Nowoczesny silnik spalinowy odszedł daleko od swoich przodków. Stał się większy, mocniejszy, bardziej przyjazny dla środowiska, ale jednocześnie zasada działania, konstrukcja silnika samochodu, a także jego główne elementy pozostały niezmienione.

Silniki spalinowe, szeroko stosowane w samochodach, są typu tłokowego. Ten typ silnika spalinowego otrzymał swoją nazwę ze względu na zasadę działania. Wewnątrz silnika znajduje się komora robocza zwana cylindrem. Spala mieszaninę roboczą. Kiedy mieszanina paliwa i powietrza jest spalana w komorze, ciśnienie odczuwane przez tłok wzrasta. Ruchomy tłok zamienia otrzymaną energię na pracę mechaniczną.

Jak jest silnik spalinowy?

Pierwsze silniki tłokowe miały tylko jeden cylinder o małej średnicy. W procesie rozwoju, aby zwiększyć moc, najpierw zwiększono średnicę cylindrów, a następnie ich liczbę. Stopniowo silniki spalinowe przybierały znajomą nam formę. Silnik współczesnego samochodu może mieć do 12 cylindrów.

Nowoczesny ICE składa się z kilku mechanizmów i systemów pomocniczych, które dla ułatwienia percepcji są pogrupowane w następujący sposób:

1. KShM - mechanizm korbowy.
2. Rozrząd - mechanizm regulacji rozrządu zaworowego.
3. System smarowania.
4. System chłodzenia.
5. Układ zasilania paliwem.
6. System wydechowy.

Systemy ICE obejmują również elektryczne układy rozruchu i sterowania silnikiem.

KShM - mechanizm korbowy

KShM to główny mechanizm silnika tłokowego. Wykonuje główną pracę - zamienia energię cieplną na energię mechaniczną. Mechanizm składa się z następujących części:

• Blok cylindrów.
• Głowica cylindra.
• Tłoki ze sworzniami, pierścieniami i korbowodami.
• Wał korbowy z kołem zamachowym.

Rozrząd - mechanizm dystrybucji gazu

Aby odpowiednia ilość paliwa i powietrza dostała się do cylindra, a produkty spalania zostały usunięte z komory roboczej na czas, silnik spalinowy posiada mechanizm zwany mechanizmem dystrybucji gazu. Odpowiada za otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wydechowych, przez które palna mieszanka paliwowo-powietrzna dostaje się do cylindrów i usuwane są spaliny. Części rozrządu obejmują:

• Wał rozrządczy.
• Zawory wlotowe i wylotowe ze sprężynami i tulejami prowadzącymi.
• Części napędu zaworu.
• Elementy napędu rozrządu.

Rozrząd napędzany jest z wału korbowego silnika samochodowego. Za pomocą łańcucha lub paska obrót jest przenoszony na wałek rozrządu, który poprzez krzywki lub wahacze wciska zawór wlotowy lub wydechowy przez popychacze i kolejno je otwiera i zamyka

W zależności od konstrukcji i liczby zaworów silnik może mieć jeden lub dwa wałki rozrządu na zespół cylindrów. Przy układzie dwuwałowym każdy wał odpowiada za działanie własnej serii zaworów – dolotowej lub wydechowej. Konstrukcja jednowałowa nosi angielską nazwę SOHC (Single OverHead Camshaft). System dwuwałowy nazywa się DOHC (podwójny wałek rozrządu w głowicy).

Podczas pracy silnika jego części stykają się z gorącymi gazami, które powstają podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Aby części silnika spalinowego nie zapadły się z powodu nadmiernego rozprężania po podgrzaniu, należy je schłodzić. Silnik samochodu można schłodzić powietrzem lub cieczą. Nowoczesne silniki z reguły mają schemat chłodzenia cieczą, który tworzą następujące części:

• Płaszcz chłodzący silnika
• Pompa (pompa)
• Chłodnica samochodowa
• Wentylator
• Zbiornik wyrównawczy

Płaszcz chłodzący silników spalinowych tworzą wnęki wewnątrz BC i głowicy cylindrów, przez które krąży płyn chłodzący. Usuwa nadmiar ciepła z części silnika i przenosi je do chłodnicy. Obieg zapewnia pompa napędzana paskiem z wału korbowego.

Termostat zapewnia niezbędne warunki temperaturowe dla silnika samochodowego, przekierowując przepływ płynu do chłodnicy lub omijając go. Z kolei grzejnik jest przeznaczony do chłodzenia ogrzanej cieczy. Wentylator poprawia przepływ powietrza, zwiększając w ten sposób wydajność chłodzenia. W nowoczesnych silnikach niezbędny jest zbiornik wyrównawczy, ponieważ stosowane chłodziwa znacznie rozszerzają się po podgrzaniu i wymagają dodatkowej objętości.

Układ smarowania silnika

W każdym silniku znajduje się wiele ruchomych części, które należy stale smarować, aby zmniejszyć utratę mocy tarcia i uniknąć zwiększonego zużycia i zakleszczeń. Jest do tego system smarowania. Po drodze, z jego pomocą, rozwiązano jeszcze kilka zadań: ochrona części silnika spalinowego przed korozją, dodatkowe chłodzenie części silnika i usuwanie produktów zużycia z punktów styku części trących. Układ smarowania silnika samochodowego tworzą:

• Miska olejowa (miska).
• Pompa zasilania olejem.
• Filtr oleju z .
• Rurociągi naftowe.
• Miarka poziomu oleju (wskaźnik poziomu oleju).
• Manometr systemowy.
• Szyjka wlewu oleju.

Pompa pobiera olej z miski olejowej i dostarcza go do przewodów i kanałów olejowych znajdujących się w BC i głowicy cylindrów. Przez nie olej dostaje się do punktów styku powierzchni trących.

System zasilania

Układy zasilania silników spalinowych o zapłonie iskrowym i samoczynnym różnią się od siebie, chociaż łączy je szereg elementów wspólnych. Wspólne są:

• Zbiornik paliwa.
• Czujnik poziomu paliwa.
• Filtry paliwa - gruboziarnisty i dokładny.
• Rurociągi paliwowe.
• Kolektor dolotowy.
• Rury powietrzne.
• Filtr powietrza.

Oba systemy mają pompy paliwowe, szyny paliwowe, wtryskiwacze paliwa, ale ze względu na różne właściwości fizyczne benzyny i oleju napędowego, ich konstrukcja różni się znacznie. Zasada zasilania jest taka sama: paliwo ze zbiornika jest podawane przez filtry przez filtry do szyny paliwowej, z której dostaje się do wtryskiwaczy. Ale jeśli w większości benzynowych silników spalinowych dysze doprowadzają go do kolektora dolotowego silnika samochodu, to w silnikach wysokoprężnych jest podawany bezpośrednio do cylindra i już tam miesza się z powietrzem. Części, które oczyszczają powietrze i dostarczają je do cylindrów - filtr powietrza i przewody - również należą do układu paliwowego.

