Silnik spalinowy z przeciwstawnym. Silnik przeciwtłokowy

Narodowy Uniwersytet Budowy Okrętów

im. adm. Makarowa

Zakład silników spalinowych

Notatki z wykładu na temat silnika spalinowego (sdvs) Nikołajew - 2014

Temat 1. Porównanie silników spalinowych z innymi typami silników cieplnych. Klasyfikacja silników spalinowych. Zakres ich zastosowania, perspektywy i kierunki dalszego rozwoju. Stosunek w silniku spalinowym i ich oznaczenie.

Silnik spalinowy Jest silnikiem cieplnym, w którym energia cieplna uwalniana podczas spalania paliwa w cylindrze roboczym zamieniana jest na pracę mechaniczną. Zamiana energii cieplnej na energię mechaniczną odbywa się poprzez przeniesienie energii rozprężania produktów spalania na tłok, którego ruch posuwisto-zwrotny z kolei poprzez mechanizm korbowy zamieniany jest na ruch obrotowy wału korbowego napędzającego śmigło , generatora elektrycznego, pompy lub innej energii konsumenckiej.

ICE można sklasyfikować według następujących głównych cech:

– ze względu na charakter cyklu pracy- z doprowadzeniem ciepła do płynu roboczego o stałej objętości, z doprowadzeniem ciepła przy stałym ciśnieniu gazów oraz z mieszanym doprowadzeniem ciepła, to znaczy najpierw o stałej objętości, a następnie przy stałym ciśnieniu gazy;

– w drodze realizacji cyklu pracy- czterosuwowy, w którym cykl realizowany jest w czterech kolejnych suwach tłoka (w dwóch obrotach wału korbowego) oraz dwusuwowy, w którym cykl realizowany jest w dwóch kolejnych suwach tłoka (w jednym obrocie wału korbowego) ;

– metodą dopływu powietrza- doładowany i wolnossący. W czterosuwowych ICE bez ciśnienia cylinder jest napełniany świeżym ładunkiem (powietrzem lub palną mieszanką) przez suw ssania tłoka, a w dwusuwowych ICE jest napełniany sprężarką przedmuchu napędzaną mechanicznie przez silnik . We wszystkich doładowanych silnikach spalinowych cylinder jest napełniany specjalną sprężarką. Silniki z doładowaniem są często nazywane kombinowanymi, ponieważ oprócz silnika tłokowego mają również sprężarkę, która dostarcza powietrze do silnika pod zwiększonym ciśnieniem;

– w drodze zapłonu paliwa- z zapłonem samoczynnym (diesel) i zapłonem iskrowym (gaźnik na gaz);

– według rodzaju stosowanego paliwa- paliwo płynne i gaz. ICE na paliwa płynne obejmują również silniki wielopaliwowe, które mogą pracować na różnych paliwach bez zmian konstrukcyjnych. Silniki spalinowe opalane gazem obejmują również silniki wysokoprężne, w których głównym paliwem jest paliwo gazowe, a niewielka ilość paliwa ciekłego jest używana jako pilot, to znaczy do zapłonu;

– metodą tworzenia mieszaniny- z tworzeniem mieszanki wewnętrznej, gdy mieszanka paliwowo-powietrzna powstaje wewnątrz cylindra (silniki wysokoprężne) oraz z tworzeniem mieszanki zewnętrznej, gdy mieszanka ta jest przygotowywana przed podaniem jej do cylindra roboczego (silniki gaźnikowe i gazowe z zapłonem iskrowym) . Główne metody tworzenia mieszaniny wewnętrznej to - wolumetryczny, wolumetryczny film i film ;

– według rodzaju komory spalania (CC)- z niepodzielną jednokomorową CS, z częściowo podzieloną CS (CS w tłoku) i oddzieloną CS (komora wstępna, komora wirowa i komora powietrzna CS);

– przez prędkość wału korbowego n - niska prędkość (МOD) z n do 240 min -1, średnia prędkość (SOD) od 240< n < 750 мин -1 , повышенной оборотности (ПОД) с 750 1500 min-1;

– po wcześniejszym umówieniu- główne, przeznaczone do napędu śrub okrętowych (śmigła) i pomocnicze, napędzające generatory elektryczne siłowni okrętowych lub mechanizmów okrętowych;

– zgodnie z zasadą działania- jednostronnego działania (cykl pracy wykonywany jest tylko w jednej wnęce cylindra), dwustronnego działania (cykl pracy wykonywany jest w dwóch wnękach cylindrów nad i pod tłokiem) oraz z przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami (w każdym cylindrze silnika znajdują się dwa mechanicznie połączone tłoki poruszające się w przeciwnych kierunkach, pomiędzy którymi umieszczony jest płyn roboczy);

– w sprawie konstrukcji mechanizmu korbowego (KShM)- pień i poprzeczka. W silniku bagażnika normalne siły nacisku powstające podczas przechylania korbowodu są przenoszone przez część prowadzącą tłoka - tuleję ślizgającą się w tulei cylindra; w silniku wodzikowym tłok nie wytwarza normalnych sił nacisku, które powstają przy przechylaniu korbowodu, siła normalna powstaje w połączeniu wodzika i jest przenoszona przez równoległe suwaki, które są zamocowane na zewnątrz cylindra na łożu silnika;

– przez rozmieszczenie cylindrów- pionowe, poziome, jednorzędowe, dwurzędowe, w kształcie litery Y, w kształcie gwiazdy itp.

Główne definicje mające zastosowanie do wszystkich ICE to:

– górny oraz dolny martwy punkt (TDC i BDC), odpowiadające górnemu i dolnemu skrajnemu położeniu tłoka w cylindrze (w silniku pionowym);

– skok tłoka, to znaczy odległość, kiedy tłok przemieszcza się z jednej skrajnej pozycji do drugiej;

– objętość komory spalania(lub kompresja) odpowiadającą objętości wnęki cylindra, gdy tłok znajduje się w GMP;

– przemieszczenie cylindra, co opisuje tłok podczas jego ruchu między martwymi punktami.

Marka Diesel daje wyobrażenie o jego rodzaju i podstawowych wymiarach. Krajowe silniki wysokoprężne są oznakowane zgodnie z GOST 4393-82 „Stacjonarne, morskie, wysokoprężne i przemysłowe diesle. Rodzaje i podstawowe parametry”. Do oznaczenia przyjmuje się symbole składające się z liter i cyfr:

h- czterosuwowy;

D- dwusuwowy;

DD- dwusuwowe podwójne działanie;

r- odwracalny;

Z- ze sprzęgłem rewersyjnym;

NS- z reduktorem;

DO- poprzeczka;

g- gaz;

h- doładowany;

1A, 2A, ZA, 4A- stopień automatyzacji zgodnie z GOST 14228-80.

Brak litery w symbolu DO oznacza że diesel to bagażnik, litery r- diesel jest nieodwracalny, a litery h- wolnossący silnik wysokoprężny. Liczby na stemplu przed literami oznaczają liczbę cylindrów, a po literach: liczba w liczniku - średnica cylindra w centymetrach, w mianowniku - skok tłoka w centymetrach.

W marce silnika wysokoprężnego z przeciwnie poruszającymi się tłokami wskazane są oba skoki tłoka, połączone znakiem plus, jeśli skoki są różne, lub produkt „2 na jeden skok tłoka”, jeśli skoki są równe.

W marce morskich silników wysokoprężnych stowarzyszenia produkcyjnego „Bryansk Machine Building Plant” (PO BMZ) dodatkowo wskazany jest numer modyfikacji, zaczynając od drugiego. Ta liczba jest podana na końcu oznaczenia zgodnie z GOST 4393-82. Poniżej kilka przykładów oznaczeń niektórych silników.

12CHNSP1A 18/20- silnik wysokoprężny, dwunastocylindrowy, czterosuwowy, doładowany, ze sprzęgłem nawrotnym, z reduktorem, zautomatyzowany według I stopnia automatyzacji, o średnicy cylindra 18 cm i skoku tłoka 20 cm.

16DPN 23/2 X 30- szesnastocylindrowy, dwusuwowy silnik wysokoprężny z reduktorem, doładowany, o średnicy cylindra 23 cm i dwoma przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami, każdy skok 30 cm,

9DKRN 80 / 160-4- silnik wysokoprężny, dziewięciocylindrowy, dwusuwowy, wodzikowy, rewersyjny, doładowany, o średnicy cylindra 80 cm, skoku tłoka 160 cm, czwartej modyfikacji.

