Jak działa tłokowy silnik spalinowy? Silnik z tłokiem obrotowym opis zdjęcie wideo historia Silnik elektryczny tłokowy.

• zapewnia przeniesienie sił mechanicznych na korbowód;
• odpowiada za uszczelnienie komory spalania paliwa;
• zapewnia terminowe usuwanie nadmiaru ciepła z komory spalania

Praca tłoka odbywa się w trudnych i pod wieloma względami niebezpiecznych warunkach - w warunkach podwyższonej temperatury i zwiększonych obciążeniach, dlatego szczególnie ważne jest, aby tłoki do silników wyróżniały się sprawnością, niezawodnością i odpornością na zużycie. Dlatego do ich produkcji wykorzystywane są lekkie, ale ultrawytrzymałe materiały – żaroodporne stopy aluminium lub stali. Tłoki wykonujemy dwoma metodami - odlewanie lub tłoczenie.

Konstrukcja tłoka

Tłok silnika ma dość prostą konstrukcję, która składa się z następujących części:

Volkswagen AG

1. ICE głowica tłoka
2. Sworzeń tłokowy
3. Pierścień ustalający
4. Szef
5. Korbowód
6. Wkładka stalowa
7. Najpierw pierścień kompresyjny
8. Pierścień kompresyjny drugi
9. Pierścień zgarniający olej

Cechy konstrukcyjne tłoka w większości przypadków zależą od typu silnika, kształtu jego komory spalania i rodzaju stosowanego paliwa.

Na dole

Dno może mieć różny kształt w zależności od funkcji jakie pełni - płaska, wklęsła i wypukła. Wklęsłe dno zapewnia bardziej wydajną komorę spalania, ale przyczynia się do większej ilości osadów podczas spalania. Wypukły kształt dna poprawia osiągi tłoka, ale jednocześnie zmniejsza efektywność procesu spalania mieszanki paliwowej w komorze.

Pierścienie tłokowe

Poniżej dna znajdują się specjalne rowki (rowki) do montażu pierścieni tłokowych. Odległość od dna do pierwszego pierścienia dociskowego nazywana jest pasem ogniowym.

Pierścienie tłokowe odpowiadają za bezpieczne połączenie cylindra z tłokiem. Zapewniają niezawodną szczelność dzięki ścisłemu dopasowaniu do ścianek cylindra, czemu towarzyszy naprężony proces tarcia. Olej silnikowy służy do zmniejszenia tarcia. Do produkcji pierścieni tłokowych stosuje się stop żeliwa.

Liczba pierścieni tłokowych, które można zamontować w tłoku, zależy od typu zastosowanego silnika i jego przeznaczenia. Często instalowane są systemy z jednym pierścieniem zgarniającym olej i dwoma pierścieniami dociskowymi (pierwszy i drugi).

Pierścień zgarniający olej i pierścienie zaciskowe

Pierścień zgarniający olej zapewnia terminową eliminację nadmiaru oleju z wewnętrznych ścian cylindra, a pierścienie kompresyjne zapobiegają przedostawaniu się gazów do skrzyni korbowej.

Pierwszy pierścień dociskowy pochłania większość sił bezwładności podczas pracy tłoka.

Aby zmniejszyć obciążenia w wielu silnikach, w rowku pierścieniowym zamontowana jest stalowa wkładka, która zwiększa wytrzymałość i stopień kompresji pierścienia. Pierścienie zaciskowe mogą być wykonane w formie trapezu, beczki, stożka, z wycięciem.

Pierścień zgarniający olej w większości przypadków jest wyposażony w wiele otworów do spuszczania oleju, czasami w sprężynę rozprężną.

Sworzeń tłokowy

Jest to część rurowa odpowiedzialna za niezawodne połączenie tłoka z korbowodem. Wykonany ze stopu stali. Podczas montażu sworznia tłokowego w występach jest on szczelnie zabezpieczony specjalnymi pierścieniami ustalającymi.