System wydechowy

Układ wydechowy przeznaczony jest do usuwania spalin z cylindrów silnika samochodowego. Główne szczegóły, jego elementy:

• Kolektor wydechowy.
• Rura wlotowa tłumika.
• Rezonator.
• Tłumik.
• Rura wydechowa.

W nowoczesnych silnikach spalinowych konstrukcję wydechu uzupełniają urządzenia do neutralizacji szkodliwych emisji. Składa się z katalizatora i czujników komunikujących się ze sterownikiem silnika. Spaliny z kolektora wydechowego przez rurę wydechową trafiają do katalizatora, a następnie przez rezonator do tłumika. Następnie są uwalniane do atmosfery przez rurę wydechową.

Podsumowując, należy wspomnieć o układach rozruchu i kontroli silnika samochodu. Stanowią one ważną część silnika, ale należy je rozpatrywać razem z układem elektrycznym samochodu, co wykracza poza zakres tego artykułu dotyczącego elementów wewnętrznych silnika.

Jest to wstępna część serii artykułów poświęconych Silnik spalinowy, która jest krótką dygresją do historii, opowiadającą o ewolucji silnika spalinowego. Artykuł dotyczy również pierwszych samochodów.

Poniższe części szczegółowo opisują różne ICE:

Korbowód i tłok
Obrotowy
Silnik turboodrzutowy
strumień

Silnik zainstalowano w łodzi, która była w stanie płynąć w górę Saony. Rok później, po testach, bracia otrzymali patent na swój wynalazek, sygnowany przez Napoleona Bonoparte, na okres 10 lat.

Najsłuszniej byłoby nazwać ten silnik silnikiem odrzutowym, ponieważ jego zadaniem było wypychanie wody z rury znajdującej się pod dnem łodzi…

Silnik składał się z komory zapłonowej i komory spalania, miecha wtrysku powietrza, dystrybutora paliwa i urządzenia zapłonowego. Paliwem dla silnika był pył węglowy.

Miechy wstrzykiwały strumień powietrza zmieszanego z pyłem węglowym do komory zapłonowej, gdzie tlący się knot zapalał mieszankę. Następnie częściowo zapalona mieszanka (pył węglowy pali się stosunkowo wolno) dostała się do komory spalania, gdzie uległa całkowitemu spaleniu i nastąpiło rozprężenie.
Ponadto ciśnienie gazów wypchnęło wodę z rury wydechowej, co spowodowało ruch łodzi, po czym cykl się powtórzył.
Silnik pracował w trybie pulsacyjnym z częstotliwością ~12 obr/min.

Jakiś czas później bracia ulepszyli paliwo dodając do niego żywicę, a później zastąpili olejem i zaprojektowali prosty układ wtryskowy.
Przez następne dziesięć lat projekt nie był rozwijany. Claude pojechał do Anglii promować ideę silnika, ale roztrwonił wszystkie pieniądze i nic nie osiągnął, a Joseph zajął się fotografią i został autorem pierwszego na świecie zdjęcia, Widok z okna.

We Francji w domu-muzeum w Niépce eksponowana jest replika „Pyreoloforu”.

Nieco później de Riva zamontował swój silnik na czterokołowym wagonie, który według historyków stał się pierwszym samochodem z silnikiem spalinowym.

O Alessandro Volta

Volta po raz pierwszy umieściła płytki z cynku i miedzi w kwasie, aby wytworzyć ciągły prąd elektryczny, tworząc pierwsze na świecie źródło prądu chemicznego. („Filar woltaiczny”).

W 1776 r. Volta wynalazł pistolet gazowy - „pistolet Volty”, w którym gaz eksplodował z iskry elektrycznej.

W 1800 roku zbudował baterię chemiczną, która umożliwiła wytwarzanie energii elektrycznej poprzez reakcje chemiczne.

Jednostka miary napięcia elektrycznego, Volt, pochodzi od Volty.

A- cylinder, b- "świeca, C- tłok, D- "balon" z wodorem, mi- grzechotka, F- zawór wydechowy, g- uchwyt sterowania zaworem.

Wodór przechowywano w „balonie” połączonym rurą z butlą. Doprowadzanie paliwa i powietrza oraz rozpalanie mieszanki i oddawanie spalin odbywało się ręcznie za pomocą dźwigni.

Zasada działania:

Powietrze dostało się do komory spalania przez zawór spalin.
Zawór był zamknięty.
Otwarto zawór dostarczania wodoru z kuli.
Kran był zamknięty.
Naciśnięcie przycisku spowodowało wyładowanie elektryczne na „świecie”.
Mieszanina błysnęła i podniosła tłok.
Zawór spalin został otwarty.
Tłok spadł pod własnym ciężarem (był ciężki) i pociągnął linę, która przekręciła koła przez blok.

Następnie cykl się powtórzył.

W 1813 roku de Riva zbudował kolejny samochód. Był to wóz o długości około sześciu metrów, z kołami o średnicy dwóch metrów i wadze prawie tony.
Samochód był w stanie przejechać 26 metrów z ładunkiem kamieni (około 700 funtów) i czterech ludzi, jadących z prędkością 3 km/h.
Z każdym cyklem samochód poruszał się 4-6 metrów.

Niewielu jemu współczesnych potraktowało ten wynalazek poważnie, a Francuska Akademia Nauk twierdziła, że ​​silnik spalinowy nigdy nie będzie konkurował pod względem osiągów z silnikiem parowym.

W 1833 r. Amerykański wynalazca Lemuel Wellman Wright zarejestrował patent na chłodzony wodą dwusuwowy silnik spalinowy.
(patrz poniżej) W swojej książce Silniki gazowe i olejowe Wright napisał o silniku:

„Rysunek silnika jest bardzo funkcjonalny, a szczegóły są starannie dopracowane. Eksplozja mieszanki działa bezpośrednio na tłok, który obraca wał korbowy przez korbowód. Z wyglądu silnik przypomina wysokociśnieniową maszynę parową, w której gaz i powietrze dostarczane są przez pompy z oddzielnych zbiorników. Mieszanina w kulistych pojemnikach została zapalona, ​​gdy tłok podnosił się do TDC (górny martwy punkt) i wciskał go w dół / w górę. Pod koniec cyklu zawór otwiera się i wypuszcza spaliny do atmosfery.

Nie wiadomo, czy kiedykolwiek zbudowano ten silnik, ale jest jego rysunek:

W 1838 r. angielski inżynier William Barnett otrzymał patent na trzy silniki spalinowe.

Pierwszy silnik to dwusuwowy, jednostronnego działania (paliwo spalone tylko z jednej strony tłoka) z oddzielnymi pompami do gazu i powietrza. Mieszanina była zapalana w oddzielnym cylindrze, a następnie paląca się mieszanina spływała do cylindra roboczego. Wlot i wylot odbywały się za pomocą zaworów mechanicznych.