W niektórych fabrykach krajowych, oprócz marki obowiązkowej zgodnie z GOST, produkowane silniki wysokoprężne mają również przypisaną markę fabryczną. Na przykład nazwa marki g-74 (zakład "Silnik Rewolucji") odpowiada marce 6ChN 36/45.

W większości krajów znakowanie silników nie jest regulowane przez normy, a firmy budowlane stosują własne konwencje. Ale nawet jedna i ta sama firma często zmienia przyjęte oznaczenia. Należy jednak zauważyć, że wiele firm podaje w legendzie główne wymiary silnika: średnicę cylindra i skok tłoka.

Temat. 2 Zasada działania silnika czterosuwowego i dwusuwowego z doładowaniem i bez.

Czterosuwowy silnik spalinowy.

Czterosuwowy ICE Na ryc. 2.1 przedstawia schemat działania wolnossącego czterosuwowego silnika wysokoprężnego z bagażnikiem (czterosuwowe silniki wodzikowe w ogóle nie są budowane).

Ryż. 2.1. Zasada działania czterosuwowego silnika spalinowego

pierwszy środek – wlot lub Nadzienie ... Tłok 1 przenosi się z TDC do BDC. Z ruchem tłoka w dół przez wlot 3 oraz zawór wlotowy znajdujący się w pokrywie 2 powietrze wchodzi do cylindra, ponieważ ciśnienie w cylindrze, ze względu na wzrost objętości cylindra, staje się niższe niż ciśnienie powietrza (lub mieszanina robocza w silniku gaźnika) przed wlotem p o. Zawór wlotowy otwiera się nieco wcześniej niż GMP (punkt r), czyli o kącie natarcia 20 ... 50° do GMP, co stwarza korzystniejsze warunki do pobierania powietrza na początku napełniania. Zawór wlotowy zamyka się po BDC (punkt a"), ponieważ w momencie przybycia tłoka do BDC (punkt a) ciśnienie gazu w cylindrze jest jeszcze niższe niż w kolektorze dolotowym. Wlot powietrza do cylindra roboczego w tym okresie jest również ułatwiony przez bezwładnościowe ciśnienie powietrza wchodzącego do cylindra - Dlatego zawór wlotowy zamyka się z kątem opóźnienia 20 ... 45 ° po BDC.

Kąty wyprzedzenia i opóźnienia są określane empirycznie. Kąt obrotu wału korbowego (PKV), odpowiadający całemu procesowi napełniania, wynosi około 220 ... 275° PKV.

Charakterystyczną cechą doładowanego silnika wysokoprężnego jest to, że podczas pierwszego suwu świeże powietrze nie jest zasysane z otoczenia, ale wchodzi do kolektora dolotowego pod zwiększonym ciśnieniem ze specjalnej sprężarki. W nowoczesnych okrętowych silnikach wysokoprężnych sprężarka jest napędzana przez turbinę gazową zasilaną spalinami z silnika. Jednostka składająca się z turbiny gazowej i sprężarki nazywana jest turbosprężarką. W silnikach wysokoprężnych z doładowaniem linia napełniania zwykle znajduje się powyżej linii wydechowej (4. suw).

Drugi środek – kompresja ... Podczas suwu powrotnego tłoka do GMP, od momentu zamknięcia zaworu ssącego, ładunek świeżego powietrza wchodzącego do cylindra zostaje sprężony, w wyniku czego jego temperatura wzrasta do poziomu wymaganego do samozapłonu paliwa. Paliwo jest wtryskiwane do cylindra przez dyszę 4 z pewnym wyprzedzeniem do TDC (punkt n) pod wysokim ciśnieniem, zapewniając wysokiej jakości rozpylenie paliwa. Wyprzedzenie wtrysku paliwa do GMP jest konieczne, aby przygotować go do samozapłonu w momencie dotarcia tłoka do obszaru GMP. W takim przypadku powstają najkorzystniejsze warunki do pracy silnika wysokoprężnego o wysokiej wydajności. Kąt wtrysku w trybie nominalnym w MOD jest zwykle równy 1 ... 9 °, a w SOD - 8 ... 16 ° do TDC. Temperatura zapłonu (punkt z) jest pokazane na rysunku w GMP, jednak może być nieznacznie przesunięte w stosunku do GMP, tj. zapłon paliwa może rozpocząć się wcześniej lub później niż GMP.

trzeci środek – spalanie oraz rozbudowa (skok roboczy). Tłok przesuwa się z GMP do BDC. Rozpylone paliwo zmieszane z gorącym powietrzem zapala się i spala, powodując gwałtowny wzrost ciśnienia gazu (punkt z), a następnie rozpoczyna się ich ekspansja. Gazy, działające na tłok podczas suwu roboczego, wykonują użyteczną pracę, która jest przekazywana odbiorcy energii przez mechanizm korbowy. Proces rozprężania kończy się, gdy zawór wydechowy zaczyna się otwierać. 5 (punkt b’ ), który występuje z wyprzedzeniem 20 ... 40 °. Niewielki spadek użytecznej pracy rozprężania gazu w porównaniu z momentem, w którym zawór zacząłby się otwierać przy BDC, jest kompensowany spadkiem pracy poniesionej w następnym skoku.

4. środek – uwolnienie ... Tłok przesuwa się z BDC do TDC, wypychając spaliny z cylindra. Ciśnienie gazu w butli jest obecnie nieco wyższe niż ciśnienie za zaworem wydechowym. Aby całkowicie usunąć spaliny z cylindra, zawór wydechowy zamyka się po przejściu tłoka przez GMP, podczas gdy kąt opóźnienia zamknięcia wynosi 10 ... 60 ° PKV. Dlatego w czasie odpowiadającym kątowi 30 ... 110 ° PKV zawory wlotowe i wylotowe są jednocześnie otwarte. Poprawia to proces oczyszczania komory spalania ze spalin, zwłaszcza w silnikach wysokoprężnych z doładowaniem, ponieważ ciśnienie powietrza doładowującego w tym okresie jest wyższe niż ciśnienie spalin.

W ten sposób zawór wylotowy jest otwarty w okresie odpowiadającym 210 ... 280 ° CWV.

Zasada działania czterosuwowego silnika gaźnikowego różni się od silnika wysokoprężnego tym, że mieszanina robocza - paliwo i powietrze - jest przygotowywana na zewnątrz cylindra (w gaźniku) i wchodzi do cylindra podczas pierwszego suwu; mieszanina jest zapalana w obszarze GMP przez iskrę elektryczną.

Praca użyteczna uzyskana w okresach 2 i 3 cyklu zegara jest określona przez powierzchnię azzba(obszar z ukośnym cieniowaniem, cm, 4. takt). Ale podczas pierwszego suwu silnik pracuje (biorąc pod uwagę ciśnienie atmosferyczne p pod tłokiem), równą powierzchni nad krzywą r" mama do linii poziomej odpowiadającej ciśnieniu p około. Podczas 4 suwu silnik poświęca pracę na wypychanie spalin, równą powierzchni pod krzywą brr "do linii poziomej p o. W konsekwencji w silniku czterosuwowym bez ciśnienia praca tzw. "Pumping" skoki, tj. 1 i 4 -ty suw, gdy silnik pełni rolę pompy, jest ujemny (ta praca na wykresie indykatorowym jest zaznaczona obszarem z pionowym zacienieniem) i musi być odjęta od pracy użytecznej równa różnicy pomiędzy pracą w okresie 3 i 2 suwu. W rzeczywistych warunkach praca suwów pompowania jest bardzo mała, dlatego też pracę tę umownie nazywa się stratami mechanicznymi. W silnikach wysokoprężnych z doładowaniem, jeżeli ciśnienie powietrze doładowujące wpływające do cylindra jest wyższe niż średnie ciśnienie gazów w cylindrze w okresie ich wypychania przez tłok, praca suwów pompowania staje się dodatnia.

Silnik spalinowy dwusuwowy.

