Атмосферный двигатель: с него все начиналось

Изобретение ДВС - двигателя внутреннего сгорания -  можно с полным основанием отнести к одному из величайших изобретений человечества. Именно он дал человеку силу, которой не обладали мускулы, а уж человеческий гений сумел приспособить эту силу для своих нужд в самых разных областях своей деятельности. И это же обеспечило ускоренное развитие многих смежных областей науки и техники, благодаря чему атмосферный двигатель продолжал успешно развиваться и совершенствоваться.

Чтобы понять проблемы, стоящие перед моторостроителями, необходимо вспомнить, как работает такой двигатель. Будем рассматривать обыкновенный бензиновый мотор. Он всасывает из атмосферы воздух, который затем смешивается с парами бензина и поступает в камеру сгорания. При сгорании топливной смеси происходит расширение образующихся газов, в результате чего возникают силы, вращающие коленчатый вал. Вот так, если говорить очень упрощенно, выглядит описание того, как работает атмосферный двигатель.

Здесь нужно обратить особое внимание на следующие моменты. Во-первых, топливо сгорает не полностью, что подтверждается присутствием несгоревших частиц его в выхлопных газах. Во-вторых, выхлопные газы обладают ещё достаточной энергией, и ее хотелось бы использовать. Выход был найден - установка турбины на атмосферный двигатель. Подход очень прост: раз топливо не сгорает, значит, ему не хватает кислорода, нужно дополнительно добавить в цилиндры воздух, а сделать это можно при помощи выхлопных газов.

То, что описано выше, – это и есть принцип работы турбированного двигателя. В потоке выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу, располагается крыльчатка турбины, она приводит в действие связанный с ней компрессор, который нагнетает под давлением воздух в цилиндры мотора, обеспечивая дополнительный кислород для более полного сгорания топлива. Реальные конструкции, конечно, значительно сложнее описанных, но работа турбины наддува осуществляется именно таким способом.

Существует и другой способ обеспечения наддува – использовать компрессор с приводом от двигателя. Недостатком такого варианта будет потеря мощности двигателем, т.к. компрессор будет забирать для своей работы мощность от мотора. Хотя такой вариант механического наддува применяют в некоторых случаях в качестве дополнительного к описанной системе турбонаддува. Особенно эффективен он на малых оборотах двигателя, а затем, по мере роста оборотов, отключается.

Благодаря описанному способу турбонаддува, обычный атмосферный двигатель при тех же параметрах приобретает дополнительную мощность и обеспечивает повышенную экономичность, что происходит из-за более полного сгорания топлива. Это один из самых простых вариантов повышения мощности мотора. Применяется он как на бензиновых, так и на дизельных двигателях. В данном случае между ними нет никакой разницы.

Характеристики, которые показывает атмосферный двигатель, могут быть улучшены без его серьезной модернизации за счет использования турбонаддува. По имеющимся оценкам, мощность двигателя может вырасти на 40% и, кроме того, количество вредных веществ в выхлопных газах при этом уменьшится.