Jakie typy silników istnieją oprócz silników spalinowych. Rodzaje silników samochodowych

Współczesne samochody uderzająco różnią się od tych, które były produkowane pod koniec ubiegłego wieku. Od tego czasu zmieniły się nie tylko cechy konstrukcyjne poszczególnych jednostek. Wraz z ulepszaniem tego, co już zostało wynalezione, pojawiają się nowe technologie, które pozwalają samochodowi przejść na alternatywne źródła energii i osiągnąć niespotykaną dotąd wydajność. Dzisiaj przyjrzymy się głównym typom silników spalinowych i dowiemy się, jakie są silniki spalinowe i jakie są ich cechy.

Benzyna

Najpopularniejszym i najbardziej rozpowszechnionym typem silnika jest silnik benzynowy. Ten projekt pojawił się o rząd wielkości wcześniej niż inne, dlatego jest uważany za najbardziej niezawodny i trwały.

Ponadto benzyna jest zdecydowanie najbardziej rozpowszechnionym i niedrogim źródłem energii i trudno jest nie znaleźć stacji tankowania, która uzupełnia tego typu zapasy paliwa.

Zacznijmy od zalet takiej jednostki napędowej. Silnik benzynowy ma najprostsze urządzenie. Pomimo tego, że ostatnio nawet tutaj udało im się wprowadzić najbardziej skomplikowane technologie rozdziału faz i elektronicznego sterowania wtryskiem paliwa, konstrukcja jest nadal jak najprostsza, a jej naprawa stosunkowo tania.

Łatwiej jest zacząć zarówno w mrozie, jak i upale. Aby odpalić silnik, nie trzeba podgrzewać mieszanki paliwowej w cylindrze, jak to się dzieje w jednostkach diesla, a zatem nawet przy rekordowych -50 stopniach Celsjusza nie będzie problemu z rozpędzeniem auta. Stosuje się tutaj również świece zapłonowe, a nie świece żarowe, których koszt jest dość niski, a urządzenie jest prymitywne.

Innymi słowy, główną zaletą silnika benzynowego jest jego bezpretensjonalność, niski koszt naprawy, dość proste urządzenie i duże prawdopodobieństwo udanego startu w zimie.

Kilkadziesiąt lat temu w silnikach benzynowych zainstalowano takie urządzenie, jak gaźnik. Niestety, ta przestarzała technologia była daleka od doskonałości, przez co powodowała wiele niedogodności dla właściciela. Tak więc, ze względu na cechy konstrukcyjne, uruchomienie zimą było bardzo trudne. Istniało ryzyko zalania świec, co spowodowało konieczność ich wysuszenia i wymiany.

Na nowoczesnej benzynie. Ten analog gaźnika automatycznie dobiera stosunek benzyny i powietrza w mieszance, co pozwala uniknąć przeciążenia silnika i trudnego rozruchu. Jednocześnie spadło również zużycie paliwa, które do niedawna było dość duże.

Diesel

Silniki napędzane olejem napędowym również pojawiły się dawno temu. Pomimo faktu, że przodkowie współczesnych silników wysokoprężnych różniły się konstrukcyjnie od jednostek benzynowych, ogólna zasada działania została zachowana i była tylko wielokrotnie ulepszana.

Zalet tych odmian jest tylko kilka. Pierwszą z nich jest ogromna oszczędność kosztów.

Przy takiej samej mocy i parametrach technicznych zużycie paliwa przez silnik wysokoprężny jest prawie dwukrotnie mniejsze niż silnika benzynowego, co jest dość atrakcyjnym faktem dla kierowców pojazdów użytkowych.

Kolejną niezaprzeczalną zaletą silnika spalinowego Diesla jest długa żywotność. Praktyka używania pojazdów użytkowych, które przejeżdżają dość długie przebiegi, pokazała, że \u200b\u200bsilnik jest w stanie przejechać około 600 tysięcy kilometrów bez większych napraw. To prawda, że \u200b\u200bsama naprawa będzie bardzo droga: jest to główna wada tego typu silników.

Hybrydowy

Nauka nie stoi w miejscu, aw ostatnich latach na rynku pojawiła się duża liczba samochodów wyposażonych w taki typ silnika spalinowego jak hybryda. Najnowsza technologia charakteryzuje się mniejszym hałasem, ogromną wydajnością, dużą mocą i trwałością.

Silnik hybrydowy oparty jest na zwykłym silniku benzynowym, dlatego w klasyfikacji takie silniki są często mylnie nazywane silnikami benzynowymi. Z reguły jest wyposażony w paliwo, dlatego zamiast przestarzałego gaźnika i wtryskiwacza zastosowano tutaj zaawansowane technicznie wtryskiwacze sterowane elektronicznie.

