Ατμοσφαιρικός κινητήρας

Ο ατμοσφαιρικός κινητήρας είναι κινητήρας εσωτερικής καύσης που γεμίζει τους κυλίνδρους του με αέρα χρησιμοποιώντας τίποτε περισσότερο από την ατμοσφαιρική πίεση. Καθώς κάθε έμβολο κατεβαίνει στον χρόνο εισαγωγής, δημιουργεί μερικό κενό, και ο περιβάλλων αέρας, σε πίεση περίπου ενός bar στο επίπεδο της θάλασσας, ορμά να καλύψει τον χώρο. Δεν υπάρχει τούρμπο ή μηχανικός συμπιεστής που να στέλνει πρόσθετο αέρα στον κινητήρα, γι' αυτό και οι κινητήρες αυτοί χαρακτηρίζονται ως χωρίς υπερτροφοδότηση.

Επειδή η ποσότητα αέρα, και κατ' επέκταση καυσίμου, που χωρά σε κάθε κύλινδρο περιορίζεται από την ατμοσφαιρική πίεση και τον κυβισμό, ο ατμοσφαιρικός κινητήρας αποδίδει κατά κανόνα λιγότερη ισχύ για δεδομένη χωρητικότητα από έναν συγκρίσιμο υπερτροφοδοτούμενο. Οι μηχανικοί μιλούν εδώ για ογκομετρική απόδοση, και οι ατμοσφαιρικές σχεδιάσεις ρυθμίζονται ώστε να τη μεγιστοποιούν μέσω προσεκτικά διαμορφωμένων αυλών εισαγωγής, χρονισμού βαλβίδων και απομάστευσης καυσαερίων, ενίοτε με τη συνδρομή μεταβλητών συστημάτων βαλβίδων και εισαγωγής που διευρύνουν το εκμεταλλεύσιμο φάσμα στροφών.

Η διαχρονική γοητεία αυτών των κινητήρων έγκειται στον χαρακτήρα της απόδοσης ισχύος τους. Χωρίς τούρμπο που πρέπει πρώτα να πάρει στροφές για να δώσει πίεση, η απόκριση στο γκάζι είναι άμεση και η σχέση πεντάλ και ισχύος γραμμική και προβλέψιμη. Η ισχύς ανεβαίνει τυπικά μαζί με τις στροφές, προσκαλώντας τον οδηγό να «γυρίσει» τον κινητήρα ψηλά, και οι πολύστροφοι ατμοσφαιρικοί κινητήρες είναι περιζήτητοι για τη νευρώδη απόκριση και τον χαρακτηριστικό τους ήχο. Αυτή η διαφάνεια τους κάνει εύκολους στη δοσομέτρηση, ένας από τους λόγους που παραμένουν δημοφιλείς σε οδηγοκεντρικές και αγωνιστικού προσανατολισμού εφαρμογές.

Ιστορικά, ο ατμοσφαιρικός κινητήρας υπήρξε ο κανόνας στα βενζινοκίνητα αυτοκίνητα για το μεγαλύτερο μέρος του εικοστού αιώνα, με την υπερτροφοδότηση να περιορίζεται κυρίως σε πετρελαιοκινητήρες, μοντέλα επιδόσεων και αεροσκάφη. Η εικόνα αυτή έχει αλλάξει ριζικά. Τα ολοένα αυστηρότερα όρια κατανάλωσης και εκπομπών ευνόησαν το downsizing, όπου ένας μικρότερος κινητήρας τούρμπο αντικαθιστά έναν μεγαλύτερο ατμοσφαιρικό, αποδίδοντας παρόμοια ισχύ από μικρότερο κυβισμό με χαμηλότερη κατανάλωση στην ήπια οδήγηση. Έτσι, οι ατμοσφαιρικοί βενζινοκινητήρες εκτοπίζονται σταθερά από τα αυτοκίνητα μαζικής παραγωγής.

Υπάρχουν πρακτικοί συμβιβασμοί που αξίζει να σημειωθούν. Οι ατμοσφαιρικοί κινητήρες είναι κατά κανόνα απλούστεροι και διαθέτουν λιγότερα θερμικά καταπονούμενα εξαρτήματα από τους υπερτροφοδοτούμενους, κάτι που ευνοεί την αντοχή και μειώνει την πολυπλοκότητα, πληρώνουν όμως το τίμημα σε ροπή στις χαμηλές στροφές και δυσκολεύονται να φτάσουν το ελαστικό μεσαίο φάσμα ενός τούρμπο. Χάνουν επίσης αισθητά ισχύ σε μεγάλο υψόμετρο, όπου ο αραιότερος αέρας μειώνει τη μάζα οξυγόνου που αναρροφάται, φαινόμενο που η υπερτροφοδότηση μπορεί σε μεγάλο βαθμό να αντισταθμίσει.

Ο όρος γίνεται καλύτερα κατανοητός σε αντιδιαστολή με το τούρμπο και τον μηχανικό συμπιεστή, που υπάρχουν ακριβώς για να ξεπεράσουν τα αναπνευστικά όρια της ατμοσφαιρικής εισαγωγής, και σε σχέση με τον κυβισμό, αφού σε έναν ατμοσφαιρικό κινητήρα η χωρητικότητα αποτελεί τον βασικό μοχλό για περισσότερη ισχύ.