Drugi silnik powtórzył pierwszy, ale działał dwukierunkowo, to znaczy spalanie następowało naprzemiennie po obu stronach tłoka.

Trzeci silnik również był dwustronnego działania, ale miał okna wlotowe i wylotowe w ścianach cylindrów, które otwierają się, gdy tłok osiąga swój skrajny punkt (jak w nowoczesnych silnikach dwusuwowych). Umożliwiło to automatyczne uwolnienie spalin i wpuszczenie nowego ładunku mieszanki.

Charakterystyczną cechą silnika Barnett było to, że świeża mieszanka była sprężana przez tłok przed zapaleniem.

Rysunek jednego z silników Barnetta:

W latach 1853-57 włoscy wynalazcy Eugenio Barzanti i Felice Matteucci opracowali i opatentowali dwucylindrowy silnik spalinowy o mocy 5 l/s.
Patent został wydany przez londyńskie biuro, ponieważ włoskie prawo nie mogło zagwarantować wystarczającej ochrony.

Budowa prototypu została powierzona firmie Bauer & Co. Mediolanu” (Helvetica) i ukończony na początku 1863 roku. Sukces silnika, który był znacznie wydajniejszy od silnika parowego, był tak duży, że firma zaczęła otrzymywać zamówienia z całego świata.

Wczesny, jednocylindrowy silnik Barzanti-Matteucci:

Model dwucylindrowego silnika Barzanti-Matteucci:

Matteucci i Barzanti zawarli umowę na produkcję silnika z jedną z belgijskich firm. Barzanti wyjechał do Belgii osobiście nadzorować prace i zmarł nagle na tyfus. Wraz ze śmiercią Barzantiego wszystkie prace przy silniku zostały porzucone, a Matteucci powrócił do swojej poprzedniej pracy jako inżynier hydraulik.

W 1877 roku Matteucci twierdził, że on i Barzanti byli głównymi twórcami silnika spalinowego, a silnik zbudowany przez Augustusa Otto był bardzo podobny do silnika Barzanti-Matteucci.

Dokumenty dotyczące patentów Barzantiego i Matteucciego są przechowywane w archiwach biblioteki Museo Galileo we Florencji.

Najważniejszym wynalazkiem Nikolausa Otto był silnik z cykl czterosuwowy- cykl Ottona. Cykl ten do dziś leży u podstaw pracy większości silników gazowych i benzynowych.

Czterosuwowy cykl był największym osiągnięciem technicznym Otto, ale szybko odkryto, że kilka lat przed jego wynalazkiem dokładnie tę samą zasadę działania silnika opisał francuski inżynier Beau de Rochas. (patrz wyżej). Grupa francuskich przemysłowców zakwestionowała w sądzie patent Otto, sąd uznał ich argumenty za przekonujące. Prawa Ottona z tytułu jego patentu zostały znacznie ograniczone, łącznie z usunięciem jego monopolu na cykl czterosuwowy.

Pomimo tego, że konkurenci uruchomili produkcję silników czterosuwowych, wypracowany wieloletnim doświadczeniem model Otto nadal był najlepszy, a zapotrzebowanie na niego nie ustało. Do 1897 roku wyprodukowano około 42 tysiące tych silników o różnej pojemności. Jednak fakt, że jako paliwo stosowano gaz lekki, znacznie zawężał zakres ich zastosowania.
Liczba instalacji oświetleniowych i gazowych była nieznaczna nawet w Europie, aw Rosji były tylko dwie - w Moskwie i Petersburgu.

W 1865 r francuski wynalazca Pierre Hugo otrzymał patent na maszynę będącą pionowym jednocylindrowym silnikiem dwustronnego działania, w którym do zasilania mieszanki zastosowano dwie gumowe pompy napędzane wałem korbowym.

Hugo później zaprojektował poziomy silnik podobny do Lenoira.

Muzeum Nauki w Londynie.

W 1870 r, austro-węgierski wynalazca Samuel Markus Siegfried zaprojektował silnik spalinowy zasilany paliwem płynnym i zainstalował go na czterokołowym wózku.

Dziś ten samochód jest dobrze znany jako „pierwszy samochód marki Marcus”.

W 1887 roku, we współpracy z Bromovsky & Schulz, Marcus zbudował drugi samochód, Drugi Marcus Car.

W 1872 amerykański wynalazca opatentował dwucylindrowy silnik spalinowy o stałym ciśnieniu zasilany naftą.
Brighton nazwał swój silnik „Ready Motor”.

Pierwszy cylinder służył jako kompresor, który wtłaczał powietrze do komory spalania, do której w sposób ciągły dostarczana była również nafta. W komorze spalania mieszanka została zapalona i przez mechanizm szpuli weszła do drugiego - cylindra roboczego. Istotną różnicą w stosunku do innych silników było to, że mieszanka paliwowo-powietrzna spalała się stopniowo i przy stałym ciśnieniu.

Osoby zainteresowane termodynamicznymi aspektami silnika mogą przeczytać o cyklu Braytona.

W 1878 r. szkocki inżynier Sir (rycerz 1917) opracował pierwszy dwusuwowy silnik spalinowy. Opatentował go w Anglii w 1881 roku.

Silnik pracował ciekawie: powietrze i paliwo doprowadzano do prawego cylindra, gdzie było mieszane i ta mieszanka była wpychana do lewego cylindra, gdzie mieszankę zapalano ze świecy. Nastąpiła ekspansja, oba tłoki opadły, z lewego cylindra (przez lewą rurę odgałęzioną) spaliny zostały wyrzucone, a nowa porcja powietrza i paliwa została zassana do prawego cylindra. Po bezwładności tłoki podniosły się i cykl się powtórzył.

W 1879 r, zbudował całkowicie niezawodną benzynę dwusuwowy silnik i otrzymał na to patent.

Prawdziwy geniusz Benza przejawiał się jednak w tym, że w kolejnych projektach potrafił łączyć różne urządzenia. (przepustnica, zapłon iskrowy akumulatora, świeca zapłonowa, gaźnik, sprzęgło, skrzynia biegów i chłodnica) na ich produkty, co z kolei stało się standardem dla całej branży inżynieryjnej.

W 1883 roku Benz założył firmę Benz & Cie zajmującą się produkcją silników gazowych, a w 1886 opatentował czterosuwowy silnik, którego używał w swoich samochodach.

Dzięki sukcesowi Benz & Cie, Benz mógł zająć się projektowaniem powozów bezkonnych. Łącząc doświadczenie w produkcji silników i wieloletnie hobby - projektowanie rowerów, do 1886 roku zbudował swój pierwszy samochód i nazwał go "Benz Patent Motorwagen".

Konstrukcja mocno przypomina trójkołowiec.

Jednocylindrowy czterosuwowy silnik spalinowy o pojemności roboczej 954 cm3., Zamontowany na " Patent Benza".