Tłok, sworzeń i pierścienie tworzą razem tak zwaną grupę tłoków silnika.

Spódnica

Część prowadząca urządzenia tłokowego, która może być wykonana w formie stożka lub beczki. Płaszcz tłoka jest wyposażony w dwa występy do połączenia ze sworzniem tłokowym.

Aby zmniejszyć straty tarcia, na powierzchnię osłony nakłada się cienką warstwę środka przeciwciernego (często stosuje się grafit lub dwusiarczek molibdenu). Dolna część spódnicy wyposażona jest w pierścień zgarniający olej.

Obowiązkowym procesem pracy urządzenia tłokowego jest jego chłodzenie, które można przeprowadzić następującymi metodami:

• rozpylanie oleju przez otwory w korbowodzie lub dyszy;
• ruch oleju wzdłuż cewki w głowicy tłoka;
• dostarczanie oleju do obszaru pierścieni przez kanał pierścieniowy;
• mgła olejowa

Część uszczelniająca

Część uszczelniająca i korona są połączone w formie głowicy tłoka. W tej części urządzenia znajdują się pierścienie tłokowe - zgarniacz oleju oraz pierścienie dociskowe. Kanały pierścieniowe mają małe otwory, przez które zużyty olej dostaje się do tłoka, a następnie spływa do skrzyni korbowej silnika.

Ogólnie rzecz biorąc, tłok silnika spalinowego jest jedną z najbardziej obciążonych części, która poddawana jest silnym efektom dynamicznym i jednocześnie termicznym. Nakłada to zwiększone wymagania zarówno na materiały użyte do produkcji tłoków, jak i na jakość ich wykonania.

Silnik z tłokiem obrotowym (RPD) lub silnik Wankla. Silnik spalinowy opracowany przez Felixa Wankla w 1957 roku we współpracy z Walterem Freude. W RPD funkcję tłoka pełni trójwierzchołkowy (trójkątny) wirnik, który wykonuje ruchy obrotowe wewnątrz wnęki o złożonym kształcie. Po fali eksperymentalnych modeli samochodów i motocykli w latach 60. i 70. XX wieku zainteresowanie RPD spadło, chociaż wiele firm wciąż pracuje nad udoskonaleniem konstrukcji silnika Wankla. Obecnie RPD jest wyposażony w samochody osobowe marki Mazda. Silnik z tłokiem obrotowym znajduje zastosowanie w modelarstwie.

Zasada działania

Siła ciśnienia gazu ze spalonej mieszanki paliwowo-powietrznej napędza wirnik, który jest osadzony na wale mimośrodowym poprzez łożyska. Ruch wirnika względem obudowy silnika (stojana) odbywa się za pomocą pary kół zębatych, z których jedna o większym rozmiarze jest zamocowana na wewnętrznej powierzchni wirnika, druga podpierająca o mniejszej rozmiar, jest sztywno przymocowany do wewnętrznej powierzchni bocznej pokrywy silnika. Współdziałanie kół zębatych prowadzi do tego, że wirnik wykonuje kołowe ruchy mimośrodowe, stykając się krawędziami z wewnętrzną powierzchnią komory spalania. W efekcie pomiędzy wirnikiem a obudową silnika powstają trzy izolowane komory o zmiennej objętości, w których zachodzą procesy sprężania mieszanki paliwowo-powietrznej, jej spalania, rozprężania gazów wywierających nacisk na powierzchnię roboczą wirnika oraz oczyszczania komora spalania ze spalin. Ruch obrotowy wirnika przenoszony jest na wał mimośrodowy osadzony na łożyskach i przenoszący moment obrotowy na mechanizmy przekładni. Tak więc w RPD pracują jednocześnie dwie pary mechaniczne: pierwsza reguluje ruch wirnika i składa się z pary kół zębatych; a drugi przekształca ruch kołowy wirnika w obrót wału mimośrodowego. Przełożenie przekładni wirnika i stojana wynosi 2:3, dlatego przy jednym pełnym obrocie wału mimośrodowego wirnik ma czas na obrót o 120 stopni. Z kolei na jeden pełny obrót wirnika w każdej z trzech komór utworzonych przez jego krawędzie wykonywany jest pełny czterosuwowy cykl silnika spalinowego.
Schemat RPD
1 - okno wlotowe; 2 okna wylotowe; 3 - przypadek; 4 - komora spalania; 5 - nieruchomy bieg; 6 - wirnik; 7 - koło zębate; 8 - wał; 9 - świeca zapłonowa

