Zasada działania, Samochody, Budowa Silnika
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Silnik spalinowy, budowa i zasada dzia�ania1. Og�lne informacje na temat silnika spalinowegoSilnik - jest to urz�dzenie energetyczne wykorzystywane do zamiany jakiego� innego typu energii na prac� mechaniczn�. W por�wnaniu, jaki typ energii bierzemy pod uwag� przy zmianie na prac�, wyr�niamy silniki cieplne, elektryczne, wodne i inne. Niniejsza praca po�wi�cone jest jednym z silnik�w cieplnych. Zasad� dzia�ania silnika spalinowego polega na zamianie w �rodku cylindra energii chemicznej paliwa na prac� mechaniczn�. Odbywa si� to w opisany spos�b: ciep�o wyprodukowane podczas spalania paliwa jest skutkiem ogromnego wzrostu ci�nienia w cylindrze, rozpr�aj�ce si� gazy spalinowe przemieszczaj� t�ok, kt�ry za pomoc� korbowodu wymusza obr�t wa�u korbowego silnika. Czynno�ci te s� przez t�oki wykonywane non stop.R E K L A M A czytaj dalej �Ogromn� grup� silnik�w spalinowych prezentuj� silniki t�okowe. Do grupy tej zaliczamy przede wszystkim silniki z t�okiem tradycyjnym ale tak�e i z kr���cym (silnik Wankla).Ka�dy z nas kto posiada samoch�d wie ile r�wna jest pojemno�� skokowa takiego samochodu. Ma�a grupa os�b zorientowana jest co to tak w rzeczywisto�ci jest pojemno�� skokowa i sk�d si� bierze si� jej warto��. W silniku t�okowym podczas ka�dego pe�nego ruchu t�oka, t�ok jest dwukrotnie w skrajnym po�o�eniu. Po�o�enie gdzie t�ok jest najbardziej oddalony od wa�u korbowego nazywane jest g�rnym martwym po�o�eniem, natomiast moment maksymalnego zbli�enia do wa�u korbowego dolnym martwym po�o�eniem. Przemieszczenie pomi�dzy tymi dwoma po�o�eniami nazywa si� skokiem t�oka, natomiast ruch suwem. Pojemno�� ca�kowita cylindra jest wtedy gdy t�ok jest w dolnym martwym po�o�eniu, natomiast pojemno�� komory spr�ania jest wtedy gdy pojemno�� cylindra znajduje si� w g�rnym martwym po�o�eniu. Pojemno�� skokowa jest to r�nica pomi�dzy pojemno�ci� ca�kowit� cylindra, a pojemno�ci� komory spr�ania. Wcze�niej podane okre�lenia b�d� wykorzystywane przez nas do s�usznego zinterpretowania pracy silnika.2. Budowa omawianych silnik�wWszystkie silniki spalinowe zbudowane s� z takich samych element�w przystosowanych tylko do konkretnego mu zadania. Podstawowym elementem silnika jest kad�ub, gdzie umieszczone s� cylindry z t�okami, gdzie dochodzi do zamiana energii chemicznej na mechaniczn�. Opr�cz tego do sprawnej pracy silnika wykorzystywane s� r�nego typu uk�ady odpowiedzialne za konkretne zadania. Wyr�niamy:uk�ad korbowy - jego funkcja polega na zamianie posuwisto-zwrotnego ruchu t�oka w cylindrze na ruch obrotowy wa�u korbowego;uk�ad rozrz�du - manewruje procesem nape�niania cylindr�w �wie�� mieszanin� paliwowo-powietrzn� albo samym powietrzem a tak�e opr�nianiem cylindr�w ze spalin;uk�ad zasilania - dzi�ki niemu cylinder jest zaopatrywany w mieszank� paliwa oraz powietrza albo osobno paliwo i powietrzeuk�ad smarowania - uzupe�nia olej pomi�dzy wsp�pracuj�ce ze sob� cz�ci silnika, w celu zmniejszenia opor�w oraz tarcia;uk�ad ch�odzenia - dzi�ki niemu utrzymywana jest najlepsza temperatura silnika, kt�ra daje mo�liwo�� ekonomicznej pracy;uk�ad zap�onowy (wykorzystuje si� go jedynie w silnikach z zap�onem iskrowym) - wywo�uje zap�on mieszaniny, zbudowany jest z maszyny, kt�ra wywo�uje