Silnik był wyposażony w duże koło zamachowe (służące nie tylko do równomiernego obracania, ale także do rozruchu), 4,5-litrowy zbiornik gazu, gaźnik typu odparowującego i zawór suwakowy, przez który paliwo wchodziło do komory spalania. Zapłon został wyprodukowany przez świecę zapłonową własnej konstrukcji Benza, zasilaną przez cewkę Ruhmkorffa.

Chłodzeniem była woda, ale nie w obiegu zamkniętym, ale wyparowująca. Para ulatniała się do atmosfery, więc samochód trzeba było napełnić nie tylko benzyną, ale i wodą.

Silnik rozwijał moc 0,9 KM. przy 400 obr/min i rozpędzał auto do 16 km/h.

Karl Benz prowadzi swój samochód.

Nieco później, w 1896 roku, Karl Benz wynalazł silnik typu bokser. (lub płaski silnik), w którym tłoki osiągają jednocześnie górny martwy punkt, równoważąc się w ten sposób.

Muzeum Mercedes-Benz w Stuttgarcie.

W 1882 r Angielski inżynier James Atkinson wynalazł cykl Atkinsona i silnik Atkinsona.

Silnik Atkinsona jest w zasadzie silnikiem czterosuwowym. cykl Otto, ale ze zmodyfikowanym mechanizmem korbowym. Różnica polegała na tym, że w silniku Atkinsona wszystkie cztery suwy wystąpiły podczas jednego obrotu wału korbowego.

Zastosowanie cyklu Atkinsona w silniku pozwoliło na zmniejszenie zużycia paliwa oraz redukcję hałasu podczas pracy dzięki niższemu ciśnieniu spalin. Ponadto silnik ten nie wymagał skrzyni biegów do napędzania mechanizmu dystrybucji gazu, ponieważ otwarcie zaworów wprawia w ruch wał korbowy.

Pomimo wielu zalet (w tym obchodzenie patentów Otto) silnik nie był szeroko stosowany ze względu na złożoność produkcji i inne niedociągnięcia.
Cykl Atkinsona zapewnia najlepszą wydajność środowiskową i ekonomię, ale wymaga wysokich obrotów. Przy niskich obrotach wytwarza stosunkowo mały moment obrotowy i może utknąć.

Teraz silnik Atkinsona jest używany w samochodach hybrydowych „Toyota Prius” i „Lexus HS 250h”.

W 1884 r, brytyjski inżynier Edward Butler, na Stanley Cycle Show w Londynie, zademonstrował rysunki trójkołowego samochodu z benzynowy silnik spalinowy;, aw 1885 roku zbudował go i pokazał na tej samej wystawie, nazywając go „Welocykl”. Podobnie Butler jako pierwszy użył tego słowa benzyna.

Patent na „Welocykl” został wydany w 1887 roku.

Velocycle był wyposażony w jednocylindrowy, czterosuwowy silnik benzynowy wyposażony w cewkę zapłonową, gaźnik, przepustnicę i chłodzenie cieczą. Silnik rozwijał moc około 5 KM. o objętości 600 cm3 i rozpędzał samochód do 16 km/h.

Z biegiem lat Butler poprawił osiągi swojego pojazdu, ale uniemożliwiono mu testowanie go ze względu na „Ustawę o czerwonej fladze” (opublikowane w 1865), zgodnie z którym pojazdy nie powinny przekraczać prędkości większej niż 3 km/h. Dodatkowo w samochodzie miały znajdować się trzy osoby, z których jedna miała przejść przed samochodem z czerwoną flagą. (są to środki bezpieczeństwa) .

W The English Mechanic's 1890 Butler napisał: „Władze zabraniają używania samochodów na drogach, dlatego wyrzekam się dalszego rozwoju”.

Z powodu braku publicznego zainteresowania samochodem Butler rozbił go na złom i sprzedał prawa patentowe Harry'emu J. Lawsonowi. (producent rowerów), który zajął się produkcją silnika do łodzi.

Sam Butler zajął się tworzeniem silników stacjonarnych i okrętowych.

W 1891 r Herbert Aykroyd Stewart we współpracy z Richardem Hornsby and Sons zbudował silnik Hornsby-Akroyd, w którym paliwo (nafta) było wtryskiwane pod ciśnieniem do dodatkowa kamera (ze względu na kształt nazwano ją „gorącą kulą”) zamontowany na głowicy cylindra i połączony z komorą spalania wąskim przejściem. Paliwo było zapalane przez gorące ściany dodatkowej komory i wpadało do komory spalania.

1. Dodatkowa kamera (gorąca piłka).
2. Cylinder.
3. Tłok.
4. Carter.

Do uruchomienia silnika zastosowano palnik lutowniczy, który podgrzewał dodatkową komorę (po uruchomieniu był ogrzewany spalinami). Z tego powodu silnik Hornsby-Akroyd, który był prekursorem silnika wysokoprężnego zaprojektowanego przez Rudolfa Diesel, często określany jako „półdiesel”. Jednak rok później Aykroyd ulepszył swój silnik, dodając do niego „płaszcz wodny” (patent z 1892 r.), co umożliwiło podwyższenie temperatury w komorze spalania poprzez zwiększenie stopnia sprężania, a teraz nie było potrzeby dodatkowe źródło ogrzewania.

W 1893 r. Rudolf Diesel otrzymał patenty na silnik cieplny i zmodyfikowany „cykl Carnota” nazwany „Metoda i urządzenie do przekształcania ciepła w pracę”.

W 1897 r. w „Augsburskim Zakładzie Inżynieryjnym” (od 1904 MAN) przy udziale finansowym firm Friedricha Kruppa i braci Sulzer powstał pierwszy sprawny silnik Diesla Rudolfa Diesela
Moc silnika wynosiła 20 koni mechanicznych przy 172 obr/min, sprawność 26,2% przy masie 5 ton.
Było to znacznie lepsze od istniejących 20% wydajnych silników Otto i 12% wydajnych morskich turbin parowych, które wzbudziły największe zainteresowanie przemysłu w różnych krajach.

Silnik Diesla był czterosuwowy. Wynalazca stwierdził, że sprawność silnika spalinowego wewnętrznego spalania zwiększa się poprzez zwiększenie stopnia sprężania mieszanki palnej. Ale nie da się mocno skompresować mieszanki palnej, ponieważ wtedy wzrasta ciśnienie i temperatura i samoczynnie zapala się przed czasem. Dlatego Diesel zdecydował się nie kompresować mieszanki palnej, ale oczyścić powietrze i wstrzyknąć paliwo do cylindra pod koniec kompresji pod silnym ciśnieniem.
Ponieważ temperatura sprężonego powietrza dochodziła do 600-650 °C, paliwo samoczynnie się zapalało, a rozprężające się gazy poruszały tłokiem. W ten sposób Diesel zdołał znacznie zwiększyć sprawność silnika, pozbyć się układu zapłonowego i zamiast gaźnika zastosować wysokociśnieniową pompę paliwową.
W 1933 roku Elling proroczo napisał: „Kiedy w 1882 roku zacząłem pracować nad turbiną gazową, byłem głęboko przekonany, że mój wynalazek będzie poszukiwany w przemyśle lotniczym”.