W silnikach dwusuwowych oczyszczanie cylindra roboczego z produktów spalania i napełnianie go świeżym ładunkiem, czyli procesy wymiany gazowej, zachodzą tylko w okresie, gdy tłok znajduje się w rejonie BDC z otwartymi narządami wymiany gazowej. W tym przypadku czyszczenie cylindra ze spalin odbywa się nie za pomocą tłoka, ale wstępnie sprężonego powietrza (w silnikach Diesla) lub mieszanki palnej (w silnikach gaźnikowych i gazowych). Wstępne sprężanie powietrza lub mieszaniny odbywa się w specjalnej sprężarce przedmuchu lub ładowania. W procesie wymiany gazowej w silnikach dwusuwowych część świeżego ładunku jest nieuchronnie usuwana z cylindra wraz ze spalinami przez korpusy wydechowe. Dlatego zasilanie sprężarki czyszczącej lub doładowania musi być wystarczające do skompensowania tego wycieku ładunku.

Uwalnianie gazów z butli następuje przez okna lub przez zawór (liczba zaworów może wynosić od 1 do 4). Zasysanie (wdmuchiwanie) świeżego ładunku do cylindra w nowoczesnych silnikach odbywa się tylko przez okna. Otwory wylotowe i odpowietrzające znajdują się w dolnej części tulei roboczej cylindra, a zawory wylotowe znajdują się w głowicy cylindrów.

Schemat działania dwusuwowego silnika wysokoprężnego z odmulaniem pętli, tj. gdy spaliny i odmulanie występują przez okna, pokazano na ryc. 2.2. Cykl pracy składa się z dwóch etapów.

pierwszy środek- skok tłoka z BDC (punkt m) do TDC. Tłok pierwszy 6 zamyka okienka oczyszczania 1 (punkt d"), zatrzymując w ten sposób dopływ świeżego ładunku do cylindra roboczego, a następnie tłok również zamyka porty wylotowe 5 (punkt b" ), po czym rozpoczyna się proces sprężania powietrza w cylindrze, który kończy się, gdy tłok dochodzi do GMP (punkt z). Punkt n odpowiada momentowi rozpoczęcia wtrysku paliwa przez wtryskiwacz 3 do cylindra. Dlatego podczas pierwszego suwu w cylindrze uwolnienie , oczyścić oraz Nadzienie cylinder, po którym jest kompresja świeżego ładunku oraz Rozpoczyna się wtrysk paliwa .

Ryż. 2.2. Zasada działania dwusuwowego silnika spalinowego

Drugi środek- skok tłoka od GMP do BDC. W obszarze GMP wtryskiwacz wtryskuje paliwo, które zapala się i spala, podczas gdy ciśnienie gazu osiąga wartość maksymalną (punkt z) i rozpoczyna się ich ekspansja. Proces rozprężania gazów kończy się w momencie, gdy tłok zaczyna się otwierać 6 okna wylotowe 5 (punkt b), po czym rozpoczyna się uwalnianie spalin z cylindra dzięki różnicy ciśnień gazu w cylindrze i kolektorze wydechowym 4 ... Następnie tłok otwiera porty oczyszczania 1 (punkt D), a butla zostanie przedmuchana i napełniona nowym ładunkiem. Oczyszczanie rozpocznie się dopiero wtedy, gdy ciśnienie gazu w butli spadnie poniżej ciśnienia powietrza p s w odbiorniku przedmuchu 2 .

Tak więc podczas drugiego suwu w cylindrze wtrysk paliwa , jego spalanie , ekspansja gazów , uwalnianie spalin , oczyścić oraz napełnianie świeżym wsadem ... Podczas tego środka skok roboczy zapewnienie użytecznej pracy.

Schemat wskaźnika pokazany na ryc. 2 jest taki sam dla silników wysokoprężnych wolnossących i wysokoprężnych z doładowaniem. Użyteczna praca cyklu jest określona przez obszar diagramu md" b"zzbdm.

Praca gazów w cylindrze jest dodatnia podczas drugiego suwu i ujemna podczas pierwszego suwu.

Nie będzie przesadą stwierdzenie, że większość dzisiejszych urządzeń samobieżnych jest wyposażona w silniki spalinowe różnej konstrukcji, wykorzystujące różne zasady działania. W każdym razie, jeśli mówimy o transporcie drogowym. W tym artykule przyjrzymy się bliżej silnikowi spalinowemu. Co to jest, jak działa ta jednostka, jakie są jej plusy i minusy, dowiesz się z niej czytając.

Zasada działania silników spalinowych

Główna zasada działania ICE opiera się na fakcie, że paliwo (stałe, płynne lub gazowe) spala się w specjalnie wydzielonej objętości roboczej wewnątrz samego urządzenia, przekształcając energię cieplną w energię mechaniczną.

Mieszanka robocza wchodząca do cylindrów takiego silnika jest sprężana. Po jego zapłonie za pomocą specjalnych urządzeń powstaje nadciśnienie gazów, zmuszając tłoki cylindrów do powrotu do pierwotnego położenia. Tworzy to stały cykl roboczy, który za pomocą specjalnych mechanizmów przekształca energię kinetyczną w moment obrotowy.

Dziś urządzenie ICE może mieć trzy główne typy:

• często nazywane płucami;
• jednostka napędowa czterosuwowa, pozwalająca na osiągnięcie wyższych wartości mocy i sprawności;
• o podwyższonej charakterystyce mocy.

Ponadto istnieją inne modyfikacje podstawowych obwodów, które umożliwiają poprawę niektórych właściwości tego typu elektrowni.

Zalety silników spalinowych

W przeciwieństwie do jednostek napędowych, które zapewniają obecność komór zewnętrznych, silnik spalinowy ma znaczne zalety. Najważniejsze z nich to:

• znacznie bardziej kompaktowe wymiary;
• wyższe wskaźniki mocy;
• optymalne wartości wydajności.

Należy zaznaczyć, mówiąc o silniku spalinowym, że jest to urządzenie, które w zdecydowanej większości przypadków pozwala na stosowanie różnego rodzaju paliwa. Może to być benzyna, olej napędowy, naturalny lub nafta, a nawet zwykłe drewno.

Ta wszechstronność zapewniła tej koncepcji silnika zasłużoną popularność, wszechobecność i prawdziwie globalną pozycję lidera.

Krótka wycieczka historyczna

Powszechnie przyjmuje się, że silnik spalinowy sięga swojej historii od stworzenia przez Francuza de Rivasa w 1807 roku jednostki tłokowej, która jako paliwo wykorzystywała wodór w stanie skupienia gazowego. I choć od tamtego czasu urządzenie ICE przeszło znaczące zmiany i modyfikacje, to podstawowe idee tego wynalazku są wykorzystywane do dziś.

Pierwszy czterosuwowy silnik spalinowy został wydany w 1876 roku w Niemczech. W połowie lat 80. XIX wieku w Rosji opracowano gaźnik, który umożliwił pomiar dopływu benzyny do cylindrów silnika.

A pod koniec ubiegłego stulecia słynny niemiecki inżynier zaproponował pomysł zapłonu mieszanki palnej pod ciśnieniem, co znacznie zwiększyło charakterystykę mocy silnika spalinowego i wskaźniki sprawności jednostek tego typu, co poprzednio pozostawiało wiele do życzenia. Od tego czasu rozwój silników spalinowych szedł głównie drogą doskonalenia, modernizacji i wdrażania różnych usprawnień.

Główne typy i typy silników spalinowych

Niemniej jednak ponad 100-letnia historia jednostek tego typu pozwoliła na opracowanie kilku głównych typów elektrowni z wewnętrznym spalaniem paliwa. Różnią się między sobą nie tylko składem zastosowanej mieszaniny roboczej, ale także cechami konstrukcyjnymi.

Silniki benzynowe

Jak sama nazwa wskazuje, jednostki z tej grupy wykorzystują jako paliwo różne rodzaje benzyny.

Z kolei takie elektrownie zwykle dzieli się na dwie duże grupy:

• Gaźnik. W takich urządzeniach mieszanka paliwowa jest wzbogacana masami powietrza w specjalnym urządzeniu (gaźniku) przed wejściem do cylindrów. Następnie zapala się iskrą elektryczną. Do najwybitniejszych przedstawicieli tego typu należą modele VAZ, których silnik spalinowy przez bardzo długi czas był wyłącznie typu gaźnika.
• Zastrzyk. Jest to bardziej złożony system, w którym paliwo wtryskiwane jest do cylindrów za pomocą specjalnego kolektora i wtryskiwaczy. Może się to odbywać zarówno mechanicznie, jak i za pomocą specjalnego urządzenia elektronicznego. Systemy bezpośredniego wtrysku Common Rail są uważane za najbardziej wydajne. Zainstalowany w prawie wszystkich nowoczesnych samochodach.