Drugą, charakterystyczną częścią silnika hybrydowego jest obecność, napędzana przez główny silnik spalinowy. Tak więc jednostka benzynowa nie tylko przekazuje część mocy na koła, ale także ładuje potężny akumulator silnika elektrycznego przez generator. Tak więc przy niskich prędkościach samochód nie zużywa paliwa i porusza się tylko za sprawą części elektrycznej, a gdy prędkość wzrasta, obie części zaczynają ze sobą współpracować.

(silnik spalinowy) jest silnikiem cieplnym i działa na zasadzie spalania mieszanki paliwa i powietrza w komorze spalania. Głównym zadaniem takiego urządzenia jest zamiana energii spalania wsadu paliwa na użyteczną pracę mechaniczną.

Pomimo ogólnej zasady działania, obecnie istnieje duża liczba jednostek, które znacznie różnią się od siebie wieloma indywidualnymi cechami konstrukcyjnymi. W tym artykule porozmawiamy o typach silników spalinowych, a także o ich głównych cechach i różnicach.

Przeczytaj w tym artykule

Typy silników spalinowych

Zacznijmy od tego, że silnik spalinowy może być dwusuwowy i czterosuwowy. Jeśli chodzi o silniki samochodowe, jednostki te są czterosuwowe. Skoki silnika to:

• zasysanie mieszanki paliwowo-powietrznej lub powietrza (w zależności od typu silnika spalinowego);
• kompresja mieszanki paliwa i powietrza;
• spalanie wsadu paliwa i suw roboczy;
• wydech z komory spalania;

Na tej zasadzie działają silniki tłokowe benzynowe i wysokoprężne, które są szeroko stosowane w samochodach i innym sprzęcie. Warto również wspomnieć i, w którym paliwo gazowe spalane jest w taki sam sposób jak olej napędowy czy benzyna.

Silniki benzynowe

Taki układ napędowy, a zwłaszcza wtrysk rozproszony, pozwala na zwiększenie mocy silnika, przy jednoczesnym osiągnięciu oszczędności paliwa i zmniejszeniu toksyczności spalin. Jest to możliwe dzięki precyzyjnemu dozowaniu dostarczanego paliwa pod kontrolą (elektroniczne sterowanie silnikiem).

Dalszy rozwój układów zasilania paliwem doprowadził do pojawienia się silników z bezpośrednim (bezpośrednim) wtryskiem. Ich główna różnica w porównaniu z poprzednikami polega na tym, że powietrze i paliwo są dostarczane do komory spalania oddzielnie. Innymi słowy, wtryskiwacz nie jest zamontowany nad zaworami dolotowymi, ale jest zamontowany bezpośrednio w cylindrze.

Rozwiązanie to umożliwia bezpośrednie dostarczanie paliwa, a samo zasilanie podzielone jest na kilka etapów (dotrysk). Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie najbardziej wydajnego i pełnego spalania wsadu paliwowego, silnik może pracować na ubogiej mieszance (np. Silniki z rodziny GDI), spada zużycie paliwa, maleje toksyczność spalin itp.

Silniki Diesla

Działa na olej napędowy, a także znacznie różni się od benzyny. Główną różnicą jest brak układu zapłonu iskrowego. Spalanie mieszanki paliwa i powietrza w silniku wysokoprężnym następuje w wyniku sprężania.

Mówiąc najprościej, najpierw w cylindrach sprężane jest powietrze, które bardzo się nagrzewa. W ostatniej chwili jest wtryskiwany bezpośrednio do komory spalania, po czym podgrzana i silnie sprężona mieszanka samoczynnie się zapala.

Jeśli porównamy silniki spalinowe z silnikiem wysokoprężnym i benzynowym, to olej napędowy jest bardziej ekonomiczny, ma lepszą wydajność i maksymalną dostępną przy niskich obrotach. Biorąc pod uwagę fakt, że silniki wysokoprężne rozwijają większą trakcję przy niższych obrotach wału korbowego, w praktyce takiego silnika nie trzeba „obracać” na starcie, można też liczyć na pewny odbiór z samego dołu.

Jednak na liście wad takich jednostek można wyróżnić, a także większą masę i niższe prędkości przy maksymalnych obrotach. Faktem jest, że silnik wysokoprężny jest początkowo „wolnoobrotowy” i ma mniejszą prędkość obrotową w porównaniu do benzynowych silników spalinowych.

Diesle wyróżniają się również większą masą, ponieważ cechy zapłonu samoczynnego implikują poważniejsze obciążenia wszystkich elementów takiej jednostki. Innymi słowy, części w silniku wysokoprężnym są mocniejsze i cięższe. Silniki wysokoprężne są również głośniejsze ze względu na proces zapłonu i spalania oleju napędowego.

silnik rotacyjny

Silnik Wankla (silnik z tłokiem obrotowym) to zasadniczo inna elektrownia. W takim silniku spalinowym po prostu nie ma zwykłych tłoków poruszających się ruchem posuwisto-zwrotnym w cylindrze. Głównym elementem silnika obrotowego jest wirnik.

