STRONA GŁÓWNA

    GALERIA

    TECHNIKA

    MOJE PROJEKTY

    LINKI

    O MNIE








   www.CAR.za.pl
   made by Petros



Działanie silnika spalinowego dla początkujących




W tym artykule postaram się przybliżyć działanie jednego z najlepszych wynalazków ludzkości: Silnika spalinowego. Omówię tu tylko działanie silników w obiegu Otta czterosuwowego (prawie wszystkie silniki w samochodach). Silnik spalinowy inaczej nazywany silnikiem wewnętrznego spalania ma za zadanie zmieniać energię chemiczną (zawartą w benzynie) na energie mechaniczną (ruch), staje się to dzięki spalaniu benzyny wewnątrz silnika. Działanie (obieg) silnika czterosuwowego podzielone jest na cztery etapy (suwy) stąd jego skomplikowana nazwa. Każdy suw ma swoją nazwę, są to: suw ssania, sprężania, pracy i wydechu.
Aby zrozumieć filozofię działania silnika czterosuwowego najpierw należy poznać podstawowe elementy jego budowy.

Na początku warto podkreślić, że jednym z ważniejszych parametrów silnika jest ilość cylindrów, czyli ilość komór spalania silnika. Silniki motocyklowe mają tyko jeden cylinder a samochody sportowe mogą ich mieć nawet 12! Na rysunku poniżej znajduje się uproszczony przekrój silnika CZTEROCYLINDROWEGO, ponieważ posiada on 4 komory spalania, 4 tłoki i 4 świece zapłonowe



Cylinder - jest to podstawowy element silnika spalinowego, za cylinder można po prostu uznać tą 'dziurę' (tuleję) w silniku, w której porusza się tłok oraz która znajduje się bezpośrednio w kadłubie silnika. W cylindrze zachodzi proces spalanie benzyny.
Tłok - jest to element silnika, który wykonuje ruch posuwisto zwrotny (najpierw idzie do góry potem na dół, do góry i na dół itd...) w cylindrze. Jego zadaniem jest pod wpływem wybuchu benzyny odebrać część jego energii i wykonać ruch w dół, co daje energię mechaniczną. Tłok odpowiada też za inne procesy w silniku, ale o tym dokładniej w działaniu silnika.
Korbowód - jest to element łączący tłok z wałem korbowym (przez 2 ruchome miejsca z panewkami)
Wał korbowy - jest to pewnego rodzaju korbka, która jest napędzana tłokiem i korbowodem. Tłok porusza się ruchem posuwisto zwrotnym a wał korbowy umożliwia zamianę tego ruchu na zwykły ruch obrotowy osi. Wał karbowy ma tyle wykorbień ile silnik ma cylindrów.
Koło zamachowe - jest przymocowane bezpośrednio na wale korbowym, jego zadaniem jest wyrównanie pracy silnika przez "przechowywanie jego energii".
Świeca zapłonowa - w górnej części silnika w komorze spalania, dzięki wysokiemu napięciu w odpowiednim momencie zapala benzynę iskrą elektryczną.
Kanał dolotowy wylotowy (kolektory) - są to 2 kanały w każdym z cylindrów, którymi do silnika dostaje się paliwo z powietrzem (dolotowy) oraz dzięki którym spaliny opuszczają silnik (wylotowy).
Wałek rozrządu, zawory - mechanizm w głowicy silnika (górna część) odpowiedzialny za otwieranie i zamykanie kanałów dolotowych silnika. Kanały te muszą być otwierane w odpowiednich momentach. Wałek rozrządu (dług rurka) "popycha" zawory (grzybki nad tłokiem), które otwierają kanały.


Ponadto silnik spalinowy podzielony jest na 3 segmenty główne
Kadłub - główna część silnika, w której umieszczone są cylindry oraz do której mocowane są wszystkie inne elementy silnika.
Głowica - znajduje się nad kadłubem, zamyka od góry cylindry i komory spalania, w głowicy znajdują się kanały dolotowe oraz mechanizm rozrządu (wałek rozrządu + zawory)
Miska olejowa - dolna część silnika, w której częściowo znajduje się wał korbowy, jak nazwa mówi znajduje się tam też olej silnikowy.