Silniki benzynowe z wtryskiem są uważane za bardziej ekonomiczne i zapewniają wyższą sprawność. Jednak koszt takich jednostek jest znacznie wyższy, a konserwacja i eksploatacja znacznie trudniejsza.

Silniki Diesla

U zarania istnienia tego typu jednostek bardzo często można było usłyszeć dowcip o silniku spalinowym, że jest to urządzenie, które zjada benzynę jak koń, ale porusza się znacznie wolniej. Wraz z wynalezieniem silnika wysokoprężnego ten żart częściowo stracił na aktualności. Głównie dlatego, że olej napędowy może pracować na paliwie o wiele niższej jakości. Oznacza to, że jest znacznie tańszy niż benzyna.

Główną podstawową różnicą między spalaniem wewnętrznym jest brak wymuszonego zapłonu mieszanki paliwowej. Olej napędowy jest wtryskiwany do cylindrów przez specjalne dysze, a poszczególne krople paliwa są zapalane pod wpływem siły nacisku tłoka. Oprócz zalet silnik wysokoprężny ma również szereg wad. Wśród nich są:

• znacznie mniej mocy w porównaniu do elektrowni benzynowych;
• duże wymiary i cechy wagowe;
• trudności z rozruchem w ekstremalnych warunkach pogodowych i klimatycznych;
• niedostateczna trakcja i tendencja do nieuzasadnionych strat mocy, zwłaszcza przy stosunkowo dużych prędkościach.

Ponadto naprawa silnika spalinowego typu diesla jest z reguły znacznie bardziej skomplikowana i kosztowna niż regulacja lub przywracanie wydajności roboczej jednostki benzynowej.

Silniki gazowe

Pomimo niskiego kosztu gazu ziemnego wykorzystywanego jako paliwo, urządzenie silnika spalinowego pracującego na gazie jest nieporównywalnie bardziej skomplikowane, co prowadzi do znacznego wzrostu kosztów całego zespołu, w szczególności jego montażu i eksploatacji.

W tego typu elektrowniach gaz płynny lub ziemny dostaje się do butli poprzez system specjalnych reduktorów, kolektorów i dysz. Zapłon mieszanki paliwowej odbywa się w taki sam sposób, jak w instalacjach benzynowych gaźnika - za pomocą iskry elektrycznej pochodzącej ze świecy zapłonowej.

Połączone typy silników spalinowych

Niewiele osób wie o połączonych systemach ICE. Co to jest i gdzie jest stosowane?

Nie mówimy oczywiście o nowoczesnych samochodach hybrydowych, które mogą jeździć zarówno na paliwie, jak i na silniku elektrycznym. Kombinowane silniki spalinowe są zwykle nazywane takimi jednostkami, które łączą elementy różnych zasad układów paliwowych. Najbardziej uderzającym przedstawicielem rodziny takich silników są jednostki gazowo-dieselowe. W nich mieszanka paliwowa wchodzi do bloku ICE w prawie taki sam sposób, jak w jednostkach gazowych. Ale paliwo jest zapalane nie za pomocą wyładowania elektrycznego ze świecy, ale z częścią zapłonową oleju napędowego, jak ma to miejsce w konwencjonalnym silniku wysokoprężnym.

Konserwacja i naprawa silników spalinowych

Pomimo dość szerokiej gamy modyfikacji, wszystkie silniki spalinowe mają podobne podstawowe konstrukcje i schematy. Niemniej jednak, aby przeprowadzić wysokiej jakości konserwację i naprawę silnika spalinowego, konieczne jest dokładne poznanie jego budowy, zrozumienie zasad działania i umiejętność identyfikowania problemów. W tym celu konieczne jest oczywiście dokładne przestudiowanie konstrukcji silników spalinowych różnych typów, aby samemu zrozumieć cel niektórych części, zespołów, mechanizmów i systemów. Nie jest to łatwe zadanie, ale bardzo ekscytujące! A co najważniejsze, właściwa rzecz.

Specjalnie dla dociekliwych umysłów, które chcą samodzielnie zrozumieć wszystkie tajemnice i sekrety prawie każdego pojazdu, przybliżony schemat silnika spalinowego pokazano na powyższym zdjęciu.

Więc dowiedzieliśmy się, czym jest ta jednostka napędowa.

Wzór użytkowy dotyczy dziedziny budowy silników. Zaproponowano projekt silnika pracującego w cyklu dwusuwowym z ciśnieniem i kombinowanym schematem wymiany gazowej, w którym podczas pierwszej fazy cylinder jest przedmuchiwany i napełniany jednym powietrzem zgodnie ze zwykłym schematem wymiany gazowej komory korbowej, podczas w drugiej fazie cylinder jest pod ciśnieniem, ponownie wzbogacany w gaźniku, sprężany w sprężarce mieszanina paliwowa przez otwory wlotowe w cylindrze, których fazy dolotowe przekraczają fazy wydechowe. Aby zapobiec przedostawaniu się produktów spalania z cylindra do zbiornika podczas suwu rozprężania, okna są zamykane specjalnym pierścieniem działającym jak szpula, sterowanym krzywką lub mimośrodem na czopach wału korbowego lub dowolnym innym wałem obracającym się synchronicznie z to.

Silnik składa się z dwóch przeciwstawnych cylindrów zamontowanych na jednej wspólnej skrzyni korbowej i trzech wałów korbowych, z których jeden ma dwie korby umieszczone pod kątem 180 ° względem siebie. Cylindry zawierają tłoki z dwoma sworzniami tłokowymi połączonymi korbowodami z korbami wału korbowego, symetrycznie rozmieszczonymi względem osi cylindra. Tłoki składają się z głowicy z pierścieniami dociskowymi i odwracalnej osłony. Dolna część fartucha wykonana jest w postaci fartucha zakrywającego otwory wylotowe, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie (TDC). Gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie (BDC), fartuch znajduje się w obszarze zajmowanym przez wały korbowe. Górna część płaszcza, gdy tłok znajduje się w GMP, wchodzi do pierścieniowej przestrzeni wokół komory spalania. Każdy cylinder silnika jest wyposażony w indywidualną sprężarkę, której tłoki są połączone za pomocą pręta z tłokami silnika przeciwległych cylindrów.

Ekonomiczny efekt zmniejszenia zużycia paliwa, gdy koszt benzyny wynosi 35 rubli / litr. wyniesie około 7 rubli / kWh, tj. silnik o mocy 20 kW dla zasobu 500 godzin zaoszczędzi około 70 000 rubli lub 2000 litrów benzyny.

Biorąc pod uwagę obecność wysokich wskaźników energetycznych i ekonomicznych pod względem mocy, masy i wymiarów, zapewnionych przez zastosowanie cyklu 2-suwowego, zwiększenie ciśnienia, zmniejszenie zużycia paliwa o 2530%, przy zachowaniu zasobu silnika w poprzednich granicach 5001000 godzin pracy poprzez zmniejszenie obciążenia łożysk korbowodów wałów korbowych podczas ich podwajania, proponowana konstrukcja silnika w konstrukcji 2 lub 4 cylindrowej o mocy 2060 kW może być stosowana w elektrowniach samolotów, struganiu małych jednostek pływających o śmigła w postaci śmigieł lub śmigieł, przenośne wyroby motocyklowe używane przez ludność, w departamentach Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych, wojska i marynarki wojennej, a także w innych instalacjach, gdzie wymagany jest mały ciężar właściwy i wymiary.

Zaproponowany wzór użytkowy dotyczy dziedziny budowy silników, w szczególności silników spalinowych dwusuwowych gaźnikowych (ICE), które przenoszą siły z ciśnienia gazu na tłok za pomocą korby wałów korbowych usytuowanych symetrycznie względem osi cylindra i obracających się w przeciwnych kierunkach.

Silniki te mają szereg zalet, z których główne to możliwość równoważenia sił bezwładności mas posuwisto-zwrotnych dzięki przeciwwagom wałów korbowych, brak sił powodujących zwiększone tarcie tłoka o ścianki cylindra, brak reaktywnych moment obrotowy, wysokie parametry energetyczno-ekonomiczne w zakresie mocy, masy i wymiarów, zmniejszone obciążenia łożysk korbowodów wału korbowego, które generalnie ograniczają żywotność silnika.

