земля
Англия ограничена на севере Шотландией; на западе — Ирландское море, Уэльс и Атлантический океан; на юге проливом Ла-Манш; и на востоке у Северного моря.
Рельеф
Топография Англии невысока, но, за исключением востока, редко бывает плоской. Большая часть его состоит из холмов, самые высокие возвышения находятся на севере, северо-западе и юго-западе. Этот ландшафт основан на сложных нижележащих структурах, образующих замысловатые узоры на геологической карте Англии. Самые старые осадочные породы и некоторые магматические породы (в изолированных холмах из гранита) находятся в Корнуолле и Девоне на юго-западе полуострова, древние вулканические породы лежат в основе некоторых частей гор Камбрия, а самые современные аллювиальные почвы покрывают Болота Кембриджшира, Линкольншира и Норфолк.Между этими регионами лежат полосы песчаников и известняков разных геологических периодов, многие из которых являются реликтами первобытных времен, когда большие части центральной и южной Англии были затоплены теплыми морями. Геологические силы подняли и сложили некоторые из этих скал, чтобы сформировать хребет северной Англии — Пеннины, которые поднимаются на 2930 футов (893 метра) в Кросс-Фелл. Камбрийские горы, включающие знаменитый Озерный край, достигают 3 210 футов (978 метров) в Скафелл-Пайк, самой высокой точке Англии.Сланец покрывает большую часть северной части гор, а толстые слои лавы находятся в южной части. В других осадочных слоях образовались цепи холмов от 965 футов (294 метра) в Норт-Даунсе до 1083 футов (330 метров) в Котсуолдсе.
Encyclopædia Britannica, Inc.Холмы, известные как Chilterns, North York Moors, Yorkshire и Lincolnshire Wolds, были округлены в характерные плато с западными откосами в течение трех последовательных ледниковых периодов эпохи плейстоцена (примерно от 2600000 до 11700 лет назад).Когда таял последний ледяной покров, уровень моря поднялся, затопив наземный мост, соединявший Великобританию с материковой частью Европы. Глубокие отложения песка, гравия и ледниковой грязи, оставленные отступающими ледниками, еще больше изменили ландшафт. Эрозия дождем, рекой, приливами и оседанием в некоторых частях восточной Англии впоследствии сформировала холмы и береговую линию. Плато из известняка, песчаника и угленосных пластов связаны с крупными месторождениями угля, некоторые из которых существуют в виде обнажений на поверхности.
Геологическая сложность Англии ярко иллюстрируется скалистой структурой ее береговой линии. Вдоль южного побережья от древних гранитных утесов Лендс-Энд на крайнем юго-западе находится череда песчаников разных цветов и известняков разного возраста, кульминацией которых является белый мел от острова Уайт до Дувра. Разнообразная панорама скал, заливов и устьев рек отличает английское побережье, длина которого с его многочисленными выемками составляет около 2 000 миль (3200 км).
BBC — Девон — Откройте для себя Девон
Томас Ньюкомен, родившийся в Дартмуте в 1663 году, 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 — ручная откачка 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 и работали днем и ночью, что сделало их чрезвычайно успешными.
К моменту смерти Томаса Ньюкомена в 1729 году по крайней мере 100 его двигателей работали в Великобритании и по всей Европе.
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 Ньюкомен США.
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
Вода непрерывно кипятится для получения пара. Во время поршневой ход вверх, этот пар низкого давления (около 5 фунтов на 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, более высокое атмосферное давление движет поршень 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. Чтобы узнать больше о движке Newcomen, я настоятельно рекомендую этот книга. Я надеюсь когда-нибудь проиллюстрировать автоматические клапаны.
Изобретая паровой двигатель
ок, наверху, на выступе второго этажа Лувра, среди статуй великих французских мыслителей — Декарта, Дидро, Вольтера.На одном изображен мужчина, опирающийся левой рукой на странное устройство. Мы должны прищуриться, чтобы увидеть, что это такое. Оказывается, это цилиндр, разрезанный, чтобы обнажить поршень внутри него. Кто этот механик в галерее интеллектуалов?
Это Денис Папен, родился в 1647 году, в том же году, когда фон Герике начал работать с газами. Папен изучал медицину, затем пошел работать на Кристиана Гюйгенса, который работал с воздушными насосами.Папен сделал вакуумный насос под руководством Гюйгенса. Он хотел использовать пылесосы, чтобы сохранить еду. Позже для медицинских исследований он изобрел устройство для переваривания костей под высоким давлением — прототип бытовой скороварки.
И Гюйгенс, и Папен сыграли свою роль в разработке паровых двигателей. И оба были французскими гугенотами. Гугеноты сосуществовали с французскими католиками с тех пор, как Нантский эдикт подтвердил их свободу вероисповедания. Но после быстрого роста антипротестантских настроений Людовик XIV отменил Указ в 1685 году.
Четыреста тысяч гугенотов были изгнаны из Франции. Им пришлось перебраться в Германию, Англию, Канаду и другие протестантские страны. Многие оказались в Массачусетсе. Среди их американских потомков были Александр Гамильтон и Пол Ревир.
Гюйгенс вернулся в свои родные Нидерланды и больше никогда не видел Франции. Папен провел остаток своей жизни в Англии и Германии. В Марбургском университете он пересмотрел идею, предложенную Гюйгенсом, — использовать порох для привода двигателя.Но вскоре Папен понял, что это непрактично. После каждого взрыва поршень оставался наполненным неконденсирующимся газом.