Określony wirnik obraca się po zadanej trajektorii. Obrotowe silniki spalinowe to benzyna, ponieważ taka konstrukcja nie jest w stanie zapewnić wysokiego stopnia sprężania mieszanki roboczej.

Zalety to kompaktowość, duża moc przy małej objętości roboczej, a także możliwość szybkiego rozpędzenia się do wysokich obrotów. W rezultacie samochody z takim silnikiem spalinowym mają doskonałe właściwości przyspieszenia.

Jeśli mówimy o minusach, warto zwrócić uwagę na zauważalnie zmniejszony zasób w porównaniu do jednostek tłokowych, a także wysokie zużycie paliwa. Ponadto silnik rotacyjny jest wysoce toksyczny, to znaczy niezupełnie pasuje do współczesnych norm środowiskowych.

Silnik hybrydowy

W niektórych silnikach spalinowych, aby uzyskać wymaganą moc, stosuje się go w połączeniu z turbosprężarką, podczas gdy w innych o dokładnie takiej samej pojemności skokowej i układzie, takich rozwiązań nie ma.

Z tego powodu, aby obiektywnie ocenić pracę silnika przy różnych prędkościach, a nie na wale korbowym, ale na kołach, konieczne jest przeprowadzenie specjalnych skomplikowanych pomiarów na hamowni.

Przeczytaj także

Poprawa konstrukcji silnika tłokowego, odrzucenie KShM: silnika korbowodu, a także silnika bez wału korbowego. Cechy i perspektywy.

Silnik spalinowy (ICE) - jedno z głównych urządzeń, służące do zamiany energii paliwa na energię mechaniczną, która z kolei wykonuje pożyteczną pracę. opiera się na fakcie, że paliwo w połączeniu z powietrzem tworzy mieszankę powietrza. Spalanie cyklicznie w komorze spalania, mieszanka paliwowo-powietrzna dostarcza wysokie ciśnienie do tłoka, który z kolei obraca wał korbowy. Jego energia obrotowa przekazywana jest do samochodu.

Do uruchomienia często używany jest silnik spalinowy - zwykle silnik elektryczny do obracania wałem korbowym. W cięższych silnikach wysokoprężnych pomocniczy ICE („wyrzutnia”) jest używany jako rozrusznik i do tego samego celu.

Są następujące rodzaje silników (ICE):

1. benzyna
2. diesel
3. gaz
4. gaz-olej napędowy
5. tłok obrotowy

ICE są również klasyfikowane: według rodzaju paliwa, liczby i rozmieszczenia cylindrów, sposobu tworzenia mieszanki paliwowej, liczby suwów silnika spalinowego itp.

Silniki benzynowe i wysokoprężne

Benzynowe silniki spalinowe - najpowszechniejszy z silników samochodowych. Benzyna służy im jako paliwo. Przechodząc, benzyna dostaje się przez dysze rozpylające do gaźnika lub kolektora dolotowego, a następnie ta mieszanka paliwowo-powietrzna jest podawana do cylindrów, sprężana pod wpływem grupy tłoków i zapalana przez iskrę ze świec zapłonowych.

Układ gaźnika jest uważany za przestarzały, więc układ wtrysku paliwa jest obecnie szeroko stosowany. Wtryskiwacze rozpylające paliwo (wtryskiwacze) wtryskują bezpośrednio do cylindra lub do kolektora dolotowego. Systemy wtryskowe dzielą się na mechaniczne i elektroniczne. Po pierwsze, do dozowania paliwa służą mechaniczne mechanizmy dźwigniowe typu nurnikowego, z możliwością elektronicznej kontroli mieszanki paliwowej. Po drugie, proces pobierania i wtrysku paliwa jest całkowicie przypisany do elektronicznej jednostki sterującej (ECU). Systemy wtryskowe są niezbędne do dokładniejszego spalania paliwa i minimalizacji szkodliwych produktów spalania.

Silniki spalinowe wysokoprężne wykorzystują specjalny olej napędowy. Silniki samochodowe tego typu nie posiadają: mieszanka paliwowa wchodząca do cylindrów przez wtryskiwacze może eksplodować pod wpływem wysokiego ciśnienia i temperatury, które zapewnia grupa tłoków.

Silniki gazowe

Silniki gazowe wykorzystują gaz jako paliwo - gaz skroplony, gaz generatorowy, sprężony gaz ziemny. Rozpowszechnianie się takich silników wynikało z rosnących wymagań dotyczących ekologicznego bezpieczeństwa transportu. Oryginalne paliwo magazynowane jest w butlach pod wysokim ciśnieniem, skąd przez parownik dostaje się do reduktora gazu, tracąc ciśnienie. Ponadto proces jest podobny do silnika spalinowego wewnętrznego spalania z wtryskiem benzyny. W niektórych przypadkach systemy zasilania gazem mogą nie używać parowników.