Znany dwusuwowy silnik gaźnikowy z obwodem wymiany gazu w komorze korbowej zawierający cylinder, umieszczony w nim tłok z dwoma sworzniami tłokowymi, dwoma wałami korbowymi, usytuowanymi symetrycznie względem osi cylindra, a każdy z nich jest połączony łącznikiem pręt do jednego z sworzni tłokowych. (Dwusuwowy silnik spalinowy. Patent RU 116906 U1. Bednyagin LV, Lebedinskaya OL Byul. 16.2012.).

Silnik różni się tym, że tłok wykonany jest w formie głowicy z obustronną osłoną, dolna część osłony gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie (BDC) znajduje się w obszarze zajmowanym przez wały korbowe, górna część fartucha, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie (TDC), wchodzi częściowo do przestrzeni pierścieniowej wokół komory spalania, a króciec dolotowy i wydechowy znajdują się na dwóch poziomach: króćce ssawne znajdują się nad tłokiem głowica, gdy znajduje się w pozycji BDC, a otwory wylotowe znajdują się powyżej górnej krawędzi osłony.

Znana konstrukcja silnika, wykonana zgodnie ze schematem jeden cylinder - dwa wały korbowe, zapewniająca wzrost mocy dzięki zastosowaniu ciśnienia (Dwusuwowy silnik spalinowy z doładowaniem. Zgłoszenie 2012132748/06 (051906). Bednyagin LV, Lebedinskaya OL Otrzymano FIPS 31.07.12), gdzie cylinder sprężarki (dmuchawy) jest umieszczony współosiowo z cylindrem silnika, którego tłok połączony jest z tłokiem silnika za pomocą pręta, zewnętrzna wnęka pompująca pompy jest połączona kanałami do wewnętrznej przestrzeni skrzyni korbowej, od której jej wewnętrzna wnęka jest odizolowana za pomocą tulei uszczelniającej umieszczonej na pręcie i zamocowanej między dwiema połówkami skrzyni korbowej. Zewnętrzna wnęka sprężarki zapewnia dodatkowe dostarczanie mieszanki paliwowej do skrzyni korbowej. Aby móc zapewnić dodatkowe doładowanie, cylinder silnika wyposażono w dodatkowe porty dolotowe (przedmuchowe) umieszczone nad głównymi, z fazami dolotowymi przewyższającymi fazy wydechowe, a zawory zwrotne płytowe umieszczone są pomiędzy nimi w płaszczyźnie cylindra i skrzyni korbowej złącze, zapobiegające przedostawaniu się spalonych produktów paliwowych z cylindra do skrzyni korbowej, gdy ciśnienie w nim przekracza ciśnienie wewnątrz skrzyni korbowej. Podany silnik jest prototypem proponowanej konstrukcji PM.

Wszystkie silniki dwusuwowe gaźnikowe ze schematem wymiany gazu w komorze korbowej (przedmuchiwanie i napełnianie cylindra świeżą mieszanką paliwową), w tym prototyp, mają wspólną istotną wadę - zwiększone zużycie paliwa związane z utratą części paliwa podczas oczyszczanie przeprowadzane bezpośrednio przez mieszankę paliwową.

Prace nad wyeliminowaniem tej wady prowadzone są praktycznie w jednym kierunku - realizacji przedmuchu czystym powietrzem i zastosowania bezpośredniego wtrysku paliwa do cylindra. Główną trudnością utrudniającą wprowadzenie systemów bezpośredniego wtrysku paliwa w silnikach dwusuwowych są wysokie koszty urządzeń zasilających paliwo, które w małych silnikach lub silnikach pracujących sporadycznie (np. pompa strażacka) w obecnych cenach nie spłacają się za cały okres ich działania.

Drugim powodem jest problem zapewnienia operacyjności urządzeń paliwowych i jakości tworzenia mieszanki ze względu na konieczność podwojenia częstotliwości podawania paliwa do cylindra przy zastosowaniu cyklu dwusuwowego i dalszego jej zwiększania, biorąc pod uwagę tendencje wzrostowe trybów prędkości silników spalinowych, a zwłaszcza małych pracujących w cyklu dwusuwowym.

Nie należy jednak oczekiwać, że stworzenie nowego, bardziej zaawansowanego sprzętu do „dwusuwów” zwiększy opłacalność jego zastosowania na ww. silnikach, ponieważ będzie jeszcze droższy.

Rezultatem technicznym proponowanej konstrukcji silnika jest zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa do wartości 380410 g/kWh, czyli o 2530% niższej niż w dostępnych na rynku dwusuwowych silnikach gaźnikowych ze schematem wymiany gazu w komorze korbowej (Perspektywy dwusuwowe silniki spalinowe na samolocie ogólnego przeznaczenia V. Novoseltsev (http://www.aviajournal.com/arhiv/2004/06/02.html), przy zachowaniu wysokich wskaźników energetycznych i innych zapewniających jego konkurencyjność.

Aby osiągnąć ten wynik, zastosowano zestaw rozwiązań projektowych:

1. Zastosowano dwusuwowy silnik spalinowy z dwoma przeciwległymi cylindrami zamontowanymi na jednej wspólnej skrzyni korbowej, co zapewnia przenoszenie sił z ciśnienia gazu na wały korbowe wałów korbowych, usytuowane symetrycznie względem osi cylindrów. Zastosowanie tego schematu pozwala na wykorzystanie ich zalet wskazanych powyżej i racjonalne umiejscowienie sprężarek tłokowych wraz z ich napędem do zwiększania ciśnienia.

2. Aby zrealizować dwusuwowy cykl silnika z przedmuchem komory korbowej i poprawić jego parametry, zmniejsza się objętość komory korbowej, do czego stosuje się tłok w postaci głowicy z obustronnym płaszczem, co zapewnia umieszczenie dolnej osłony w obszarze wałów korbowych, a górnej w obszarze przestrzeni pierścieniowej, znajdującej się wokół komory spalania.

3. Cylindry silnika wyposażone są w trzy zestawy okienek rozmieszczonych na różnych poziomach: przedmuch nad dnem głowicy tłoka, gdy jest w BDC, wylot nad górną krawędzią płaszcza tłoka. Jednocześnie zwiększa się „przekrój czasowy” szyb, wykluczone są zjawiska „zwarcia” - bezpośrednia emisja mieszanki (paliwowej) z kanałów wydechowych do kanałów wydechowych, zmniejsza się poziom gazów resztkowych, cały obwód otworów wylotowych staje się dostępny dla wypływu spalin i jest prawie o połowę skrócony; co przyczynia się do zachowania parametrów wymiany gazowej przy wzroście prędkości obrotowej silnika. Należy również zauważyć, że urządzenie zapewniające asymetrię rozrządu znajduje się w strefie słabo obciążonej termicznie, co korzystnie wypada w porównaniu z podobnymi urządzeniami pracującymi w kanałach wydechowych w silnikach samochodów sportowych.

4. Otwory wlotowe znajdujące się nad kanałami przedmuchowymi, z fazami dolotowymi przewyższającymi fazy wydechowe, aby zapobiec przedostawaniu się produktów spalania z cylindra do zbiornika 10 podczas suwu rozprężania, w przeciwieństwie do prototypu, zamykane są pierścieniem 11 działający jako szpula sterowana krzywką lub mimośrodem na wale korbowym z czopem (lub dowolnym innym wale obracającym się synchronicznie z nim).

5. W celu oszczędzania paliwa proponuje się projekt, który zapewnia zastosowanie kombinowanego schematu wymiany gazowej poprzez oczyszczenie cylindrów najpierw czystym powietrzem z komory korbowej, a następnie doładowanie (doładowanie) ponownie wzbogaconą mieszanką paliwową dzięki zastosowaniu oddzielnych sprężarek dla każdego cylindra.

6. Ścieżka wlotu mieszanki paliwowej, zawierająca gaźnik (gaźniki), płytowe zawory zwrotne (OPV), wnęki ssawne i tłoczne sprężarki, odbiornik i otwory wlotowe cylindra, jest oddzielona od przestrzeni skrzyni korbowej, który jest wyposażony we własny, indywidualny układ dolotowy powietrza wykorzystywanego do przedmuchiwania butli.

7. Każdy cylinder silnika i sprężarki jest wykonany w jednym bloku, natomiast synchroniczny ruch ich tłoków w przeciwnych kierunkach uzyskuje się poprzez połączenie tłoka sprężarki z tłokiem silnika przeciwległego cylindra.