Niestety, Elling zmarł w 1949 roku, nie doczekając nadejścia ery turboodrzutowej.

Jedyne zdjęcie, jakie udało nam się znaleźć.

Być może ktoś znajdzie coś o tym człowieku w „Norweskim Muzeum Techniki”.

W 1903, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky, w czasopiśmie „Scientific Review” opublikował artykuł „Badania przestrzeni świata za pomocą urządzeń odrzutowych”, w którym po raz pierwszy udowodnił, że rakieta jest urządzeniem zdolnym do wykonania lotu kosmicznego. W artykule zaproponowano również pierwszy projekt rakiety dalekiego zasięgu. Jego korpus stanowiła podłużna metalowa komora wyposażona w silnik odrzutowy cieczy; (który jest również silnikiem spalinowym). Jako paliwo i utleniacz zaproponował użycie odpowiednio ciekłego wodoru i tlenu.

Zapewne na tej rakietowo-kosmicznej nucie warto zakończyć część historyczną, skoro nastał XX wiek i wszędzie zaczęto produkować silniki spalinowe.

Posłowie filozoficzne...

K.E. Ciołkowski wierzył, że w dającej się przewidzieć przyszłości ludzie nauczą się żyć, jeśli nie na zawsze, to przynajmniej przez bardzo długi czas. W związku z tym na Ziemi będzie mało miejsca (zasobów), a statki będą musiały przemieścić się na inne planety. Niestety, coś na tym świecie poszło nie tak i przy pomocy pierwszych rakiet ludzie postanowili po prostu zniszczyć ich własny gatunek...

Dziękuję wszystkim, którzy czytają.

Wszelkie prawa zastrzeżone © 2016
Jakiekolwiek wykorzystanie materiałów jest dozwolone tylko z aktywnym linkiem do źródła.

LÓD- jest to silnik, który działa na zasadzie spalania różnych paliw bezpośrednio w samym urządzeniu. W przeciwieństwie do silników innego typu, silniki spalinowe pozbawione są: wszelkich elementów przekazujących ciepło do dalszej konwersji na energię mechaniczną, konwersja następuje bezpośrednio ze spalania paliwa; znacznie bardziej kompaktowy; mają niską wagę w stosunku do innych typów jednostek o porównywalnej mocy; wymagają stosowania niektórych paliw o rygorystycznych specyfikacjach dotyczących temperatury spalania, lotności, liczby oktanowej itp.

W przemyśle motoryzacyjnym stosowane są silniki czterosuwowe:

1. Wlot;

2. Kompresja;

3. skok roboczy;

4. Uwolnienie.
Istnieją jednak dwusuwowe wersje silników spalinowych, ale we współczesnym świecie mają one ograniczone zastosowanie.

W tym artykule będą brane pod uwagę tylko silniki zainstalowane w samochodach.

Rodzaje silników według stosowanego paliwa

Ze względu na rodzaj wlotu można je podzielić na gaźnikowe i wtryskowe. Silniki gaźnikowe już znikają z produkcji ze względu na trudności w dostrajaniu, wysokie zużycie benzyny, nieefektywne mieszanie mieszanki paliwowej i niezgodność z nowoczesnymi rygorystycznymi wymaganiami środowiskowymi. W takich silnikach mieszanie mieszanki palnej zaczyna się w komorach gaźnika i kończy po drodze w kolektorze dolotowym.

Jednostki wtryskowe rozwijają się w szybkim tempie, a system wtrysku paliwa poprawia się z każdą generacją. Pierwsze wtryskiwacze miały „monowtrysk” z pojedynczą dyszą. W rzeczywistości była to modernizacja silników gaźnikowych. Z biegiem czasu w większości jednostek zaczęto stosować systemy z oddzielnymi dyszami dla każdego cylindra. Zastosowanie wtryskiwaczy w układzie dolotowym pozwoliło dokładniej kontrolować proporcje paliwa i powietrza w różnych trybach pracy jednostki, zmniejszyć zużycie paliwa, poprawić jakość mieszanki paliwowej, zwiększyć moc i przyjazność dla środowiska jednostek napędowych .

Nowoczesne wtryskiwacze montowane na jednostkach napędowych z systemem bezpośredniego wtrysku paliwa do cylindrów są w stanie wytworzyć kilka oddzielnych wtrysków paliwa w jednym cyklu. Pozwala to na dalszą poprawę jakości mieszanki paliwowej i osiągnięcie maksymalnego zwrotu energii z ilości zużytej benzyny. Oznacza to, że ekonomia i wydajność silników wzrosły jeszcze bardziej.

Jednostki Diesla - stosuj zasadę zapłonu mieszaniny oleju napędowego i powietrza po podgrzaniu z silnego sprężania. Jednocześnie w jednostkach wysokoprężnych nie stosuje się wymuszonych układów zapłonowych. Silniki te mają szereg zalet w porównaniu z silnikami benzynowymi, przede wszystkim oszczędność paliwa (do 20%) przy porównywalnej mocy. Paliwo jest zużywane mniej ze względu na wyższy stopień sprężania w cylindrach, co poprawia charakterystykę spalania i przenoszenie energii mieszanki paliwowej, a zatem do uzyskania tych samych wyników potrzeba mniej paliwa. Ponadto jednostki wysokoprężne nie wykorzystują przepustnic, co poprawia przepływ powietrza do jednostki napędowej, co dodatkowo zmniejsza zużycie paliwa. Silniki Diesla rozwijają większy moment obrotowy i przy niższych prędkościach wału korbowego.

Nie bez wad. Ze względu na zwiększone obciążenie ścianek cylindra projektanci musieli zastosować bardziej niezawodne materiały i zwiększyć gabaryty konstrukcji (zwiększona waga i zwiększone koszty produkcji). Ponadto praca agregatu wysokoprężnego jest głośna ze względu na charakterystykę zapłonu paliwa. A zwiększona masa części nie pozwala silnikowi rozwijać wysokich prędkości z taką samą prędkością jak benzyna, a maksymalna prędkość wału korbowego jest niższa niż w przypadku jednostek benzynowych.

Różnorodność silników spalinowych według projektu

Hybrydowy układ napędowy

Zalety łączenia wyrażają się w możliwości łączenia energii dwóch jednostek podczas przyspieszania, bądź też w zastosowaniu każdego typu silnika z osobna, w zależności od potrzeb. Na przykład podczas jazdy w korku miejskim może pracować tylko silnik elektryczny, oszczędzając olej napędowy. Podczas jazdy po drogach krajowych silnik spalinowy pracuje jako trwalsza, mocniejsza jednostka z dużą rezerwą mocy.

Jednocześnie specjalny akumulator do silników elektrycznych można ładować z generatora lub za pomocą systemu rekuperacji podczas hamowania, co oszczędza nie tylko paliwo, ale także energię elektryczną potrzebną do ładowania akumulatora.

