1. Bilans cieplny silnika spalinowego o ZI i o ZS oraz udziały procentowe ciepła w bilansie

rodzaj silnika Qe Qch Qw+Qns Qot

ZI

24 -

28

30 -

32

36 - 40

8

ZS

32 -

38

25-

28

27- 30

10

2. Średnie ciśnienie indykowane , średnie ciśnienie użyteczne i ich związek, sposoby

wyznaczania oraz orientacyjne wartości dla S o ZI i S o ZS
Średnie ciśnienie indykowane p

i

– jest to takie zastępcze (obliczeniowe) stałe ciśnienie w

cylindrze, przy którym praca wykonywana przez czynnik w ciągu jednego obiegu równa się
pracy indykowanej. Jeżeli pole wykresu zastąpimy równoważnym mu polem prostokąta o
podstawie równej skokowi tłoka w obranej podziałce wykresu to wysokość tego prostokąta
przedstawiać będzie średnie ciśnienie indykowane.
Przeciętne wartości pe dla warunków znamionowych:

P

i

= 0,8 – 1,3 [MPa] 4sów ZI

P

i

= 0,65 – 0,9 [MPa] 4sów ZS gdzie: c podziałka ciśnienia indykowanego

P

i

= 0,35 – 0,75 [MPa] 2sów ZS l

w

– długość wykresu równa skokowi tłoka

P

i

= 0,8 – 2 [MPa] doładowany ZS F

w

– pole pracy na wyk., w [mm]

Średnie ciśnienie użyteczne p

e

– jest to takie zastępcze (obliczeniowe) stałe ciśnienie w

cylindrze, przy którym praca wykonana przez czynnik równa się pracy użytecznej.

Przeciętne wartości pe dla warunków znamionowych:
p

e

=0,65 – 1,1 [MPa] => 4sów ZI

p

e

=0,55 – 0,75 [MPa] => 4sów ZS

p

e

=0,3 – 0,65 [MPa] => 2sów ZS

p

e

=0,7 – 1,8 [MPa] => doładowany ZS

3. Sprawność ogólna silnika, jednostkowe zużycie paliwa i ich związek oraz zakresy wartości dla

S o ZI i S o ZS
Sprawność ogólna (efektywna η

e

) – jest to stosunek liczby ciepła użytecznego Q

e

do ilości

ciepła doprowadzonego do czynnika w rzeczywistym obiegu pracy Q

d

.

η

e

= η

i

* η

m

; η

e

=η

t

*η

i

*η

m

;

Jednostkowe zużycie paliwa: określa ilość zużytego przez silnik paliwa w jednostce czasu

przypadającej na jednostkę mocy.

η

i

– sprawność indykowana

η

m

– sprawność mechaniczna Wu – wartość opałowa

Ge – sekundowe zużycie paliwa N

e

– moc użyteczna [kW]

g

e

– jednostkowe zużycie paliwa

4. 1 postać równania mocy silnika

ść

ę ść

ś ś ż

T – liczba sówów
Równanie Ne określa średnią moc w ustalonych warunkach pracy. Moc chwilowa, odnosząca
się do przedziału czasu krótszego od jego jednego obiegu, przyjmuje (podobne jak chwilowa
wartości ciśnienia w cylindrze) wartości zmienne w czasie.
Wówczas wzór na moc użyteczną dla silników 4sówowych przyjmuje postać:

dla 2suwów Ne= „to samo”/60

5. 2 postać równania mocy silnika

T – liczba suwów

6. Współczynniki napełniania η

v

jego zależność od prędkości obrotowej oraz zakresy wartości

dla silnika o ZI i S o ZS
Jeżeli współczynnik napełniania η

V

dotyczy S wolno ssącego to ciśnienie i temperatura

ładunku będą równe ciśnieniu i temperaturze otoczenia, jeśli S doładowanego to ciśnienie i
temperatura ładunku przed zaworem wlotowym odpowiada parametrom czynnika
dostarczanego przez sprężarkę za chłodnicą powietrza. Zmniejszeniu η

V

sprzyja podgrzewani

świeżego ładunku od ścianek komory spalania i cylindra oraz od reszty spalin pozostałych z
poprzedniego cyklu. Na η

V

bezpośredni wpływ

wywiera prędkość obrotowa silnika, gdyż

wszystkie opory przepływu ładunku są proporcjonalne do kwadratu prędkości przepływu.