iskr� zap�onow�;uk�ad rozruchowy - wykorzystuje si� go do uruchamiania silnika, bardzo cz�sto jest to rozrusznik elektryczny.3. Typy silnik�w spalinowychSilniki te dzieli si� ze wzgl�du na ich odmienne cechy, kt�re w fundamentalny spos�b odr�niaj� jedne silniki od drugich. Najpierw podzielimy silniki ze wzgl�du na stopie� spr�enia mieszaniny w cylindrze. Podzia� jest nast�puj�cy:niskopr�ne,wysokopr�ne.W silnikach niskopr�nych stopie� spr�enia jest w przedziale 6,5-11, natomiast wysokopr�nych 14-22. Tak faktycznie o przynale�no�� do konkretnej grupy ma wp�yw spos�b zapalania mieszaniny. W silnikach z zap�onem iskrowym jako paliwa wykorzystuje si� benzyny albo jej mieszaniny. Do silnika zasysana jest z ga�nika mieszanina paliwowo-powietrzna, p�niej pod wp�ywem iskry dochodzi do jej spalenia. Silniki niskopr�ne mo�na nazywa� tak�e(wymiennie): benzynowymi, ga�nikowymi albo iskrowymi. W silnikach wysokopr�nych zap�on nast�puje automatycznie. Odbywa si� to w ten spos�b, �e do cylindra zasysane jest czyste powietrze, kt�re pod wp�ywem spr�enia ogrzewa si� do takiego stopnia, �e dochodzi do automatycznego zap�onu paliwa. Silniki stosuj�ce t� zasad� dzia�ania nazywamy silnikami Diesla.Nast�pna klasyfikacja wynika ze rodzaju pracy. Wyr�niamy silniki:dwusuwowe - suw pracy w nich przypada na ka�dy obr�t wa�u korbowego,czterosuwowe - suw pracy przypada na dwa obroty wa�u korbowego.Nast�pna klasyfikacja uwzgl�dnia liczb� cylindr�w. Rozr�niamy:jednocylindrowe,wielocylindrowe.Natomiast ze wzgl�du na spos�b ch�odzenia dzielimy silniki na:ch�odzone powietrzem,ch�odzone ciecz� (na og� wod�).Natomiast zale�nie od ulokowania zawor�w rozr�niamy:dolnozaworowe,g�rnozaworowe.4. Zasada dzia�ania silnika z zap�onem samoczynnym (silnik wysokopr�ny).Czterosuwowe albo dwusuwowe silniki z zap�onem samoczynnym zwane tak�e silnikami Diesla cechuj� si� mniejszym niemal o 30% spalaniem paliwa, ta�szym u�ytkowaniem a tak�e du�� wytrzyma�o�ci�. Ich g��wn� cech� jest to, �e nie maj� �wiecy, kt�ra produkuje iskr�. Zap�on mieszaniny paliwowej nast�puje automatycznie pod wp�ywem wysokiego ci�nienia. Zasada pracy takiego silnika podzielona jest na cztery suwy i przedstawia si� nast�puj�co:1.Suw dolotu - Podczas przemieszczania si� t�oka z g�rnego maksymalnego po�o�enia w stron� wa�u korbowego przez otwarty zaw�r dolotu zasysane jest do cylindra oczyszczone powietrze2.Suw spr�enia - w momencie gdy t�ok u�o�y si� w dolnym maksymalnym po�o�eniu zmienia sw�j kierunek. Jednocze�nie zostaje zamkni�ty zaw�r dolotu powietrza. Wyst�puje spr�enie powietrza do ci�nienia 3-4,5 Mpa, i co za tym idzie ogrzanie do temperatury 530-730C. Przy ko�cu tego suwu, w momencie gdy powietrze jest maksymalnie spr�one dochodzi do wtry�ni�cia rozpylonego paliwa, kt�re nast�pnie zostaje wymieszane z powietrzem, gwa�townie odparowuje a tak�e automatycznie si� zapala.3.Suw pracy - Podczas spalania temperatura oraz ci�nienie wzrasta si� niemal trzy razy. Pod dzia�aniem tak wysokiego ci�nienia t�ok przemieszczony zostaje z g�rnego maksymalnego po�o�enia do dolnego maksymalnego po�o�enia. Wykonywana jest w�wczas praca dzi�ki temu silnik mo�e dalej pracowa�. Gazy podczas tego suwu rozpr�aj� si� do ca�ego cylindra.4.Suw wylotu - Ko�cowy etap pracy silnika polega na otwarciu zaworu wylotowego przez kt�ry wydobywaj� si� spaliny