Motoryzacyjne silniki spalinowe tłokowe (ICE) mają wiele wskaźników - moc, moment obrotowy, zużycie paliwa, emisję szkodliwych substancji itp., Które w dużej mierze zależą od ich parametrów konstrukcyjnych. Typy silników Silnik to urządzenie, które zamienia energię spalania paliwa na pracę mechaniczną. Prawie wszystkie silniki samochodowe działają w cyklu składającym się z czterech suwów: zasysanie powietrza lub jego mieszanki z paliwem; sprężanie mieszanki roboczej, skok roboczy podczas spalania mieszanki roboczej; uwolnienie spalin. Najbardziej rozpowszechnione w samochodach są silniki tłokowe - benzyna i olej napędowy. Benzyna silniki mają wymuszony zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej za pomocą świec zapłonowych. Różnią się rodzajem układu zasilania: w gaźniku mieszanie benzyny z powietrzem rozpoczyna się w gaźniku i trwa w kolektorze dolotowym. Obecnie produkcja takich silników spada z powodu niskiej wydajności i niezgodności z nowoczesnymi normami środowiskowymi; w silnikach wtryskowych paliwo może być dostarczane przez jeden wtryskiwacz (dyszę) do wspólnego kolektora dolotowego (centralny, pojedynczy wtrysk) lub przez kilka wtryskiwaczy przed zaworami dolotowymi każdego cylindra (wtrysk rozproszony). W nich możliwy jest niewielki wzrost mocy maksymalnej oraz zmniejszenie zużycia benzyny i toksyczności spalin dzięki dokładniejszemu dozowaniu paliwa przez elektroniczny układ sterowania silnikiem; silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny do komory spalania, która jest podawana do cylindra w kilku porcjach, co optymalizuje proces spalania, umożliwia pracę silnika na ubogich mieszankach, zmniejszając tym samym zużycie paliwa i emisję szkodliwych substancji. Silnik wysokoprężny - silniki, w których zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej następuje od wzrostu jej temperatury podczas sprężania. W porównaniu z silnikami benzynowymi, silniki te mają lepszą sprawność (o 15-20%) dzięki większemu (dwukrotnemu lub więcej) stopniowi sprężania (patrz poniżej), który poprawia spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej. Zaletą silników wysokoprężnych jest brak przepustnicy, która stwarza opór ruchu powietrza na dolocie i zwiększa zużycie paliwa. Silniki wysokoprężne rozwijają maksymalny moment obrotowy (patrz poniżej) przy niższej prędkości wału korbowego (w powszechnym użyciu - „przyczepność na dole”). Silniki wysokoprężne przestarzałych konstrukcji miały w porównaniu z silnikami benzynowymi szereg wad: większą masę i koszt przy tej samej mocy ze względu na wysoki stopień sprężania (1,5-2 razy więcej), który zwiększał ciśnienie w cylindrach i obciążenie części, co wymusiło produkcję większej trwałe elementy silnika, zwiększające ich wymiary i wagę; głośniejsze ze względu na specyfikę procesu spalania paliwa w cylindrach; niższe maksymalne obroty wału korbowego ze względu na większą masę części, co powodowało duże obciążenia bezwładnościowe. Z tego samego powodu silniki wysokoprężne z reguły mają mniejszą reakcję przepustnicy - wolniej nabierają rozpędu. Silnik z tłokiem obrotowym (Wankel) - w nim wirnik-tłok nie wykonuje ruchu postępowo-zwrotnego, jak w silnikach benzynowych i silnikach wysokoprężnych, ale obraca się po określonej trajektorii. Dzięki temu ma dobrą reakcję na gaz - szybko nabiera prędkości, zapewniając samochodowi dobrą dynamikę przyspieszania. Ze względu na cechy konstrukcyjne stopień sprężania jest ograniczony, dlatego działa tylko na benzynie i ma najgorszą sprawność ze względu na kształt komory spalania. Wcześniej jego wadą był mniejszy zasób, a teraz ma niskie wskaźniki środowiskowe, którym obecnie poświęca się dużą uwagę. Hybrydowy układ napędowy to połączenie silnika tłokowego (najczęściej diesla), silnika elektrycznego, generatora i akumulatorów trakcyjnych (akumulator trakcyjny w przeciwieństwie do akumulatora rozruchowego jest przeznaczony do rozładowywania dużych prądów (50-100 A) przez 30-60 minut). Działanie tej instalacji odbywa się w różnych trybach w zależności od charakteru ruchu samochodu. Podczas intensywnego przyspieszania tłok i silniki elektryczne współpracują ze sobą. Podczas hamowania silnikiem generator wykorzystuje energię hamowania do ładowania akumulatorów. Podczas jazdy w cyklu miejskim może pracować tylko silnik elektryczny. Wszystko to pozwala, zachowując (a nawet poprawiając) dynamikę przyspieszenia, znacznie zwiększyć wydajność i zmniejszyć emisję szkodliwych substancji.