Silnik z tłokiem obrotowym

Dzięki takiej konstrukcji silnik szybko rozpędza się, co zwiększa dynamikę auta. Ale wraz z rozwojem klasycznej konstrukcji silników spalinowych silnik Wankla zaczął tracić na znaczeniu z powodu ograniczeń konstrukcyjnych. Zasada ruchu tłoka nie pozwala na osiągnięcie wysokiego stopnia kompresji mieszanki paliwowej, co wyklucza stosowanie oleju napędowego. Niewielki zasób, złożoność konserwacji i napraw, a także słaba efektywność środowiskowa nie pozwalają producentom samochodów na rozwój tego obszaru.

Odmiany jednostek napędowych według układu

silniki rzędowe

Silnik rzędowy to najbardziej klasyczna wersja jednostki napędowej. W którym wszystkie tłoki i cylindry są ułożone w jednym rzędzie. Jednocześnie nowoczesne silniki o układzie rzędowym mogą pomieścić nie więcej niż sześć cylindrów. Ale to sześciocylindrowe silniki rzędowe mają najlepszą wydajność w równoważeniu drgań podczas pracy. Jedynym minusem jest znaczna długość silnika w stosunku do innych układów.

V-silniki

Silniki te pojawiły się w wyniku chęci projektantów zmniejszenia wymiarów silników i konieczności umieszczenia ponad sześciu tłoków w jednym bloku. W tych silnikach cylindry znajdują się w różnych płaszczyznach. Wizualnie układ cylindrów tworzy literę „V”, stąd nazwa. Kąt między dwoma rzędami nazywany jest kątem pochylenia i zmienia się w szerokim zakresie, dzieląc ten typ silnika na podgrupy.

Silniki bokserskie

Silniki Boxer otrzymały maksymalny kąt pochylenia 180 stopni. To pozwoliło projektantom zmniejszyć wysokość jednostki do minimalnego rozmiaru i rozłożyć obciążenie na wale korbowym, zwiększając jego zasoby.

Silniki VR

Jest to połączenie właściwości jednostek rzędowych i w kształcie litery V. Kąt pochylenia w takich silnikach sięga 15 stopni, co pozwala na zastosowanie jednej głowicy cylindrów z pojedynczym mechanizmem dystrybucji gazu.

Silniki W

Jedna z najpotężniejszych i „ekstremalnych” konstrukcji ICE. Mogą mieć trzy rzędy cylindrów o dużym kącie pochylenia lub dwa połączone bloki VR. Do tej pory rozpowszechniły się silniki na osiem i dwanaście cylindrów, ale konstrukcja pozwala na użycie większej liczby cylindrów.

Charakterystyka silnika spalinowego

Moc jednostki napędowej mierzona w KM. (lub kWh);

Maksymalny moment obrotowy wypracowany przez jednostkę napędową, mierzony w N/m;

Większość kierowców dzieli jednostki napędowe, tylko pod względem mocy. Ale ten podział nie jest do końca poprawny. Oczywiście 200-konna jednostka jest lepsza niż 100-konny silnik w ciężkim crossoverze. A do lekkiego miejskiego hatchbacka wystarczy silnik o mocy 100 koni mechanicznych. Ale są pewne niuanse.

Maksymalna moc podana w dokumentacji technicznej jest osiągana przy określonych prędkościach wału korbowego. Jednak jeżdżąc samochodem w warunkach miejskich, kierowca rzadko rozkręca silnik powyżej 2500 obr/min. Dlatego im większy jest czas pracy maszyny, tym zaangażowana jest tylko część potencjalnej mocy.

Ale często zdarzają się przypadki na drodze. Gdy konieczne jest gwałtowne zwiększenie prędkości podczas wyprzedzania lub w celu uniknięcia sytuacji awaryjnej. To maksymalny moment obrotowy, który wpływa na zdolność jednostki do szybkiego uzyskania wymaganej prędkości i mocy. Mówiąc prościej, moment obrotowy wpływa na dynamikę auta.

Warto zwrócić uwagę na niewielką różnicę między silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi. Silnik benzynowy wytwarza maksymalny moment obrotowy przy prędkościach wału korbowego od 3500 do 6000 obr/min, podczas gdy silniki wysokoprężne mogą osiągać maksymalne parametry przy niższych obrotach. Dlatego wydaje się wielu. Że jednostki diesla są mocniejsze i lepiej „ciągną”. Jednak większość najmocniejszych jednostek wykorzystuje paliwo benzynowe, ponieważ są one w stanie rozwinąć większą liczbę obrotów na minutę.

Aby dokładniej zrozumieć pojęcie momentu obrotowego, należy spojrzeć na jego jednostki miary: Newtony pomnożone przez metry. Innymi słowy, moment obrotowy określa siłę, z jaką tłok naciska na wał korbowy, który z kolei przenosi moc na skrzynię biegów, a ostatecznie na koła.

Możemy również wspomnieć o potężnej technice, w której maksymalny moment obrotowy można osiągnąć z prędkością 1500 na minutę. Zasadniczo są to traktory, potężne wywrotki i niektóre pojazdy terenowe z silnikiem Diesla. Oczywiście takie maszyny nie muszą rozkręcać silnika do maksymalnej prędkości.

Na podstawie dostarczonych informacji możemy stwierdzić, że moment obrotowy zależy od objętości jednostki napędowej, jej wymiarów, wymiarów części i ich wagi. Im cięższe są wszystkie te elementy, tym większy moment obrotowy panuje przy niskich obrotach. Jednostki wysokoprężne mają wyższy moment obrotowy i niższe prędkości wału korbowego (duża bezwładność ciężkiego wału korbowego i innych elementów nie pozwala na rozwój wysokich prędkości).

Moc silnika samochodu

Istnieje dobrze znana formuła charakteryzująca stosunek mocy do momentu obrotowego:

Moc = Moment obrotowy * RPM / 9549

W rezultacie otrzymujemy wartość mocy w kilowatach. Ale naturalnie, patrząc na charakterystykę samochodów, jesteśmy bardziej przyzwyczajeni do wskaźników w „KM”. Aby przeliczyć kilowaty na hp. należy pomnożyć otrzymaną wartość przez 1,36.

Wniosek

Co to jest silnik spalinowy (ICE)

Wszystkie silniki zamieniają część energii w pracę. Silniki są różne – elektryczne, hydrauliczne, termiczne itp., w zależności od tego, jaki rodzaj energii zamieniają na pracę. ICE jest silnikiem spalinowym, jest to silnik cieplny, w którym ciepło spalania paliwa w komorze roboczej zamieniane jest na pracę użyteczną wewnątrz silnika. Istnieją również silniki spalinowe – są to silniki odrzutowe samolotów, rakiety itp. w tych silnikach spalanie odbywa się na zewnątrz, dlatego nazywa się je silnikami o spalaniu zewnętrznym.