8. Wymagane kierunki obrotu wałów korbowych i przepływ powietrza przedmuchowego zapewnia zastosowanie trzech wałów korbowych, z których jeden składa się z dwóch korb ustawionych względem siebie pod kątem 180°, co zapewnia ruch tłoków w przeciwne kierunki.

9. Aby zmniejszyć gabaryty silnika, dolna osłona tłoka wykonana jest w postaci jednostronnego „fartuchu”, który zapewnia zakrycie otworów wydechowych, gdy jest w GMP.

10. Aby utrzymać ciśnienie w odbiorniku, gdy tłok silnika porusza się w kierunku GMP, komora tłoczna sprężarki jest od niej oddzielona płytowym zaworem zwrotnym.

Konstruktywne rozwiązania o cechach charakteryzujących nowość proponowanego modelu:

1. Konstrukcja dwusuwowego silnika gaźnikowego w konstrukcji przeciwstawnej z dwoma przeciwstawnymi cylindrami osadzonymi na jednej skrzyni korbowej i trzech wałach korbowych, zapewniającym przeniesienie sił z tłoka na korby wału korbowego, usytuowane symetrycznie względem osi cylindra (poz. 1 i 2; tutaj i patrz dalej powyżej);

2. Połączony schemat wymiany gazowej, w którym w pierwszej fazie butla jest przedmuchiwana i napełniana jednym powietrzem, a w drugiej butla jest poddawana działaniu ponownie wzbogaconej mieszanki paliwowej (patrz wyżej, punkt 5).

3. Oddzielna ścieżka wlotu mieszanki paliwowej, łącznie z otworami wlotowymi cylindra, odłączona od przestrzeni skrzyni korbowej (poz. 6).

4. Napęd tłoków sprężarki dzięki ich połączeniu z tłokami silnika przeciwstawnych cylindrów (poz. 7), które zapewniają ruch tłoków silnika i sprężarki w przeciwnych kierunkach.

5. Tłok z dolną spódnicą wykonany w formie jednostronnego „fartuchu” (poz. 9).

6. Urządzenie zapewniające asymetrię rozrządu (punkt 4).

7. Umieszczenie cylindrów silnika i sprężarki w jednym bloku (s. 7).

Układ proponowanego modelu silnika przedstawiono na rysunkach: Rys. 1 przedstawia przekrój poziomy wzdłuż osi cylindrów. Rysunek 2 jest przekrojem pionowym AA wzdłuż osi wałów korbowych, który pokazuje również skrzynię biegów, która zapewnia połączenie kinematyczne między wałami korbowymi i pokazuje możliwość stworzenia modyfikacji czterocylindrowej poprzez zainstalowanie podobnego silnika dwucylindrowego od spodu skrzyni biegów.

Cylindry 1 zawierają umieszczone w nich tłoki 2 z dwoma sworzniami tłokowymi, z których każdy jest połączony korbowodem 3 z wałami korbowymi 4 wałów korbowych, umieszczonymi symetrycznie względem osi cylindrów. Tłok składa się z głowicy z pierścieniami dociskowymi i odwracalnej osłony. Dolna część fartucha wykonana jest w postaci jednostronnego fartucha zakrywającego otwory wydechowe, gdy tłok znajduje się w GMP. Gdy tłok znajduje się w BDC, fartuch znajduje się w obszarze zajmowanym przez wały korbowe. Górna część płaszcza w położeniu tłoka w (TDC) wchodzi do pierścieniowej przestrzeni 5 znajdującej się wokół komory spalania, która jest z nią połączona kanałami stycznymi. Każdy cylinder silnika jest wyposażony w indywidualną sprężarkę 6, wykonaną z nim w tym samym bloku, której tłoki 7 są połączone za pomocą prętów 8 z tłokami silnika przeciwległych cylindrów 2.

Cylindry silnika są wyposażone w otwory wlotowe 9 umieszczone powyżej otworów przedmuchu, przy czym fazy wlotowe przewyższają fazy wydechowe. Aby zapobiec przedostawaniu się produktów spalania z cylindra do odbiornika 10 podczas suwu rozprężania, okna są zamykane pierścieniem 11 działającym jak szpula, sterowanym krzywką lub mimośrodem na czopku 4 wału korbowego (lub dowolnym innym obracającym się wałem synchronicznie z nim). Mechanizm sterowania pokazano na RYS. 3.

Wnęka tłoczna sprężarki jest połączona kanałami nie z wewnętrzną przestrzenią skrzyni korbowej, ale z odbiornikiem, skąd mieszanka paliwowa wstępnie wzbogacona w gaźniku wchodzi do cylindra przez otwory wlotowe, gdzie miesza się z powietrzem odbieranym z skrzynia korbowa podczas przedmuchiwania i resztkowych gazów, tworzy działającą mieszankę paliwową. Płytowe zawory zwrotne (nie pokazane na rysunku) są zainstalowane między wnęką ssącą sprężarki, odizolowaną od przestrzeni skrzyni korbowej, a gaźnikiem, które zapewniają przepływ mieszanki paliwowej do sprężarki. Aby dostarczyć powietrze używane do przedmuchu, podobne zawory są instalowane na skrzyni korbowej po stronie cylindrów silnika. Zawory 12, zainstalowane na wylocie mieszanki ze sprężarki, mają za zadanie utrzymywać ciśnienie w odbiorniku, gdy tłok silnika porusza się w kierunku GMP.

Przyjęty układ z trzema wałami korbowymi zapewnia racjonalne rozmieszczenie cylindrów silnika i sprężarki w celu zorganizowania przepływu mieszanki paliwowej ze sprężarki do silnika, zmniejsza opory przepływu powietrza czyszczącego, gdy jest ono omijane ze skrzyni korbowej do cylindra , zwiększa produkcyjność dzięki produkcji cylindrów w jednym bloku, bez specjalnych kosztów pozwala stworzyć modyfikację czterocylindrową lub skrzynię biegów z wałami obracającymi się w przeciwnych kierunkach.

W ten sposób zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa uzyskuje się dzięki zastosowaniu tylko jednego powietrza do przedmuchiwania cylindrów silnika zamiast mieszanki powietrzno-paliwowej, do której wchodzi paliwo do przeprowadzenia procesu roboczego, głównie po zakończeniu przedmuchiwania proces w postaci ponownie wzbogaconej mieszanki paliwowej ze sprężarki, która jest doładowywana przez otwory wlotowe, gdy otwory wylotowe są zakryte przez górną krawędź płaszcza tłoka.

Ponieważ pracochłonność wykonania silnika z proponowanym kombinowanym schematem wymiany gazowej, w porównaniu do pracochłonności wykonania podobnego silnika z przedmuchem cylindrów do komory korbowej z mieszanką paliwowo-powietrzną, praktycznie się nie zmienia, efekt ekonomiczny jego zastosowania determinuje jedynie zmniejszenie strat paliwa podczas wymiany gazowej, które podczas przedmuchiwania mieszanką paliwową stanowią około 35% jej całkowitego zużycia (G.R.. Układ bezpośredniego wtrysku paliwa w dwusuwowych silnikach spalinowych. W zbiorze "Poprawa wskaźników energetycznych, ekonomicznych i środowiskowych" ICE ", VlGU, Vladimir, 1997., (s. 215).).

Ekonomiczny efekt zastosowania proponowanej konstrukcji silnika z połączonym systemem wymiany gazu, który zapewnia zmniejszenie jednostkowego zużycia paliwa w porównaniu z poprzednim schematem komory korbowej wykorzystującym mieszankę paliwową do przedmuchiwania, przy koszcie benzyny 35 rubli / l. wyniesie około 7 rubli / kWh, tj. silnik o mocy 20 kW dla zasobu 500 godzin zaoszczędzi około 70 000 rubli lub 2000 litrów benzyny. W obliczeniach założono, że straty paliwa podczas odsalania zmniejszą się o 80%, ponieważ możliwość przedostania się mieszanki paliwowej do układu wydechowego ogranicza jedynie czas jednoczesnego otwarcia kanałów ssącego i wydechowego od 125° obrotu wału korbowego do 15°. Umieszczenie portów wlotowych i wylotowych na różnych poziomach sugeruje, że straty paliwa zostaną jeszcze bardziej zmniejszone lub całkowicie zatrzymane.