Układ silnika tłokowego

Silnik w kształcie litery V (ryc. 1, b) - jego cylindry znajdują się w dwóch płaszczyznach, jakby tworzyły łacińską literę V.Kąt między tymi płaszczyznami nazywa się kątem pochylenia. Najczęściej taki układ cylindrów jest stosowany w silnikach sześciocylindrowych i ośmiocylindrowych i jest oznaczany odpowiednio jako V6 i V8. Taki układ zmniejsza długość silnika, ale zwiększa jego szerokość.

Silnik typu bokser (rys. 1, c) ma kąt pochylenia 180 °, dzięki czemu ma najniższą wysokość jednostkową spośród wszystkich konfiguracji.

Silnik VR (rys. 1, d) ma mały kąt pochylenia (około 15 °), co umożliwia zmniejszenie zarówno podłużnych, jak i poprzecznych wymiarów jednostki.

Silnik W ma dwie opcje rozmieszczenia - trzy rzędy cylindrów z dużym kątem pochylenia (ryc. 1, e) lub jakby dwa układy VR (ryc. 1, f). Zapewnia dobrą zwartość nawet przy dużej liczbie cylindrów. Obecnie W8 i W12 są produkowane seryjnie.

Moment obrotowy rośnie wraz ze wzrostem: przemieszczenia. Dlatego silniki wymagające znacznego momentu obrotowego mają dużą objętość; ciśnienie spalania gazów w cylindrach ograniczone przez detonację (wybuchowe spalanie mieszanki gazowo-powietrznej, któremu towarzyszy charakterystyczny dźwięk dzwonienia. Błędnie nazywane jest „stukaniem palców tłoków”) lub wzrostem obciążeń w silnikach wysokoprężnych. Silnik rozwija maksymalny moment obrotowy przy określonych prędkościach (patrz niżej), wraz z jego wartością są wskazane w dokumentacji technicznej. Moc silnika - wartość, która pokazuje, jaki rodzaj pracy wykonuje w jednostce czasu, mierzona w kW (wcześniej w koniach mechanicznych). Jeden koń mechaniczny (KM) jest równy około 0,74 kW. Moc jest równa iloczynowi momentu obrotowego i prędkości kątowej wału korbowego (liczba obrotów na minutę pomnożona przez określony współczynnik). Producenci otrzymują silniki o większej mocy zwiększając: objętość roboczą, co z kolei prowadzi do zwiększenia wymiarów silnika i ograniczenia dopuszczalnych obrotów maksymalnych z powodu znacznych sił bezwładności powiększonych części; obroty wału korbowego, których liczba jest ograniczona siłami bezwładności i zwiększonym zużyciem części. Szybkoobrotowy silnik o tej samej mocy (wszystkie inne rzeczy są jednakowe - konstrukcja silnika, technologia produkcji, użyte materiały itp.) Z silnikiem wolnoobrotowym ma krótszą żywotność, ponieważ średnio w tym samym przebiegu jego wał korbowy wykona więcej obrotów; ciśnienie w cylindrze poprzez zwiększenie stopnia sprężania lub przez ładowanie powietrza za pomocą turbosprężarek lub mechanicznych doładowań. Aby zastosować doładowanie, stopień sprężania jest wymuszony, aby zapobiec detonacji (w przypadku silników benzynowych) i zmniejszyć sztywność pracy (zwiększone obciążenia w grupie cylinder-tłok silnika Diesla, któremu towarzyszy nadmierny hałas) (w przypadku silników Diesla). Doładowanie pozwala na przykład utrzymać moc przy mniejszym przemieszczeniu. Moc znamionowa - moc gwarantowana przez producenta przy pełnym zasilaniu paliwem przy określonej prędkości. To ona, a nie maksymalna moc, wskazana w dokumentacji technicznej silnika. Specyficzne zużycie paliwa to ilość paliwa spalana przez silnik na 1 kW rozwiniętej mocy na godzinę. To wyznacznik doskonałości konstrukcji silnika: im niższe zużycie, tym efektywniej wykorzystywana jest energia spalanego paliwa w cylindrach. Przy tych samych parametrach konstrukcyjnych dla różnych silników wskaźniki takie jak moc, moment obrotowy i jednostkowe zużycie paliwa mogą się różnić. Wynika to z takich cech jak liczba zaworów na cylinder, rozrząd zaworowy itp. Dlatego do oceny pracy silnika przy różnych prędkościach wykorzystuje się charakterystyki - zależność jego osiągów od trybów pracy. Charakterystyki są określane empirycznie na specjalnych stanowiskach, ponieważ teoretycznie są obliczane tylko w przybliżeniu. Z reguły w dokumentacji technicznej samochodu podane są charakterystyki prędkości zewnętrznej silnika (rys. 4), które określają zależność mocy, momentu obrotowego i jednostkowego zużycia paliwa od liczby obrotów wału korbowego przy pełnym zasilaniu paliwem. Dają wyobrażenie o maksymalnej wydajności silnika.