Эскиз Папина его первой паровой машины. |
Но если бы он использовал пар , он почти не конденсировался бы. Тогда можно было завершить ход поршня. Вместо взрыва пороха для создания давления он мог конденсировать пар для создания вакуума.Давление воздуха могло привести к рабочему ходу. Оказалось, что именно так и будут работать первые настоящие паровые машины.
Папен опубликовал проект такого двигателя в 1690 году — того, который он держит сегодня в Лувре. Лужа воды в цилиндре попеременно кипела и конденсировалась. Кипячение наполнило цилиндр паром. Работа была выполнена, когда атмосферный воздух толкнул поршень вниз во время конденсации.
Сохранение той же воды в поршне привело бы к тому, что его двигатель очень замедлился.В практических двигателях пар вводится извне, а затем выпускается в виде отработанного пара или конденсированной воды. Папен сообщил, что только нагрев воды займет целую минуту. Ему повезло, что он делал целых тридцать рабочих гребков в час.
Позже он предложил более простой двигатель высокого давления. Но никто еще не умел обрабатывать большой, плотно прилегающий цилиндр и поршень. Кроме того, сейчас был 1707 год, и кузнец из Девоншира Томас Ньюкомен, наконец, создал пригодный для использования паровой двигатель, очень похожий на первый двигатель Папена.
И здесь снова возникает тема религиозного бунта. Ньюкомен был таким же несогласным, как Папен и Гюйгенс. Он был ярым членом одной из возникающих баптистских сект. Он жил, как жил Папен, по ту сторону благословения общества. Возможно, такая радикальная новинка, как паровая машина, должна была появиться на грани приемлемости.
Последний проект парового двигателя Папена. (Обратите внимание на предохранительные клапаны.Они были адаптированы из его более раннего устройства для переваривания костей.) |
В Великобритании те же люди, стряхнувшие религиозную ортодоксальность, также спровоцировали экономическую революцию на паровой тяге — вдали от лондонских очагов власти. Британская промышленная революция зародилась в основном в сельской местности Англии и была движима торговцами, чьи убеждения лежали далеко от англиканской церкви. Они добились свободы, не штурмовав крепостные валы, а построив новую промышленную базу Великобритании на своих задних дворах.Они занялись текстильным ткачеством и новыми видами производства чугуна. Они построили сеть каналов, децентрализовавших движение товаров. И сила была бы ключом. Паровые двигатели быстро заняли центральное место среди этих технологий.
Версия парового насоса Савери 1699 года, как показано Ларднером. |
Другой изобретатель из Девоншира проложил путь для Ньюкомена.Томас Савери работал во многих технологических сферах, когда в 1698 году он подал патент на:
. Новое изобретение для подъема воды и создания движения для всех видов мельниц с помощью движущей силы огня, которое будет иметь большое значение и будет полезно для осушения шахт, обслуживания городов водой и для работы всех видов мельниц, где они не имеют ни пользы от Воды, ни от постоянного ветра.То, что на самом деле построил Савери, было высокой полой капсулой. Представьте себе, что верхняя часть сначала наполнена водой.Пар, подаваемый в капсулу под высоким давлением, вытесняет воду со дна и поднимается по трубе. Затем на стручок распыляется холодная вода для конденсации пара. В результате вакуум всасывает воду из нижнего отстойника, и цикл повторяется. Заявки Savery о патентах на приводные мельницы и другие машины никогда не могли быть выполнены с этим двигателем. У него не было ни поршневого штока, ни маховика, ни коромысла, ни каких-либо средств для привода механизмов. Это была пони с одним трюком; он мог только качать воду.
Позже 18-го века поршень типа Ньюкомена, примерно три фута в диаметре с широкой периферийной прорезью для наматывания троса в качестве уплотняющего уплотнения.(Лондонский музей науки, фото JHL) |
Пар должен был подаваться из расчета около ста фунтов на квадратный дюйм. Это подняло бы воду на пару сотен футов. Но пар конденсировался так быстро, когда попадал в холодную воду, что ему посчастливилось вытолкнуть воду на двадцать футов. Его двигатель никогда не смог бы пригодиться на настоящей шахте.
Тем не менее, Savery на самом деле построил исправных двигателей. Он публично продемонстрировал, что пар может перекачивать воду.Он также сообщил о потенциале своего двигателя, назвав его The Miners Friend. Он не оставил ни у кого сомнений в том, что пар решит отчаянно важную проблему осушения шахт, даже если его собственный двигатель не подходит для этой работы.
Сразу за ним Ньюкомен и его партнер Джон Колли начали строить свой двигатель. К 1712 году он заработал. Это был огромный зверь. В первом использовался цилиндр диаметром почти два фута и высотой восемь футов для привода большого внешнего насоса.Он поднимал около 130 английских галлонов в минуту из шахты глубиной 150 футов. Он производил около пяти с половиной лошадиных сил.
Итак, паровая машина стала реальностью. Машины Ньюкомена появились по всей Англии, а затем и в Европе. Они получили такое широкое распространение, что стали частью преподавания натурфилософии. И здесь наконец-то появляется Джеймс Ватт.
Атмосферный двигатель Ньюкомена, показанный Ларднером. |
|
BIX029 |
|
| |||||||||||||||||||||||||