Zalety RPD

Główną zaletą silnika z tłokiem obrotowym jest prostota konstrukcji. RPD ma o 35-40 procent mniej części niż czterosuwowy silnik tłokowy. W RPD brakuje tłoków, korbowodów i wału korbowego. W „klasycznej” wersji RPD nie ma też mechanizmu dystrybucji gazu. Mieszanka paliwowo-powietrzna wchodzi do komory roboczej silnika przez okno wlotowe, które otwiera krawędź wirnika. Spaliny są odprowadzane przez otwór wydechowy, który ponownie przecina krawędź wirnika (przypomina to urządzenie do dystrybucji gazu w dwusuwowym silniku tłokowym).
Na szczególną uwagę zasługuje układ smarowania, którego praktycznie nie ma w najprostszej wersji RPD. Olej dodawany jest do paliwa, podobnie jak w dwusuwowym silniku motocyklowym. Pary cierne (przede wszystkim wirnik i powierzchnia robocza komory spalania) są smarowane samą mieszanką paliwowo-powietrzną.
Ponieważ masa wirnika jest niewielka i łatwo ją zrównoważyć masą przeciwwag wału mimośrodowego, RPD charakteryzuje się niskim poziomem drgań i dobrą równomiernością działania. W pojazdach z RPD łatwiej jest wyważyć silnik, osiągając minimalny poziom wibracji, co ma dobry wpływ na komfort samochodu jako całości. Silniki dwuwirnikowe pracują wyjątkowo płynnie, a wirniki same w sobie są wyważarkami redukującymi wibracje.
Inną atrakcyjną cechą RPD jest wysoka gęstość mocy przy dużych prędkościach wału mimośrodowego. Umożliwia to uzyskanie doskonałych charakterystyk prędkości samochodu z RPD przy stosunkowo niskim zużyciu paliwa. Niska bezwładność wirnika i zwiększona gęstość mocy w porównaniu do tłokowych silników spalinowych poprawiają dynamikę pojazdu.
Wreszcie ważną zaletą RPD jest jego mały rozmiar. Silnik obrotowy jest w przybliżeniu o połowę mniejszy niż czterosuwowy silnik tłokowy o tej samej mocy. A to pozwala bardziej efektywnie wykorzystać przestrzeń komory silnika, dokładniej obliczyć położenie jednostek transmisyjnych i obciążenie przedniej i tylnej osi.