Wskaźniki silnika (uproszczone) zmieniają się z następujących powodów. Wraz ze wzrostem prędkości wału korbowego zwiększa się moment obrotowy, ponieważ do cylindrów wpływa więcej paliwa. Przy mniej więcej średnich obrotach osiąga maksimum, a następnie zaczyna spadać. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego, siły bezwładności, siły tarcia, opory aerodynamiczne rurociągów dolotowych zaczynają odgrywać istotną rolę, co pogarsza napełnianie cylindrów świeżym ładunkiem mieszanki paliwowo-powietrznej itp. Gwałtowny wzrost momentu obrotowego silnika wskazuje dobra dynamika przyspieszania auta dzięki intensywnemu wzrostowi przyczepności na kołach. Im dłuższy moment znajduje się w obszarze swojego maksimum i nie zmniejsza się, tym lepiej. Taki silnik jest bardziej przystosowany do zmieniających się warunków drogowych i rzadziej trzeba zmieniać biegi. Moc rośnie wraz z momentem obrotowym, a nawet gdy zaczyna spadać, nadal rośnie z powodu wyższych obrotów. Po osiągnięciu maksimum moc zaczyna spadać z tego samego powodu, z którego maleje moment obrotowy. Obroty nieco wyższe od mocy maksymalnej są ograniczane przez urządzenia regulacyjne, ponieważ w tym trybie znaczna część paliwa jest wydawana nie na wykonywanie użytecznej pracy, ale na przezwyciężanie sił bezwładności i tarcia w silniku. Maksymalna moc określa maksymalną prędkość pojazdu. W tym trybie samochód nie przyspiesza, a silnik pracuje tylko w celu pokonania sił oporu ruchu - oporu powietrza, oporu toczenia itp. Wartość jednostkowego zużycia paliwa zmienia się również w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego, co widać na charakterystyce (patrz rys. 4). Specyficzne zużycie paliwa powinno być jak najdłużej zbliżone do minimum; wskazuje to na dobrą ekonomikę silnika. Minimalne jednostkowe zużycie z reguły osiągane jest nieco poniżej średniej prędkości, z jaką samochód jest używany głównie podczas jazdy po mieście. Kropkowana linia na wykresie przedstawia bardziej optymalne osiągi silnika.

19.04.2016

Nowoczesne samochody osobowe różnią się nie tylko funkcjonalnością, ale także zawartością techniczną. Producenci konkurują ze sobą o jakość i niezawodność modeli, starając się zapewnić klientom niezawodny, łatwy w zarządzaniu i niedrogi produkt. Od początku istnienia motoryzacji, jeden z głównych podzespołów dowiedział się o poważnych zmianach - silnik samochodowy. Jakie typy silników są obecnie dostępne? Jakie są cechy istniejących typów silników samochodów osobowych?

Klasyfikacje

Pierwszą rzeczą, od której należy zacząć, jest ogólna klasyfikacja silników samochodów osobowych, która daje ogólne wyobrażenie o konstrukcjach i cechach tych jednostek.

Wszystkie silniki według rodzaju tworzenia mieszanki można podzielić na dwie główne grupy:

Klasyfikacja tłokowych silników spalinowych opiera się na rodzaju paliwa używanego do zasilania zespołu napędowego:

• Gaz. W przypadku stosowania paliw gazowych można zastosować gaz wytwornicy skroplony lub naturalny.

• Płynne paliwo. Paliwo takie jest produktem rafinacji produktów naftowych, w wyniku których powstaje olej napędowy, nafta lub benzyna.

• Paliwo mieszane. Silniki gazowo-ciekłe mogą pracować na mieszance różnego rodzaju paliw - ciekłych i gazowych. W tym przypadku podstawą jest gaz, a paliwo w postaci płynnej służy jedynie jako mieszanka zapalająca. Istnieją również silniki wielopaliwowe, które mogą pracować przez długi czas na różnych rodzajach paliw, od ropy naftowej po benzyny o wysokiej liczbie oktanowej.

Jeśli klasyfikujemy silniki spalinowe, różnią się one na kilka sposobów:

• Zgodnie z charakterystyką zapłonu przygotowanej mieszaniny palnej - z zapłonem przez siłę sprężania lub z zapłonem przez świecę (zapłon wymuszony).

• Według rodzaju realizacji cyklu pracy - z 2 i 4 suwami, z doładowaniem lub bez.

Ponadto ICE są klasyfikowane według kilku typów:

• Według cech układu chłodzenia (może być powietrzem lub cieczą).

• Według rodzaju mieszanki - z wewnętrznym i zewnętrznym tworzeniem się mieszaniny palnej. Pierwszy typ obejmuje silniki benzynowe z wtryskiem mieszanki do cylindra i jednostek wysokoprężnych, a drugi obejmuje silniki gazowe i typy gaźników.

• Według pozycji cylindra - przeciwległe, z układem w kształcie litery V (2 rzędy), z pozycją pionową i poziomą.