Biorąc pod uwagę obecność wysokich wskaźników energetycznych i ekonomicznych zapewnionych przez zastosowanie cyklu dwusuwowego, zwiększenie ciśnienia, zmniejszenie zużycia paliwa o 2530%, przy zachowaniu zasobów silnika w poprzednich granicach 500-1000 godzin pracy silnika poprzez zmniejszenie obciążeń na łożyskach korbowodów wałów korbowych przy ich podwojeniu proponowana konstrukcja silnika w wersji 2 lub 4 cylindrowej o mocy 2060 kW może być stosowana w elektrowniach samolotów, struganiu małych jednostek pływających ze śrubami napędowymi w postaci śmigieł lub śmigła, przenośne produkty silnikowe używane przez ludność, w departamentach Ministerstwa Sytuacji Nadzwyczajnych, wojska i marynarki wojennej, a także w innych instalacjach, w których wymagany jest mały ciężar właściwy i wymiary.

1. Dwusuwowy silnik spalinowy z doładowaniem i kombinowanym układem wymiany gazowej, przenoszący siłę z ciśnienia gazu na tłok jednocześnie na dwa wały korbowe usytuowane symetrycznie względem osi cylindra, z wbudowanymi sprężarkami współosiowo z osią cylindra , których tłoki połączone są z tłokami silnika za pomocą drążka, cylindry wyposażone w otwory wlotowe umieszczone nad przedmuchami, z fazami dolotowymi przewyższającymi fazy wydechowe, z jedną wspólną skrzynią korbową, charakteryzującą się tym, że wykonana jest w dwucylindrowa konstrukcja przeciwstawna, z przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami, z trzema wałami korbowymi, z których jeden ma dwie korby, zawiera osobną, odizolowaną od komory korbowej ścieżkę dolotową mieszanki paliwowej, w tym gaźnik, zawory płytowe, sprężarkę z wnękami ssącymi i wylotowymi oraz odbiornikiem połączonym z otworami wlotowymi cylindra, przez które wzbogacona mieszanka paliwowa dostaje się do cylindrów silnika, przy czym Tłoki sprężarki Om są kinematycznie połączone z tłokami przeciwległych cylindrów silnika.

Załóżmy, że twój syn zapyta cię: „Tato, jaki jest najbardziej niesamowity silnik na świecie?” Co mu odpowiesz? 1000-konna jednostka od Bugatti Veyron? A może nowy silnik turbo AMG? A może podwójny doładowany silnik Volkswagena?

Ostatnio było dużo fajnych wynalazków, a wszystkie te wtryski doładowania wydają się niesamowite… jeśli nie wiesz. Najbardziej niesamowity silnik, jaki znam, został wyprodukowany w Związku Radzieckim i, jak się domyślacie, nie dla Łady, ale dla czołgu T-64. Nazywał się 5TDF, a oto kilka zaskakujących faktów.

Był to pięciocylindrowy silnik, co samo w sobie jest niezwykłe. Miał 10 tłoków, dziesięć korbowodów i dwa wały korbowe. Tłoki poruszały się w cylindrach w przeciwnych kierunkach: najpierw do siebie, potem z powrotem, znowu do siebie i tak dalej. Przystawka odbioru mocy została wykonana z obu wałów korbowych, tak aby była wygodna dla czołgu.

Silnik pracował w cyklu dwusuwowym, a tłoki pełniły rolę szpul otwierających porty dolotowy i wydechowy: to znaczy nie miał żadnych zaworów ani wałków rozrządu. Konstrukcja była pomysłowa i wydajna – cykl dwusuwowy zapewniał maksymalną pojemność litrów, a odmulanie z bezpośrednim przepływem zapewniało wysokiej jakości napełnianie butli.

Ponadto 5TDF był silnikiem wysokoprężnym z wtryskiem bezpośrednim, w którym paliwo było podawane do przestrzeni między tłokami na krótko przed momentem, w którym zbliżyli się do najbliższego punktu. Co więcej, wtrysk był prowadzony przez cztery dysze wzdłuż trudnej trajektorii, aby zapewnić natychmiastowe tworzenie mieszaniny.

Ale to nie wystarczy. Silnik miał turbosprężarkę z skręceniem - ogromna turbina i sprężarka były umieszczone na wale i miały mechaniczne połączenie z jednym z wałów korbowych. To było genialne - w trybie przyspieszania sprężarka była skręcana od wału korbowego, co wyeliminowało turbodziurę, a gdy przepływ spalin prawidłowo zakręcił turbinę, moc z niej była przenoszona na wał korbowy, zwiększając sprawność silnik (taka turbina nazywana jest turbiną mocy).

Ponadto silnik był wielopaliwowy, to znaczy mógł być zasilany olejem napędowym, naftą, paliwem lotniczym, benzyną lub dowolną ich mieszanką.

Do tego dochodzi jeszcze pięćdziesiąt nietypowych rozwiązań, takich jak tłoki kompozytowe z wkładkami ze stali żaroodpornej oraz układ smarowania z suchą miską olejową, jak w samochodach wyścigowych.

Wszystkie triki miały dwa cele: uczynić silnik tak kompaktowym, ekonomicznym i mocnym, jak to tylko możliwe. Dla czołgu ważne są wszystkie trzy parametry: pierwszy ułatwia układ, drugi poprawia autonomię, a trzeci - zwrotność.

Rezultat był imponujący: przy pojemności roboczej 13,6 litra w najbardziej wymuszonej wersji silnik rozwijał ponad 1000 KM. Jak na silnik wysokoprężny z lat 60. był to doskonały wynik. Pod względem pojemności litra i całkowitej mocy silnik kilkakrotnie przewyższał odpowiedniki innych armii. Widziałem to na żywo, a layout jest naprawdę niesamowity – pseudonim „Walizka” bardzo mu odpowiada. Powiedziałbym nawet „ciasno zapakowana walizka”.

Nie zakorzenił się z powodu nadmiernej złożoności i wysokich kosztów. Na tle 5TDF każdy silnik samochodowy – nawet z Bugatti Veyron – wydaje się niemożliwy do zbanowania. I co do diabła nie żartuje, technologia może zrobić zwrot i ponownie powrócić do rozwiązań stosowanych niegdyś w 5TDF: dwusuwowy obieg diesla, turbiny napędowe, wtrysk wielodyszowy.

Rozpoczął się masowy powrót do silników turbo, które kiedyś uważano za zbyt trudne dla samochodów niesportowych ...

5, 10, 12 lub więcej cylindrów. Pozwala na zmniejszenie wymiarów liniowych silnika w porównaniu z liniowym układem cylindrów.

W kształcie VR
„VR” to skrót dwóch niemieckich słów oznaczających V-kształtny i R-in-row, czyli v-in-row. Silnik został opracowany przez Volkswagena i jest symbiozą silnika widlastego z wyjątkowo niskim kątem pochylenia 15° i silnikiem rzędowym.Jego sześć cylindrów ma kształt litery V pod kątem 15°, w przeciwieństwie do tradycyjnych silników widlastych , które mają kąt 60 ° lub 90 ° ... Tłoki są przesunięte w bloku. Połączenie zalet obu typów silników doprowadziło do tego, że silnik VR6 stał się na tyle zwarty, że pozwalał na pokrycie obu rzędów cylindrów jedną wspólną głowicą, w przeciwieństwie do konwencjonalnego silnika w kształcie litery V. W rezultacie silnik VR6 jest znacznie krótszy niż rzędowy 6-cylindrowy i węższy niż konwencjonalny silnik V-6. Jest montowany od 1991 roku (model 1992) w samochodach Volkswagen Passat, Golf, Corrado, Sharan. Posiada indeksy fabryczne „AAA” o pojemności 2,8 litra, o wydajności 174 l/s oraz „ABV” o objętości 2,9 litra i wydajności 192 l/s.