Wady RAP

Główną wadą silnika z tłokiem obrotowym jest niska skuteczność uszczelnienia szczeliny pomiędzy wirnikiem a komorą spalania. Wirnik RPD o skomplikowanym kształcie wymaga niezawodnych uszczelek nie tylko wzdłuż krawędzi (a są ich cztery na każdej powierzchni - dwa na górze, dwa na bocznych krawędziach), ale także na powierzchni bocznej stykającej się z pokrywami silnika . W tym przypadku uszczelnienia wykonane są w postaci sprężynowych pasków ze stali wysokostopowej ze szczególnie precyzyjną obróbką zarówno powierzchni roboczych, jak i końcówek. Tolerancje rozszerzalności metalu związane z konstrukcją uszczelek przed nagrzewaniem pogarszają ich właściwości - prawie niemożliwe jest uniknięcie przebicia gazu na końcowych odcinkach płyt uszczelniających (w silnikach tłokowych stosuje się efekt labiryntu, instalując pierścienie uszczelniające ze szczelinami w różnych kierunkach).
W ostatnich latach niezawodność uszczelek wzrosła dramatycznie. Projektanci znaleźli nowe materiały na uszczelki. Jednak o żadnym przełomie nie trzeba jeszcze mówić. Uszczelki wciąż stanowią wąskie gardło RPD.
Złożony system uszczelnienia wirnika wymaga skutecznego smarowania powierzchni ciernych. RPD zużywa więcej oleju niż czterosuwowy silnik tłokowy (od 400 gramów do 1 kilograma na 1000 kilometrów). W takim przypadku olej spala się wraz z paliwem, co ma zły wpływ na przyjazność dla środowiska silników. W spalinach RPD znajduje się więcej substancji niebezpiecznych dla zdrowia ludzi niż w spalinach silników tłokowych.
Specjalne wymagania stawiane są również jakości olejów stosowanych w RPD. Wynika to po pierwsze z tendencji do zwiększonego zużycia (ze względu na dużą powierzchnię styku części - wirnika i komory wewnętrznej silnika), a po drugie z przegrzania (znowu z powodu zwiększonego tarcia i z powodu mały rozmiar samego silnika ). W przypadku RPD nieregularne wymiany oleju są śmiertelne, ponieważ cząstki ścierne w starym oleju drastycznie zwiększają zużycie silnika i hipotermię silnika. Uruchomienie zimnego silnika i niedostateczne rozgrzanie powoduje, że w strefie styku uszczelek wirnika z powierzchnią komory spalania i osłonami bocznymi występuje niewielkie smarowanie. Jeśli silnik tłokowy zacina się z powodu przegrzania, to RPD najczęściej - podczas rozruchu zimnego silnika (lub podczas jazdy w chłodne dni, gdy chłodzenie jest nadmierne).
Ogólnie rzecz biorąc, temperatura robocza RPD jest wyższa niż w przypadku silników tłokowych. Najbardziej obciążonym termicznie obszarem jest komora spalania, która ma małą objętość i odpowiednio podwyższoną temperaturę, co komplikuje proces zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej (RPD, ze względu na wydłużony kształt komory spalania, są podatne na detonację, co również można przypisać wadom tego typu silnika). Stąd ścisłość RPD w stosunku do jakości świec. Zazwyczaj są one instalowane w tych silnikach parami.
Silniki z tłokami obrotowymi o doskonałej charakterystyce mocy i prędkości są mniej elastyczne (lub mniej elastyczne) niż silniki tłokowe. Dostarczają optymalną moc tylko przy odpowiednio wysokich obrotach, co zmusza projektantów do stosowania RPD w połączeniu z wielostopniowymi skrzyniami biegów i komplikuje konstrukcję automatycznych skrzyń biegów. Ostatecznie RPD nie są tak ekonomiczne, jak powinny być w teorii.

Praktyczne zastosowanie w branży motoryzacyjnej

RPD były najbardziej rozpowszechnione pod koniec lat 60. i na początku 70. ubiegłego wieku, kiedy patent na silnik Wankla zakupiło 11 wiodących producentów samochodów na świecie.
W 1967 roku niemiecka firma NSU wypuściła na rynek seryjny samochód osobowy klasy biznes NSU Ro 80. Model ten był produkowany przez 10 lat i sprzedawany na całym świecie w ilości 37 204 egzemplarzy. Samochód był popularny, ale wady zainstalowanego w nim RPD ostatecznie zepsuły reputację tego wspaniałego samochodu. Na tle długoletnich konkurentów model NSU Ro 80 wyglądał „blado” – przebieg przed remontem silnika z deklarowanymi 100 tys. kilometrów nie przekroczył 50 tys.
Koncern Citroen, Mazda, VAZ eksperymentował z RPD. Największy sukces odniosła Mazda, która wypuściła swój samochód osobowy z RPD w 1963 roku, cztery lata przed pojawieniem się NSU Ro 80. Dziś Mazda wyposaża samochody sportowe serii RX w RPD. Nowoczesne samochody Mazda RX-8 są oszczędzone wielu wadom RPD Felixa Wankla. Są dość przyjazne dla środowiska i niezawodne, chociaż są uważane za „kapryśne” wśród właścicieli samochodów i specjalistów od napraw.