Ale prosty człowiek na ulicy częściej spotyka silnik samochodowy i rozumie go jako tłokowy silnik spalinowy. W tłokowym silniku spalinowym siła ciśnienia gazu powstająca podczas spalania paliwa w komorze roboczej działa na tłok, który porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym w cylindrze silnika i przenosi siłę na mechanizm korbowy, który zamienia ruch posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy wału korbowego . Ale to bardzo uproszczony widok silnika spalinowego. W rzeczywistości najbardziej złożone zjawiska fizyczne koncentrują się w silniku spalinowym, którego poznaniu poświęciło się wielu wybitnych naukowców. Aby silnik spalinowy mógł pracować, w jego cylindrach, zastępując się wzajemnie, zachodzą procesy takie jak doprowadzenie powietrza, wtrysk i atomizacja paliwa, jego mieszanie z powietrzem, zapłon powstałej mieszanki, propagacja płomienia i usuwanie spalin. Każdy proces zajmuje kilka tysięcznych sekundy. Dodajmy do tego procesy zachodzące w silnikach spalinowych: wymianę ciepła, przepływ gazów i cieczy, tarcie i zużycie, procesy chemiczne neutralizacji spalin, obciążenia mechaniczne i termiczne. Ta lista nie jest kompletna. A każdy z procesów musi być zorganizowany w najlepszy możliwy sposób. W końcu jakość procesów zachodzących w silniku spalinowym składa się na jakość samego silnika – jego moc, sprawność, hałas, toksyczność, niezawodność, koszt, wagę i wymiary.

Przeczytaj także

Silniki spalinowe są różne: benzyna, mieszanie itp. A to nie jest pełna lista! Jak widać, opcji silników spalinowych jest wiele, ale jeśli warto wspomnieć o klasyfikacji silników spalinowych, to do szczegółowego rozważenia całej objętości materiału potrzeba co najmniej 20-30 stron - dużo, prawda? A to tylko klasyfikacja...

Główny silnik spalinowy samochodu NIVA

Żadna dziedzina działalności nie jest nieporównywalna z tłokowymi silnikami spalinowymi pod względem skali, liczby osób zatrudnionych przy rozwoju, produkcji i eksploatacji. W krajach rozwiniętych działalność jednej czwartej ludności pracującej jest bezpośrednio lub pośrednio związana z budową silników tłokowych. Budowa silników, jako dziedzina wyłącznie naukowa, determinuje i stymuluje rozwój nauki i edukacji. Łączna moc tłokowych silników spalinowych stanowi 80 - 85% mocy wszystkich elektrowni w światowej energetyce. W transporcie drogowym, kolejowym, wodnym, rolnictwie, budownictwie, drobnej mechanizacji i wielu innych dziedzinach tłokowy silnik spalinowy jako źródło energii nie ma jeszcze odpowiedniej alternatywy. Sama tylko światowa produkcja silników samochodowych stale rośnie, przekraczając 60 milionów sztuk rocznie. Liczba małych silników produkowanych na świecie również przekracza dziesiątki milionów rocznie. Nawet w lotnictwie silniki tłokowe dominują pod względem całkowitej mocy, liczby modeli i modyfikacji oraz liczby silników zainstalowanych w samolotach. Na świecie eksploatowanych jest kilkaset tysięcy samolotów z tłokowymi silnikami spalinowymi (klasa biznesowa, sportowe, bezzałogowe itp.). W Stanach Zjednoczonych silniki tłokowe stanowią około 70% mocy wszystkich silników zainstalowanych w samolotach cywilnych.

Ale z biegiem czasu wszystko się zmienia i wkrótce zobaczymy i będziemy eksploatować zasadniczo różne typy silników, które będą miały wysokie osiągi, wysoką wydajność, prostą konstrukcję i, co najważniejsze, są przyjazne dla środowiska. Tak, zgadza się, główną wadą silnika spalinowego jest jego ekologiczność. Bez względu na to, jak udoskonalona zostanie praca silnika spalinowego, bez względu na to, jakie systemy zostaną wprowadzone, nadal ma to znaczący wpływ na nasze zdrowie. Tak, teraz możemy śmiało powiedzieć, że istniejąca technologia budowy silników odczuwa „sufit” - jest to stan, w którym ta lub inna technologia całkowicie wyczerpała swoje możliwości, całkowicie wyciśnięta, wszystko, co można było zrobić, zostało już zrobione i , z punktu widzenia ekologii w zasadzie NIC nie da się już zmienić w istniejących typach silników spalinowych. Pytanie brzmi: musisz całkowicie zmienić zasadę działania silnika, jego nośnika energii (produkty naftowe) na coś nowego, zasadniczo innego (). Ale niestety nie jest to kwestia jednego dnia czy nawet roku, potrzebne są dekady…

Do tej pory niejedno pokolenie naukowców i projektantów będzie eksplorować i ulepszać starą technologię, stopniowo zbliżając się do ściany, przez którą nie będzie już można przeskoczyć (fizycznie nie jest to możliwe). Silnik spalinowy przez bardzo długi czas da pracę tym, którzy go produkują, eksploatują, konserwują i sprzedają. Czemu? Wszystko jest bardzo proste, ale jednocześnie nie wszyscy rozumieją i akceptują tę prostą prawdę. Głównym powodem spowolnienia we wprowadzaniu fundamentalnie różnych technologii jest kapitalizm. Tak, bez względu na to, jak dziwnie to zabrzmi, ale to kapitalizm, system, który wydaje się być zainteresowany nowymi technologiami, hamuje rozwój ludzkości! Wszystko jest bardzo proste – trzeba zarobić. A co z tymi platformami wiertniczymi, rafineriami i dochodami?

ICE był wielokrotnie „zakopywany”. W różnych okresach zastępowano go silnikami elektrycznymi zasilanymi bateriami, wodorowymi ogniwami paliwowymi i wieloma innymi. ICE konsekwentnie wygrywa konkurs. I nawet problem wyczerpywania się rezerw ropy i gazu nie jest problemem silników spalinowych. Istnieje nieograniczone źródło paliwa do silników spalinowych. Według najnowszych danych ropa może się regenerować, a co to dla nas oznacza?

Charakterystyka ICE

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 zaworów itp. Dlatego do oceny pracy silnika przy różnych prędkościach stosuje się charakterystyki - zależność jego działania od trybów pracy. Charakterystyki są określane empirycznie na specjalnych stanowiskach, gdyż teoretycznie obliczane są tylko w przybliżeniu.

Z reguły w dokumentacji technicznej samochodu podano zewnętrzne charakterystyki prędkości obrotowej silnika (rysunek po lewej), które określają zależność mocy, momentu obrotowego i jednostkowego zużycia paliwa od liczby obrotów wału korbowego na pełnym biegu zapas paliwa. Dają wyobrażenie o maksymalnych osiągach silnika.