0,6 – 0,85 => S o ZI

0,75 – 0,9 => S o ZS

7. Stała stechiometryczna paliwa, współczynniki nadmiaru powietrza oraz jego zakresy wartości

dla silnika o ZI i S o ZS
Współczynnik nadmiaru powietrza λ to stosunek ilości powietrza dostarczanego do cylindra
podczas jednego obiegu do ilości powierza teoretycznie potrzebnego do całkowitego spalenia
dawki paliwa, zawartego w mieszaninie palnej. Można go również określić jako stosunek
ilości powietrza L doprowadzonego do spalenia jednostkowej masy paliwa do teoretycznej
ilości powietrza L

t

potrzebnej do spalenia tej dawki.

λ = 1,4 – 1,8 wtrysk bezpośredni 1,7- 2,2 silnik doładowany

8. Pojęcie mieszanek: stechiometrycznej, ubogiej i bogatej. Zakres polności mieszanki

jednorodnej w silniku o ZI

Lambda

Rodzaj
mieszanki

Emisja
CO

Emisja
HC

Emisja
NOX

λ=1

Mieszanka

niska

niska

niska

stechiometryczna

λ>1

Mieszanka

niska

niska

wysoka

uboga

λ<1

Mieszanka

wysoka wysoka niska

bogata

λ=1 liść powietrz powietrza potrzebna do spalenia całej dawki paliwa
λ>1 ilość powietrza zbyt duża do spalenia całego paliwa (powietrze zostaje)
λ<1 ilość powietrza zbyt mała do przeprowadzenia całkowitego spalania (zostaje paliwo)

9. Proces spalania w silnikach o ZI (objaśnij na wykresie indykatorowym)

Vs- objętość skokowa do spalenia 1kg paliwa
Vo – objętość komory spalania 1-2 =>sów dolotu
- => izobara

2-3 =>sów sprężania

I => izochora

3-4 => sów pracy

„hiper” => izentropa

4-1 =>sów wylotu

10. Proces spalania w S o ZS (objaśnij na wykresie indykatorowym)

Vs- objętość skokowa do spalenia 1kg paliwa
Vo – objętość komory spalania 1-2 =>sów dolotu
- => izobara

2-3 =>sów sprężania

I => izochora

3-4 => sów pracy

„hiper” => izentropa

4-1 =>sów wylotu

11. Spalanie stukowe w S o ZI. Wpływ czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na

skłonności do występowania spalania stukowego
Spalanie stukowe: spowodowane jest zbyt dużym stopniem sprężania w stosunku do liczby
oktanowej zużytego paliwa. Spalanie stukowe wywołane rozprężającą się w komorze spalania
częścią palącej się mieszaniny palnej, która podgrzewa i spręża jeszcze nie zapaloną pozostałą
mieszankę. Po przekroczeniu pewnej granicy ciśnienia, temperatury pozostała nie spalona
mieszanka spala się gwałtownie powodując znaczne wahania ciśnienia w komorze spalania i
powstanie dźwięku stuku. Wpływ na spalanie stukowe na: dobór odpowiedniego stopnia
sprężania, ilość oktanów w paliwie, dobrze zaprojektowana komora spalania(materiał
głowicy, umieszczenie świec, obciążenie silnika)

12. Wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na wykres indykatorowy silnika spalinowego.

Zbyt wczesny zapłon – zapłon powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia w czasie kiedy tłok jest
jeszcze znacznie oddalony od górnego maksymalnego położenia. Powoduje to znaczne
obciążenie układu korbowego.
Zbyt późny – zapłon powoduje przesunięcie spalania na sów rozprężania, konsekwencją tego
jest znaczne pogorszenie się sprawności ogólnej silnika spalinowego a ponad to grozi
przegrzaniem.

13. Liczba oktanów paliwa LO: definicja, metody wyznaczania

Liczba oktanowa paliwa: to cecha benzyny do S o ZI i jej odporność na spalanie stukowe.
Wartość LO określa się w silniku wzorcowym, porównując badane paliwo z paliwem

wzorcowym będącym mieszaniną dwóch węglowodorów: izooktanu C

9

H

18

(LO=100); heptanu

C

7

H

16

(LO=0)

14. Liczba cetanowa paliwa LC: definicja, metody wyznaczania

Liczba cetanowa paliwa: jest to właściwość oleju napędowego do samozapłonu. LC paliwa
określa się porównując własności procesu spalania silnika wzorcowego olejem badanym oraz
olejem wzorcowym. W skład oleju wzorcowego wchodzą dwa węglowodory: Cetan C

16

H

34

(LC=100) i metylonaftan C

11

H

24

(LC=0). Oceną wartości LC może być również przeprowadzona

metodami fizykochemicznymi np. określenie gęstości i lotności paliwa.