Praktyczne zastosowanie w branży motocyklowej

W latach 70. i 80. niektórzy producenci motocykli eksperymentowali z RPD - Hercules, Suzuki i inni. Obecnie produkcja motocykli „obrotowych” na małą skalę odbywa się tylko w firmie Norton, która produkuje model NRV588 i przygotowuje motocykl NRV700 do produkcji seryjnej.
Norton NRV588 to sportowy motocykl wyposażony w dwuwirnikowy silnik o łącznej objętości 588 centymetrów sześciennych i rozwijający 170 koni mechanicznych. Przy suchej masie motocykla 130 kg stosunek mocy do masy motocykla sportowego wygląda dosłownie zaporowy. Silnik tej maszyny jest wyposażony w zmienny układ dolotowy i elektroniczne układy wtrysku paliwa. Wszystko, co wiadomo o modelu NRV700, to to, że moc RPD tego sportowego motocykla osiągnie 210 KM.

W grupie cylinder-tłok (CPG) zachodzi jeden z głównych procesów, dzięki któremu funkcjonuje silnik spalinowy: uwolnienie energii w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, która następnie przekształcana jest w mechaniczną działanie - obrót wału korbowego. Głównym elementem roboczym CPG jest tłok. Dzięki niemu powstają warunki niezbędne do spalania mieszanki. Tłok jest pierwszym elementem biorącym udział w konwersji otrzymanej energii.

Tłok silnika jest cylindryczny. Znajduje się w tulei cylindrowej silnika, jest elementem ruchomym - podczas pracy porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym, dzięki czemu tłok spełnia dwie funkcje.

1. Podczas ruchu do przodu tłok zmniejsza objętość komory spalania, sprężając mieszankę paliwową niezbędną do procesu spalania (w silnikach wysokoprężnych mieszanka jest zapalana przez jej silne sprężenie).
2. Po zapłonie mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania ciśnienie gwałtownie wzrasta. Próbując zwiększyć objętość, popycha tłok do tyłu i wykonuje ruch powrotny, który jest przenoszony przez korbowód na wał korbowy.

PROJEKT

Urządzenie części zawiera trzy elementy:

1. Na dole.
2. Część uszczelniająca.
3. Spódnica.

Komponenty te są dostępne zarówno jako jednoczęściowe tłoki (najczęściej spotykana opcja), jak i jako części składowe.

NA DOLE

Dno jest główną powierzchnią roboczą, ponieważ ściany wkładki i głowica bloku tworzą komorę spalania, w której spalana jest mieszanka paliwowa.

Głównym parametrem dna jest kształt, który zależy od typu silnika spalinowego (ICE) i jego cech konstrukcyjnych.

W silnikach dwusuwowych stosuje się tłoki z kulistym dnem - dolny występ, co zwiększa efektywność napełniania komory spalania mieszanką i usuwania spalin.

W czterosuwowych silnikach benzynowych spód jest płaski lub wklęsły. Dodatkowo na powierzchni wykonane są wgłębienia techniczne - wgłębienia pod krążki zaworowe (eliminują możliwość kolizji tłoka z zaworem), wgłębienia poprawiające formowanie mieszanki.

W silnikach wysokoprężnych rowki na dole są najbardziej wymiarowe i mają inny kształt. Te wgłębienia nazywane są komorą spalania tłoka i mają na celu wywołanie turbulencji w przepływie powietrza i paliwa do cylindra w celu lepszego mieszania.

Część uszczelniająca przeznaczona jest do montażu specjalnych pierścieni (ściskających i zgarniających olej), których zadaniem jest wyeliminowanie szczeliny między tłokiem a ścianką tulei, zapobiegając przebijaniu się gazów roboczych do przestrzeni podtłokowej oraz smarów do spalania komora (te czynniki obniżają sprawność silnika). Zapewnia to przenoszenie ciepła z tłoka na wkładkę.