Opis działania:

Praca silnika jak już pisałem jest podzielona na 4 suwy, które pokazane są na poniższym rysunku:


Są to odpowiednio suwy: ssania, sprężania, pracy i wydechu. Warto podkreślić, że każdy z suwów (tylko teoretycznie) trwa 1 całego cyklu pracy silnika. Cały cykl pracy silnika wynosi 2 obroty wału korbowego, więc jego obrót o 720 stopni, więc jeden suw = 720 : 4 = 180 stopni, a więc każdy suw odpowiada połowie obrotu wału korbowego, czyli pojedynczemu ruchowi tłoka w dół lub w górę.
I. Ssanie - suw ten następuje na samym początku cyklu pracy silnika. Podczas tego suwu tłok porusza się w dół a mechanizm różnicowy otwiera kanał dolotowy silnika. Kiedy tłok wykonuje ruch w dół zwiększa się objętość komory spalania a ciśnienie w niej zmniejsza się (powstaje podciśnienie), to tak jak by zasysać powietrze strzykawką. Po tym suwie tłok znajduje się 'na dole' (ZW dla wtajemniczonych;) ) a w komorze spalania znajduje się powietrze wymieszane z benzyną, które zostało tam zassane do szczelnej komory spalania tak jak w przypadku strzykawki. Silnik wykonał pół obrotu wału korbowego (180 stopni).
II. Sprężanie - Po suwie ssania następuje suw sprężania, podczas którego tłok przemieszcza się do góry, a wszystkie zawory są zamknięte. W komorze spalania znajduje się jeszcze powietrze z benzyną, które teraz zostaje sprężane. Ten suw jest przeciwieństwem poprzedniego, ponieważ powstaje nadciśnienie (masa powietrza jest taka sama, lecz zmniejszyła się jego objętość). To tak jak ze strzykawką, w której jest powietrze i zatkana 'dziurka wylotowa' i naciskamy na tłoczek, który minimalnie przesuwa się. Silniki są silniejsze, więc tłok całkowicie spręża powietrze i znajduje się 'całkiem u góry' (ZZ), przez co dochodzi do 10krotnego zmniejszenia objętości powietrza z benzyną. Po tym suwie tłok znajduje się 'u góry' a ilość powietrza w komorze spalania jest taka sama jak przed jego rozpoczęciem. Silnik wykonał jeden obrót wału korbowego (360 stopni).
III. Praca - najważniejszy suw pracy silnika, ponieważ tylko podczas tego suwu silnik tak naprawdę uzyskuje energię, energia powstała podczas tego suwu umożliwia wykonanie innych suwów oraz ruch samochodu. Polega on na zapaleniu przez świece zapłonową sprężonej mieszanki benzyny z powietrzem, co powoduje jej wybuch. Wybuch paliwa polega na gwałtownym zwiększeniu objętości powietrza, które popycha tłok w dół. I właśnie w tym momencie powstaje energia mechaniczna (ruch tłoka). Na podobnej zasadzie działały chyba kiedyś armaty tylko że tłok nie ma za zadanie opuścić silnika:) tak jak w przypadku kuli armatniej. Podczas tego suwu wszystkie zawory są oczywiście zamknięte! Po tym suwie tłok znajduje się 'na dole' a komorze spalania znajdują się spaliny. Silnik wykonał półtora obrotu wału korbowego (540 stopni)
IV. Wydech - ostatni suw, który ma za zadanie pozbyć się z komory spalania spalin powstałych po spalaniu benzyny. Podczas tego suwu tłok przesuwa się w górę a zawór wylotowy jest otwarty. Tłok wypycha spaliny prosto do otwartego kanału wylotowego i rury wydechowej. Podobnie jak w przypadku strzykawki napełnionej powietrzem, lecz teraz bez zatykania 'dziurki wylotowej'. Po tym suwie tłok znajduje się 'u góry' a komara spalania jest pusta, czyli może nastąpić ponownie sów ssania itd... Silnik wykonał dwa obroty wału korbowego (720 stopni).

Cały ten cykl powtarza się nawet 3000 razy na minutę w silnikach samochodowych, ważne też jest, że każdy taki cykl odbywa się w każdym z cylindrów. Jeśli silnik ma 4 cylindry w pierwszym może być sów pracy, w jednym wydechy, w jednym sprężania a w czwartym ssania. Czyli w silniku 4 cylindrowym jednocześnie zachodzą wszystkie suwy, lecz w innych cylindrach, co daje spokojną i równą pracę silnika.


UWAGA!! Tekst ten jest w całości napisany przez Petrosa (autora strony) i zabrania się jego kopiowania bez zgody. Autor nie zapewnia gwarancji, że tekst nie zawiera błędów rzeczowych:)

Zdjęcia pochodzą ze strony internetowej:
http://www.interklasa.pl/
http://www.bmw.de/
oraz z tygodnika "Świat Wiedzy"