poza silnika. T�ok przemieszcza si� w tym czasie z dolnego do g�rnego maksymalnego po�o�enia. Gdy t�ok jest w g�rnym po�o�eniu proces zaczyna si� powtarza� i nast�puje po raz kolejny suw dolotu.5. Czterosuwowe silniki niskopr�ne.W czterosuwowym silniku ga�nikowym do cylindra zasysana jest podczas suwu ssania mieszanina wyprodukowana w odr�bnym pojemniku - ga�niku. Z�o�ona jest ona z pary oraz drobnych kropel paliwa pomieszanych z powietrzem. Podczas kolejnego suwu mieszanina ta zostaje spr�ona, ro�nie jej ci�nienie a tak�e temperatura. Pod koniec suwu spr�ania pomi�dzy elektrodami �wiecy zap�onowej przeskakuje iskra elektryczna, zapalaj�ca przyrz�dzon� mieszanin�. P�omie� gwa�townie rozchodzi si� po ca�ej przestrzeni spalania, ci�nienie gaz�w ro�nie do 30-50 kg/cm2, natomiast temperatura zawiera si� w przedziale 1800-25000C.Suw pracy i wydechu odbywa si� w silniku ga�nikowym tak samo, jak w silniku wysokopr�nym.Obci��enie silnika ga�nikowego normuje si� ilo�ci� dostarczanej do cylindra mieszaniny paliwa z powietrzem. Kompozycja mieszaniny, tj. stosunek ilo�ci paliwa i powietrza, jest niemal sta�y, co jest konieczne, by by� mo�liwy zap�on mieszaniny od iskry �wiecy.6. Zasada dzia�ania silnika dwusuwowego z zap�onem iskrowym.Dwusuwowy silnik z zap�onem iskrowym wykorzystywany jest na og� w motocyklach. Czasami wykorzystuje si� go tak�e do nap�du maszyn rolniczych o ma�ym zm�wieniu na moc. W silniku dwusuwowym dokonanie pe�nego cyklu pracy odbywa si� podczas dw�ch suw�w t�oka, zatem w czasie jednego obrotu wa�u korbowego. Jest to mo�liwe przy zastosowaniu skrzyni korbowej silnika do wst�pnego spr�ania mieszaniny paliwowo-powietrznej.Zasad� dzia�ania silnika pokazana jest na rysunku.1.W momencie gdy t�ok silnika przemieszcza si� z DMP do GMP, w uszczelnionej skrzyni korbowej powstaje podci�nienie. Gdy t�ok ods�oni t�ok okna kana�u dolotowego, po��czonego z rur� dolotow�, do skrzyni korbowej zostaje zassana mieszanka paliwowo-powietrzna wyprodukowana w ga�niku.2.W cylindrze ma miejsce w tym czasie spr�anie �adunku zassanego w poprzednim cyklu pracy. Jest to suw spr�ania. Na kr�tko przed doj�ciem t�oka do GMP nast�puje zap�on mieszaniny i zaczyna si� suw pracy. T�ok, przemieszczaj�c si� od GMP do DMP, zamyka okno kana�u dolotowego i sprawia �e wst�pne spr�anie mieszaniny b�d�cej w skrzyni korbowej.Przy ko�cu suwu rozpr�ania t�ok ods�ania na pocz�tek okno kana�u wylotowego, dzi�ki temu umo�liwia wylot spalin z cylindra, a p�niej natomiast okno kana�u przelotowego, ��cz�cego cylinder ze skrzyni� korbow�. Przez kana� przelotowy przep�ywa teraz spr�ona wst�pnie w skrzyni korbowej mieszanina, kt�ra zajmuje cylinder silnika i wypycha do kana�u wylotowego resztki spalin. Nazywano zosta�o tzw. przep�ukiwaniem cylindra. Zaka�cza si� ono, w momencie t�ok przemie�ci si� po raz kolejny w g�r� i zamknie na pocz�tku okno kana�u przelotowego, a p�niej okno kana�u wylotowego. Od tego momentu zaczyna si� w cylindrze spr�anie mieszaniny. W skrzyni korbowej produkuje si� w tym momencie podci�nienie. Przy kolejnym ruchu t�oka do GMP dolna jego kraw�d� ods�ania okno kana�u dolotowego i do skrzyni korbowej nap�ywa mieszanina, konieczna do wykonania kolejnego cyklu pracy.7. Zasada dzia�ania silnik�w z kr���cym t�okiem.Silnik z kr���cym ...
[ Pobierz całość w formacie PDF ]