CZĘŚĆ USZCZELNIAJĄCA

Część uszczelniająca zawiera rowki na cylindrycznej powierzchni tłoka - rowki znajdujące się za dnem i mostki między rowkami. W silnikach dwusuwowych specjalne wkładki są dodatkowo umieszczone w rowkach, w które przylega pierścień. Wkładki te są niezbędne, aby wyeliminować możliwość obracania się pierścieni i wciskania ich zamków w otwory wlotowe i wylotowe, co może spowodować ich pęknięcie.


Zworka biegnąca od dolnej krawędzi do pierwszego pierścienia nazywana jest głową. Pas ten przejmuje największy efekt temperaturowy, dlatego jego wysokość dobierana jest na podstawie warunków pracy wytworzonych wewnątrz komory spalania oraz materiału tłoka.

Liczba rowków wykonanych na części uszczelniającej odpowiada liczbie pierścieni tłokowych (i można ich użyć 2 - 6). Najpopularniejsza konstrukcja jest z trzema pierścieniami - dwoma pierścieniami dociskowymi i jednym zgarniaczem oleju.

W rowku na pierścień zgarniający olej wykonane są otwory do spuszczania oleju, który jest usuwany przez pierścień ze ścianki wkładki.

Część uszczelniająca wraz z dnem tworzy głowicę tłoka.

SPÓDNICA

Płaszcz pełni rolę prowadnicy dla tłoka, zapobiegając jego zmianie położenia względem cylindra i zapewniając jedynie ruch posuwisto-zwrotny części. Dzięki temu komponentowi realizowane jest ruchome połączenie tłoka z korbowodem.

Do połączenia w osłonie wykonane są otwory do montażu sworznia tłokowego. Aby zwiększyć siłę w miejscu styku palca, po wewnętrznej stronie spódnicy wykonane są specjalne masywne koraliki, zwane bossami.

Aby zamocować sworzeń tłokowy w tłoku, w otworach montażowych znajdują się rowki na pierścienie ustalające.

TYPY TŁOK

W silnikach spalinowych stosowane są dwa rodzaje tłoków, różniące się konstrukcją - jednoczęściowe i kompozytowe.

Części pełne są wytwarzane przez odlewanie, a następnie obróbkę mechaniczną. W procesie odlewania z metalu powstaje półfabrykat, któremu nadaje się ogólny kształt części. Ponadto na obrabiarkach do metalu w powstałym przedmiocie obrabianym obrabiane są powierzchnie robocze, wycinane są rowki na pierścienie, wykonywane są otwory technologiczne i rowki.

W komponentach głowica i osłona są oddzielone i są łączone w jedną konstrukcję podczas instalacji na silniku. Co więcej, łączenie w jedną część odbywa się, gdy tłok jest połączony z korbowodem. W tym celu, oprócz otworów na sworznie tłokowe w spódnicy, na główce znajdują się specjalne ucha.

Zaletą tłoków kompozytowych jest możliwość łączenia materiałów produkcyjnych, co zwiększa wydajność części.

MATERIAŁY DO PRODUKCJI

Stopy aluminium są używane jako materiał do produkcji tłoków pełnych. Części wykonane z takich stopów charakteryzują się niską wagą i dobrą przewodnością cieplną. Ale jednocześnie aluminium nie jest materiałem o wysokiej wytrzymałości i żaroodporności, co ogranicza użycie wykonanych z niego tłoków.

Tłoki odlewane są również wykonane z żeliwa. Materiał ten jest trwały i odporny na wysokie temperatury. Ich wadą jest znaczna masa i słaba przewodność cieplna, co prowadzi do silnego nagrzewania się tłoków podczas pracy silnika. Z tego powodu nie stosuje się ich w silnikach benzynowych, ponieważ wysoka temperatura powoduje zapłon żarowy (mieszanka paliwowo-powietrzna zapala się od kontaktu z gorącymi powierzchniami, a nie od iskry świecy zapłonowej).