Osiągi silnika (uproszczone) zmieniają się z następujących powodów. Wraz ze wzrostem liczby obrotów wału korbowego moment obrotowy wzrasta ze względu na to, że do cylindrów dostaje się więcej paliwa. W przybliżeniu przy średnich prędkościach osiąga maksimum, a następnie zaczyna spadać. Wynika to z faktu, że wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wału korbowego istotną rolę zaczynają odgrywać siły bezwładności, siły tarcia, opór aerodynamiczny rur dolotowych, co pogarsza napełnianie cylindrów świeżym ładunkiem mieszanka paliwowo-powietrzna itp.

Gwałtowny wzrost momentu obrotowego silnika wskazuje na dobrą dynamikę przyspieszania samochodu ze względu na intensywny wzrost przyczepności na kołach. Im dłuższy moment osiąga maksimum i nie maleje, tym lepiej. Taki silnik jest bardziej przystosowany do zmieniających się warunków drogowych i rzadziej musi zmieniać biegi.

Moc rośnie wraz z momentem obrotowym, a nawet gdy zaczyna spadać, nadal rośnie ze względu na wzrost prędkości. Po osiągnięciu maksimum moc zaczyna spadać z tego samego powodu co moment obrotowy. Prędkości nieco wyższe niż moc maksymalna są ograniczone przez urządzenia sterujące, ponieważ w tym trybie znaczna część paliwa jest zużywana nie na użyteczną pracę, ale na pokonanie sił bezwładności i tarcia w silniku. Maksymalna moc określa maksymalną prędkość samochodu. W tym trybie auto nie rozpędza się a silnik pracuje tylko po to, aby pokonać siły oporu ruchu – opór powietrza, opór toczenia itp.

Wartość jednostkowego zużycia paliwa zmienia się również w zależności od prędkości obrotowej wału korbowego, co widać na charakterystyce. Jednostkowe zużycie paliwa powinno być jak najdłuższe zbliżone do minimum; wskazuje to na dobrą sprawność silnika. Minimalne jednostkowe zużycie z reguły osiągane jest tuż poniżej średniej prędkości, z jaką samochód jest eksploatowany głównie podczas jazdy po mieście.

Linia przerywana na powyższym wykresie pokazuje bardziej optymalne osiągi silnika.

(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 mechaniczną pracę użytkową.

Pomimo ogólnej zasady działania, obecnie istnieje duża liczba jednostek, które znacznie różnią się od siebie ze względu na szereg indywidualnych cech konstrukcyjnych. W tym artykule porozmawiamy o tym, czym są silniki spalinowe oraz jakie są ich główne cechy i różnice.

Przeczytaj w tym artykule

Rodzaje silników spalinowych

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

• wlot mieszanki paliwowo-powietrznej lub powietrza (w zależności od typu silnika spalinowego);
• kompresja mieszanki paliwa i powietrza;
• spalanie wsadu paliwa i skok mocy;
• uwolnienie z komory spalania spalin;

Na tej zasadzie działają zarówno benzynowe, jak i wysokoprężne silniki tłokowe, które są szeroko stosowane w samochodach i innych urządzeniach. Warto również wspomnieć, w którym paliwo gazowe jest spalane podobnie jak olej napędowy czy benzyna.

Jednostki napędowe benzynowe

Taki układ zasilania, a zwłaszcza wtrysk rozproszony, pozwala na zwiększenie mocy silnika, przy jednoczesnej oszczędności paliwa i zmniejszeniu toksyczności spalin. Jest to możliwe dzięki precyzyjnemu dozowaniu podawanego paliwa pod kontrolą (elektroniczny system zarządzania silnikiem).

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

Takie rozwiązanie pozwala bezpośrednio dostarczać paliwo, a samo zasilanie podzielone jest na kilka etapów (dotryski). Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie najbardziej wydajnego i pełnego spalania wsadu paliwa, silnik uzyskuje możliwość pracy na ubogiej mieszance (np. silniki z rodziny GDI), spada zużycie paliwa, zmniejsza się toksyczność spalin, itp.

Silniki Diesla

Działa na oleju napędowym, a także znacznie różni się od benzyny. Główną różnicą jest brak iskrowego układu zapłonowego. Zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku wysokoprężnym pochodzi z kompresji.

Mówiąc najprościej, w cylindrach sprężane jest powietrze, co bardzo się nagrzewa. W ostatniej chwili następuje wtrysk bezpośrednio do komory spalania, po czym podgrzana i mocno sprężona mieszanina samoczynnie się zapala.

Jeśli porównamy silniki spalinowe diesla i benzynowe, olej napędowy charakteryzuje się wyższą sprawnością, lepszą sprawnością i maksimum, które jest dostępne przy niskich prędkościach. Biorąc pod uwagę fakt, że silniki wysokoprężne rozwijają większą przyczepność przy niższych obrotach wału korbowego, w praktyce takiego silnika nie trzeba „obracać” na starcie, można też liczyć na pewny odbiór od samego dołu.

Jednak na liście wad takich jednostek można wyróżnić, a także większą wagę i niższe prędkości w trybie maksymalnej prędkości. Faktem jest, że silnik wysokoprężny jest początkowo „niskoobrotowy” i ma niższą prędkość obrotową w porównaniu z benzynowymi silnikami spalinowymi.

Diesle mają również większą masę, ponieważ cechy zapłonu samoczynnego implikują większe obciążenia wszystkich elementów takiego zespołu. Innymi słowy, części w silniku wysokoprężnym są mocniejsze i cięższe. Również silniki wysokoprężne są głośniejsze ze względu na proces zapłonu i spalania oleju napędowego.

silnik rotacyjny

Silnik Wankla (silnik z tłokami obrotowymi) jest zasadniczo inną elektrownią. W takim silniku spalinowym zwykłe tłoki poruszające się w cylindrze są po prostu nieobecne. Głównym elementem silnika obrotowego jest wirnik.

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

Zalety to kompaktowość, duża moc przy niewielkiej objętości roboczej, a także możliwość szybkiego rozkręcania się do dużych prędkości. W rezultacie samochody z takim silnikiem spalinowym mają doskonałe właściwości przyspieszenia.

Jeśli mówimy o minusach, warto podkreślić zauważalnie zmniejszony zasób w porównaniu do jednostek tłokowych, a także wysokie zużycie paliwa. Ponadto silnik obrotowy charakteryzuje się zwiększoną toksycznością, to znaczy nie do końca pasuje do nowoczesnych standardów środowiskowych.

silnik hybrydowy

W niektórych silnikach spalinowych, aby uzyskać niezbędną moc, stosuje się go w połączeniu z turbosprężarką, podczas gdy w innych o dokładnie takiej samej pojemności skokowej i układzie takie rozwiązania nie są dostępne.

Z tego powodu dla obiektywnej oceny osiągów konkretnego silnika przy różnych prędkościach, a nie na wale korbowym, ale na kołach, konieczne jest wykonanie specjalnych kompleksowych pomiarów na hamowni.

Przeczytaj także

Poprawa konstrukcji silnika tłokowego, rezygnacja z wału korbowego: silnik bez korbowodu, a także silnik bez wału korbowego. Cechy i perspektywy.