Silnik benzynowy i wysokoprężny

Najbardziej rozpowszechnione w przemyśle motoryzacyjnym są dwa rodzaje silników (w zależności od rodzaju stosowanego paliwa) - benzyna i olej napędowy. Należy im poświęcić najwięcej uwagi:

1. Silnik benzynowy. Silnik benzynowy zapala mieszankę za pomocą konwencjonalnej iskry. Silniki benzynowe można sklasyfikować według rodzaju zasilania:

• Silnik gaźnika. Osobliwością takich jednostek jest to, że w gaźniku zachodzi mieszanie powietrza i paliwa, a następnie proces jest kontynuowany w rurociągu dolotowym. Główne wady tego typu to niski poziom przyjazności dla środowiska, nadmierne „obżarstwo”, niższy poziom niezawodności (w porównaniu z innymi typami silników). Z tych powodów tego typu jednostki napędowe straciły popularność i prawie nigdy nie są produkowane;

• Silnik wtryskowy. Tutaj głównym elementem jest wtryskiwacz, który dostarcza mieszankę paliwową głównym rurociągiem (typ bezpośredniego wtrysku). Paliwo może być dostarczane przez jeden lub więcej wtryskiwaczy zainstalowanych przed zaworami. W tym drugim przypadku mówimy o wtrysku dystrybucyjnym sterowanym przez ECU;

• Jednostka napędowa z wtryskiem bezpośrednim. Osobliwością takiej jednostki jest to, że dostarczanie palnej mieszaniny odbywa się bezpośrednio do komory spalania. Dzięki takiemu rozwiązaniu udało się rozwiązać jednocześnie dwa problemy - wyeliminować szkodliwe substancje ze spalin oraz zmniejszyć zużycie paliwa.

2. Jednostka napędowa diesla. Główną cechą wyróżniającą „silniki wysokoprężne” jest zdolność zapłonu mieszanki palnej nie ze względu na uformowaną świecę zapłonową, ale dzięki silnemu sprężaniu. Jeśli weźmiemy pod uwagę zasadę działania silnika wysokoprężnego, można wyróżnić cztery cykle, w każdym z których zachodzą określone działania:

• Kompresja. W takim przypadku tłok podnosi się i spręża powietrze w środku. W szczytowym momencie olej napędowy jest wyrzucany do komory spalania;

• Skok roboczy. Obecność ogromnego ciśnienia i powietrza przyczynia się do zapłonu mieszanki. Teraz powstaje przeciwciśnienie gazów, które popycha tłok i zmusza go do opadania do najniższego punktu;

• Wydanie. Tłok zaczyna się poruszać. Jednocześnie otwierają się zawory wydechowe, które zapewniają, że nadmiar produktów spalonego paliwa opuszcza komorę spalania.

Wszystkie silniki wysokoprężne można sklasyfikować według typu komory spalania. Te ostatnie mogą być dystrybuowane lub nieprzydzielone. W pierwszym przypadku mieszanina palna jest podawana najpierw do dodatkowej, a dopiero potem do komory głównej. Ten typ konstrukcji pozwala na większą oszczędność paliwa. Jeśli chodzi o silniki z nierozdzieloną komorą, ich cechą jest umiejscowienie komory i doprowadzenie oleju napędowego do przestrzeni nad tłokiem. Plus - wydajność. Wadą jest wysoki poziom hałasu.

Silnik benzynowy i wysokoprężny: cechy

• Olej napędowy jest tańszy niż benzyna;

• Zużycie oleju napędowego jest niższe, co prowadzi do dodatkowych oszczędności. Jeśli weźmiemy nowoczesne modele samochodów, zużycie silników wysokoprężnych może być o 50-60% niższe, co oszczędza pieniądze w portfelu;

• Zasoby jednostki napędowej napędzanej silnikiem wysokoprężnym są wyższe niż w przypadku jej odpowiednika.

Należy również zauważyć szereg wad - wysoki koszt silnika wysokoprężnego i złożoność konserwacji.

2. Moment obrotu. Jeśli uznamy moment obrotowy za kluczową cechę, to diesel jest tutaj liderem. Ta funkcja jest dobra nie tylko dla samochodów, ale także dla ciężarówek. To właśnie wysoki moment obrotowy przyczynia się do szybkiego uruchomienia pojazdu i udanego manewrowania przy dużych obciążeniach i niskich prędkościach.

3. Działanie. Równie ważną kwestią jest wygoda użytkowania samochodu z określonym silnikiem. W tym miejscu warto podkreślić główną wadę silnika wysokoprężnego - konieczność przejścia na zimową mieszankę paliwową. Jeśli przejście nie zostanie dokonane w odpowiednim czasie, zamiast cieczy w zbiorniku można zobaczyć stwardniałą mieszaninę. W rezultacie będziesz musiał nie tylko rozgrzać samochód, ale także naprawić wiele elementów układu paliwowego.