Konstrukcja złożonych tłoków umożliwia łączenie ze sobą określonych materiałów. W takich elementach osłona wykonana jest ze stopów aluminium, co zapewnia dobrą przewodność cieplną, a głowica wykonana jest ze stali żaroodpornej lub żeliwa.

Ale elementy typu kompozytowego mają również wady, w tym:

• możliwość stosowania tylko w silnikach wysokoprężnych;
• większa waga w porównaniu do odlewanego aluminium;
• konieczność stosowania pierścieni tłokowych wykonanych z materiałów żaroodpornych;
• wyższa cena;

Ze względu na te cechy zakres stosowania tłoków złożonych jest ograniczony, stosuje się je tylko w dużych silnikach wysokoprężnych.

WIDEO: TŁOK. ZASADA DZIAŁANIA TŁOKA SILNIKA. URZĄDZENIE

Jak wspomniano powyżej, w silniku spalinowym stosuje się rozszerzalność cieplną. Ale jak jest stosowany i jaką funkcję spełnia, rozważymy na przykładzie pracy tłokowego silnika spalinowego. Silnik to maszyna energetyczno-energetyczna, która zamienia każdą energię na pracę mechaniczną. Silniki, w których w wyniku konwersji energii cieplnej powstaje praca mechaniczna, nazywane są silnikami cieplnymi. Energię cieplną uzyskuje się poprzez spalanie dowolnego rodzaju paliwa. Silnik cieplny, w którym część energii chemicznej paliwa spalanego w komorze roboczej jest zamieniana na energię mechaniczną, nazywany jest tłokowym silnikiem spalinowym. (sowiecki słownik encyklopedyczny)

3. 1. Klasyfikacja silników spalinowych

Jak wspomniano powyżej, jako elektrownie samochodowe najbardziej rozpowszechnione są ICE, w których proces spalania paliwa z wydzieleniem ciepła i jego przekształceniem w pracę mechaniczną odbywa się bezpośrednio w cylindrach. Ale w większości nowoczesnych samochodów instalowane są silniki spalinowe, które są klasyfikowane według różnych kryteriów: Metodą tworzenia mieszanki - silniki z zewnętrznym tworzeniem mieszanki, w których palna mieszanka jest przygotowywana na zewnątrz cylindrów (gaźnik i gaz) oraz silniki z wewnętrznym tworzeniem mieszanki (mieszanka robocza powstaje wewnątrz cylindrów) -diesle; Przy okazji realizacji cyklu pracy - czterosuwowy i dwusuwowy; Według liczby cylindrów - jednocylindrowy, dwucylindrowy i wielocylindrowy; Zgodnie z układem cylindrów - silniki z pionowym lub nachylonym układem cylindrów w jednym rzędzie, w kształcie litery V z układem cylindrów pod kątem (przy układzie cylindrów pod kątem 180 silnik nazywa się silnikiem z przeciwległymi cylindrami lub przeciwstawnymi); metodą chłodzenia - dla silników z chłodzeniem cieczą lub powietrzem; Według rodzaju stosowanego paliwa - benzyna, olej napędowy, gaz i paliwo wielopaliwowe; Według stopnia sprężania. W zależności od stopnia kompresji rozróżnia się

silniki o wysokiej (E = 12 ... 18) i niskiej (E = 4 ... 9) kompresji; Metodą napełniania cylindra świeżym ładunkiem: a) silniki wolnossące, w których w wyniku podciśnienia w cylindrze podczas suwu ssania tłoka wtryskiwane jest powietrze lub mieszanina palna;) silniki doładowane, w których powietrze lub palna mieszanka jest wtryskiwana do cylindra roboczego pod ciśnieniem wytworzonym przez sprężarkę w celu zwiększenia doładowania i uzyskania zwiększonej mocy silnika; W zależności od częstotliwości obrotu: niska prędkość, duża prędkość, duża prędkość; Celowo rozróżniają silniki stacjonarne, ciągnik samochodowy, statek, lokomotywę spalinową, lotnictwo itp.