Silnik boksera- tłokowy silnik spalinowy, w którym kąt między rzędami cylindrów wynosi 180 stopni. W samochodach i pojazdach silnikowych do obniżenia środka ciężkości stosuje się silnik przeciwny, zamiast tradycyjnego w kształcie litery V, a przeciwny układ tłoków pozwala im na wzajemną neutralizację drgań, dzięki czemu silnik pracuje płynniej.
Najbardziej rozpowszechniony silnik typu bokser był w modelu Volkswagen Kaefer (Garbus, w wersji angielskiej) wyprodukowanym w latach produkcji (od 2003 do 2003) w ilości 21 529 464 sztuk.
Porsche używa go w większości swoich sportowych i wyścigowych modeli z serii GT1, GT2 i GT3.
Silnik typu bokser to także znak rozpoznawczy marki Subaru, który od 1963 roku jest montowany w prawie wszystkich modelach Subaru. Większość silników tej firmy ma przeciwstawny układ, co zapewnia bardzo dużą wytrzymałość i sztywność bloku cylindrów, ale jednocześnie utrudnia naprawę silnika. Starsze silniki serii EA (EA71, EA82 (produkowane do około 1994 roku)) słyną z niezawodności. Nowsze silniki serii EJ, EG, EZ (EJ15, EJ18, EJ20, EJ22, EJ25, EZ30, EG33, EZ36) montowane w różnych modelach Subaru od 1989 do chwili obecnej (od lutego 1989 Samochody Subaru Legacy są wyposażone w silniki Diesla typu boxer sprzężona z manualną skrzynią biegów).
Montowany również w rumuńskich samochodach Oltcit Club (jest dokładną kopią Citroena Axela), od 1987 do 1993 roku. W produkcji motocykli silniki typu bokser są szeroko stosowane w modelach BMW, a także w radzieckich ciężkich motocyklach „Ural” i „Dniepr”.

Silnik w kształcie litery U- symboliczne oznaczenie zespołu napędowego, czyli dwóch silników rzędowych, których wały korbowe są połączone mechanicznie za pomocą łańcucha lub kół zębatych.
Wybitne przypadki użycia: samochody sportowe - Bugatti Type 45, prototyp Matra Bagheera; niektóre silniki okrętowe i lotnicze.
Silnik w kształcie litery U z dwoma cylindrami w każdym bloku jest czasami określany jako kwadrat cztery.

Silnik przeciwtłokowy- konfiguracja silnika spalinowego z ustawieniem cylindrów w dwóch rzędach naprzeciw siebie (najczęściej jeden nad drugim) w taki sposób, aby tłoki cylindrów położonych naprzeciw siebie poruszały się do siebie i miały wspólną komorę spalania . Wały korbowe są połączone mechanicznie, moc pobierana jest z jednego z nich lub z obu (np. przy napędzie dwóch śmigieł). Silniki tej konstrukcji to w zasadzie dwusuwowe silniki z turbodoładowaniem. Ten schemat jest stosowany w silnikach lotniczych, silnikach czołgowych (T-64, T-80UD, T-84, Chieftain), silnikach lokomotyw Diesla (TE3, 2TE10) i dużych okrętowych silnikach wysokoprężnych. Jest też inna nazwa tego typu silnika - silnik z przeciwbieżnymi tłokami (silnik o obrotach).

Zasada działania:
1 wlot
2 napęd dmuchawy
3 kanały powietrzne
4 zawór bezpieczeństwa
5 wydechowy KShM
6 wlotu KShM (opóźnienie ~20° w stosunku do wylotu)
7 cylindrów z portami wlotowymi i wylotowymi
Wydanie 8
9 płaszcz chłodzący wodę
10 świec zapłonowych

Silnik obrotowy- chłodzony powietrzem silnik promieniowy oparty na obrocie cylindrów (zwykle w liczbach nieparzystych) wraz ze skrzynią korbową i śmigłem wokół nieruchomego wału korbowego zamontowanego na ramie silnika. Takie silniki były szeroko stosowane podczas I wojny światowej i wojny domowej w Rosji. W czasie tych wojen silniki te przewyższały liczebnie silnikami chłodzonymi wodą pod względem ciężaru właściwego, więc były używane głównie (w myśliwcach i samolotach zwiadowczych).
Gwiazda silnika (silnik promieniowy) to tłokowy silnik spalinowy, którego cylindry są rozmieszczone promieniowo wokół jednego wału korbowego pod równymi kątami. Silnik promieniowy jest krótki i mieści dużą liczbę cylindrów w kompaktowy sposób. Jest szeroko stosowany w lotnictwie.
Gwiazda silnika różni się od innych typów konstrukcją mechanizmu korbowego. Jeden korbowód jest głównym, jest podobny do korbowodu konwencjonalnego silnika rzędowego, pozostałe są pomocnicze i są przymocowane do głównego korbowodu wzdłuż jego obwodu (ta sama zasada dotyczy silników V). Wadą konstrukcji silnika promieniowego jest możliwość dopływu oleju do dolnych cylindrów podczas postoju, dlatego przed uruchomieniem silnika należy upewnić się, że w dolnych cylindrach nie ma oleju. Uruchomienie silnika w obecności oleju w dolnych cylindrach prowadzi do uderzenia wodnego i awarii mechanizmu korbowego.
Silniki czterosuwowe promieniowe mają nieparzystą liczbę cylindrów w rzędzie - umożliwia to iskrzenie w cylindrach „przez jeden”.

Obrotowy silnik tłokowy spalinowy (RPD, silnik Wankla), którego konstrukcję opracował w roku inżynier z firmy NSU Walter Freude, który również miał pomysł na ten projekt. Silnik został opracowany we współpracy z Felixem Wankelem, który pracował nad inną konstrukcją silnika z tłokami obrotowymi.
Cechą silnika jest zastosowanie trójkątnego wirnika (tłoka), który wygląda jak trójkąt Reuleaux, obracającego się wewnątrz cylindra o specjalnym profilu, którego powierzchnia jest wykonana wzdłuż epitrochoidy.

Projekt
Wirnik osadzony na wale jest sztywno połączony z kołem zębatym, które zazębia się z nieruchomym kołem zębatym - stojanem. Średnica wirnika jest znacznie większa niż średnica stojana, chociaż wirnik z kołem zębatym toczy się wokół przekładni. Każdy z wierzchołków trójkątnego wirnika porusza się wzdłuż epitrochoidalnej powierzchni cylindra, a zmienne objętości komór w cylindrze są odcinane za pomocą trzech zaworów.
Taka konstrukcja pozwala na wykonanie dowolnego czterosuwowego cyklu Diesla, Stirlinga lub Otto bez użycia specjalnego mechanizmu rozrządu zaworowego. Uszczelnienie komór zapewniają promieniowe i końcowe płyty uszczelniające dociskane do cylindra siłami odśrodkowymi, ciśnieniem gazu i sprężynami taśmowymi. Brak mechanizmu dystrybucji gazu sprawia, że ​​silnik jest znacznie prostszy niż czterosuwowy silnik tłokowy (oszczędność około tysiąca części), a brak sprzężenia (przestrzeń skrzyni korbowej, wału korbowego i korbowodów) pomiędzy poszczególnymi komorami roboczymi zapewnia niezwykłą kompaktowość i wysoką gęstość mocy. W jednym obrocie Wankel wykonuje trzy pełne cykle pracy, co odpowiada pracy sześciocylindrowego silnika tłokowego. Mieszanie, zapłon, smarowanie, chłodzenie, rozruch są zasadniczo takie same, jak w konwencjonalnym tłokowym silniku spalinowym.
Praktyczne zastosowanie znalazły silniki z wirnikami trójkrawędziowymi, o przełożeniu promieni koła zębatego i koła zębatego: R:r = 2:3, które są montowane na samochodach, łodziach itp.

Konfiguracja silnika W
Silnik został opracowany przez Audi i Volkswagen i składa się z dwóch silników w kształcie litery V. Z obu wałów korbowych usunięto moment obrotowy.

Obrotowy silnik łopatkowy spaliny wewnętrzne (RLD, silnik Vigriyanov), którego projekt został opracowany w 1973 roku przez inżyniera Michaiła Stiepanowicza Wigrijanowa. Cechą silnika jest zastosowanie obracającego się wirnika kompozytowego umieszczonego wewnątrz cylindra i składającego się z czterech łopatek.
Projekt Na parze współosiowych wałów zainstalowane są dwa ostrza, dzielące cylinder na cztery komory robocze. Każda komora wykonuje cztery skoki robocze na jednym obrocie (zestaw mieszanki roboczej, sprężanie, skok roboczy i emisja spalin). Tak więc w ramach tego projektu możliwe jest wdrożenie dowolnego cyklu czterosuwowego. (Nic nie stoi na przeszkodzie, aby ten projekt był używany do obsługi silnika parowego, tylko dwa ostrza będą musiały zostać użyte zamiast czterech.)

Bilans silników