5. Hałas. Jeśli przeanalizujemy poziom hałasu, z przodu znajduje się benzynowa jednostka napędowa. Wielu entuzjastów samochodów nie lubi irytującego stukania diesla. Z drugiej strony, zwiększony hałas wystąpi tylko wtedy, gdy ustawienie jest nieprawidłowe. Ponadto producenci dokładają wszelkich starań, aby poziom hałasu silników benzynowych i wysokoprężnych był prawie taki sam.

6. Składnik środowiskowy. Równie ważnym punktem jest przyjazność dla środowiska silnika (szczególnie dzisiaj). Nowoczesne silniki emitują do środowiska mniej tlenku węgla, który jest głównym zanieczyszczeniem powietrza. Niestety na drogach nadal jeździ wiele samochodów, które mają wysoki poziom szkodliwych pierwiastków w swojej emisji i zanieczyszczają środowisko. Pod względem przyjazności dla środowiska liderem jest silnik benzynowy, ponieważ tutaj konstruktorom udało się stworzyć wiele rodzajów jednostek, które poprawiają skład spalin i zmniejszają ich poziom szkodliwości.

7. Zagrożenie pożarowe. Z punktu widzenia prawdopodobieństwa zapłonu olej napędowy jest uważany za bezpieczniejszy, ponieważ jego paliwo zapala się tylko po zmieszaniu z tlenem i pod wysokim ciśnieniem. Jeśli chodzi o benzynę, jest lotna, a jej opary mogą zostać zapalone przez najmniejszą iskrę.

Podstawowe schematy

Rozważając typy silników do samochodów osobowych, nie można pominąć tematu cech konstrukcyjnych jednostki. Tutaj od ponad stu lat naukowcom udało się stworzyć wiele opcji silników, różniących się nie tylko liczbą, ale także rozmieszczeniem cylindrów. Z głównych schematów silników samochodów osobowych warto podkreślić:

• Silnik rzędowy. Ten typ jednostki napędowej pojawił się jako pierwszy. Liczba cylindrów w takim silniku może się różnić i waha się od dwóch do ośmiu. W przypadku samochodów osobowych bardziej charakterystyczne są silniki 4-cylindrowe. Niektórzy producenci wolą instalować „szóstki” ze względu na lepsze wyważenie. Jeśli chodzi o silniki 8-cylindrowe, nie są już potrzebne. Zaletami silnika liniowego są łatwość obsługi i niezawodność. Lokalizacja jednostki napędowej (pomimo jej masywności) może być różna - w poprzek lub wzdłuż. W rzeczywistości rozmiar i zwiększona waga to główne wady tego silnika. Natomiast warto podkreślić opanowanie.

• Silnik typu V. Osobliwością takich silników jest ułożenie cylindrów w kształcie litery V. Podobny projekt powstał w „Starym Świecie” i był tam stosowany w wielu modelach samochodów. Obecnie silniki w kształcie litery V są najczęściej instalowane na maszynach amerykańskich. Głównymi zaletami takich silników są zwartość i specjalne rozmieszczenie cylindrów (pod kątem do siebie). Wadami projektu są nadmierna „roztropność” i niski poziom opanowania. A wysoki koszt trudno przypisać zaletom.

• Silniki Boxer. Kiedyś projektanci opracowali poziomy typ silnika, który pozwolił obniżyć środek ciężkości i poprawić rozkład masy pojazdu. Liczba cylindrów wynosi cztery. Pomimo wielu zalet silniki typu bokser są rzadkością. Główną wadą jest duży rozmiar i złożoność projektu. Miłośnicy samochodów często narzekają na wysokie koszty napraw.

Czy jest jakaś alternatywa?

Oprócz opisanych powyżej silników (benzynowych i wysokoprężnych) warto wyróżnić jeszcze dwa typy:

• Silnik z tłokiem obrotowym. Główna różnica polega na tym, że tłok nie wykonuje ruchów translacyjnych (jak to zwykle bywa), ale obraca się po określonej trajektorii. Dzięki tej funkcji obrotowy silnik tłokowy szybciej nabiera prędkości. Nie sposób nie podkreślić wielu wad - małego zasobu, wysokiej ceny, złych parametrów środowiskowych.

• „Hybrydy”. Silne zapotrzebowanie na elektrownie hybrydowe, które obejmują silnik elektryczny, zespół tłokowy, generator i akumulator. W zależności od cech pracy sposób pracy „hybrydy” może być różny. Tak więc przy aktywnym przyspieszaniu silniki elektryczne i tłokowe pracują w tandemie. Podczas hamowania akumulator jest ładowany, aw trybie miejskim działa tylko silnik elektryczny.

Wynik

Obecnie opracowano wiele różnych typów silników do samochodów osobowych, z których każdy ma swoje własne cechy, wady i zalety. Jednocześnie praktyka stosowania i aktualne wymagania przyczyniają się do wyboru tylko najlepszych opcji, które są stosowane w nowoczesnym transporcie.