3.2. Podstawy tłokowego silnika spalinowego

Tłokowe silniki spalinowe składają się z mechanizmów i systemów, które wykonują przypisane im funkcje i współdziałają ze sobą. Głównymi częściami takiego silnika są mechanizm korbowy i mechanizm dystrybucji gazu, a także układy zasilania, chłodzenia, zapłonu i smarowania.

Mechanizm korbowy zamienia prostoliniowy ruch posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy wału korbowego.

Mechanizm dystrybucji gazu zapewnia terminowe przyjęcie palnej mieszanki do cylindra i usunięcie z niego produktów spalania.

System zasilania jest przeznaczony do przygotowania i dostarczania palnej mieszanki do cylindra, a także do usuwania produktów spalania.

Układ smarowania służy do doprowadzania oleju do współpracujących części w celu zmniejszenia siły tarcia i częściowego ich schłodzenia, przy czym obieg oleju prowadzi do wymywania nagarów i usuwania produktów zużycia.

Układ chłodzenia utrzymuje normalną temperaturę roboczą silnika, zapewniając odprowadzanie ciepła z części cylindrów grupy tłoków i mechanizmu zaworowego, które są bardzo gorące podczas spalania mieszaniny roboczej.

Układ zapłonowy przeznaczony jest do zapłonu mieszaniny roboczej w cylindrze silnika.

Tak więc czterosuwowy silnik tłokowy składa się z cylindra i skrzyni korbowej, która jest zamknięta od dołu miską olejową. Wewnątrz cylindra porusza się tłok z pierścieniami dociskowymi (uszczelniającymi), w postaci szkła z dnem w górnej części. Tłok jest połączony za pomocą sworznia tłokowego i korbowodu z wałem korbowym, który obraca się w łożyskach głównych znajdujących się w skrzyni korbowej. Wał korbowy składa się z czopów głównych, policzków i czopa korbowodu. Cylinder, tłok, korbowód i wał korbowy tworzą tak zwany mechanizm korbowy. Od góry cylinder pokryty jest głowicą z zaworami, których otwieranie i zamykanie jest ściśle skoordynowane z obrotem wału korbowego, a w konsekwencji z ruchem tłoka.

Ruch tłoka jest ograniczony do dwóch skrajnych pozycji, w których jego prędkość wynosi zero. Najwyższe położenie tłoka nazywa się górnym martwym punktem (TDC), jego najniższe położenie to dolny martwy punkt (BDC).

Nieprzerwany ruch tłoka przez martwy punkt zapewnia koło zamachowe w postaci tarczy z masywnym obrzeżem. Droga przebyta przez tłok od GMP do BDC nazywana jest skokiem tłoka S, który jest równy dwukrotności promienia R korby: S = 2R.

Przestrzeń nad denkiem tłoka, gdy znajduje się on w GMP, nazywana jest komorą spalania; jego objętość oznaczona jest przez Vc; przestrzeń cylindra między dwoma martwymi punktami (BDC i TDC) nazywana jest jego objętością roboczą i jest oznaczona przez Vh. Suma objętości komory spalania Vc i objętości roboczej Vh to całkowita objętość cylindra Va: Va = Vc + Vh. Objętość robocza cylindra (mierzona w centymetrach sześciennych lub metrach): Vh = pD^3*S/4, gdzie D jest średnicą cylindra. Suma wszystkich objętości roboczych cylindrów silnika wielocylindrowego nazywana jest objętością roboczą silnika, jest określona wzorem: Vp = (pD ^ 2 * S) / 4 * i, gdzie i jest Liczba cylindrów. Stosunek całkowitej objętości cylindra Va do objętości komory spalania Vc nazywamy stopniem sprężania: E = (Vc + Vh) Vc = Va / Vc = Vh / Vc + 1. Stopień sprężania jest ważnym parametrem dla silników spalinowych, ponieważ znacznie wpływa na jego wydajność i moc.