15. Komory spalania S o ZI: szkic, nazwy, cechy

a)Wanienka owalna; b)wanienka trójkątna; c)klinowa prosta; d)klinowa w cylindrze;
e) pół kulista klasyczna; f) komora we dnie tłoka.
Komora wanienkowa: najprostsze rozwiązanie komory mieszczącej się głowicy silnika;
Komora trójkątna: zapewnia intensywniejsze zawirowanie mieszanki w płaszczyźnie
poziomej oraz zapewnia mniejsze zagłębienie świecy w głowicy. Komora klinowa: ma
płaszczyzny ograniczające nachylenie względem siebie pod kątem ok. 20-30° świeca bardzo
pochylona. Komora pół kolista: ma kształt najbliższy teoretycznemu ideałowi mieszczą
stosunkowo duże zawory (duża sprawność napędowa

)umieszczenie świecy w środku

(jednakowy płomień we wszystkich kierunkach) korzystny stosunek powierzchni ścian
komory do jej objętości.

16. Komory spalania S o ZC: szkic, nazwy, cechy’

a)Płaska otwarta; b) toroidalna; c)Kulista ½ otwarta; d) stożkowa ½ otwarta; e)systemu M
Wspólną cechą tych komór jest ukształtowanie, aby napływające w suwie sprężone
powietrze uległo solidnemu zawirowaniu.- Prędkość obrotowa do 2400[obr/min];
- symetryczna budowa głowicy; -małe zużycie paliwa; -wysoka sprawność; - wysokie ciśnienie
– duża wrażliwość na zmianę obrotów; -
a) komora wstępna; b)komora wirowa; Komora wirowa- małe ciśnienie max(lżejsze części)
- tańsze wtryskiwacz; -mała wrażliwość na obroty; - większe zużycie paliwa niż wtrysk
bezpośredni;- świeca zapłonowa do rozruchu. Komora wirowa: -Lepsze wykorzystanie
powietrza; - 12-15[MPa]; -nie wrażliwość na słabsze paliwo (miętka praca); - duże średnice
zaworów; - duże zużycie paliwa; -trudnyrozruch.

17. Regulator prędkości obrotowej: jedno, dwu i wielo zakresowy

Regulatory jedno zakresowe: Są stosowane w S o ZI i ZS w przypadku gdy napędzają one
odbiorniki mocy wymagające stałej prędkości obr. Nie zależnie od stopnia obciążenia. Zakres
działania takiego regulatora nie może być zmienny podczas pracy silnika.
Regulatory dwu zakresowe: stosowane w S o ZS wyposażonych w sekwęcyne pompy
wtryskowe. Utrzymywanie ich jest utrzymywanie stałej prędkości. Obrotowej silnika nabiegu
jałowym i niedopuszczanie do rozbiegania się silnika. Regulator taki spełnia role regulatora
biegu jałowego i ogranicznika prędkości obrotowej. Między tymi zakresami kierowca może
bezpośrednio oddziaływać na element sterujący wydatkiem pompy wtryskowej.
Regulatory wielo zakresowe: stosowane się niezależnie od systemu zasilania i zapłony silnika
w pojazdach wolnobieżnych i rozpogadzających znacznym nadmiarem mocy silnika, który w
przypadku nagłego zmniejszenia oporu może spowodować gwałtowne zwiększenie prędkości
jazdy. Regulator wielo zakresowy jest w zasadzie regulatorem jedno zakresowym, który może
być jednak podczas pracy silnika dowolnie nastawnym, od prędkości obrotowej biegu

18. Doładowanie silników, jego system oraz zakresy doładowania

Są trzy zasadnicze systemy doładowania silników:
- sprężarka napędzana mechanicznie (turbo sprężarka)

19. Podstawowe parametry charakteryzujące doładowanie silników.

Sprężarka: stosunek ciśnienia za sprężarką p

d

do ciśnienia na wlocie do niej p

o

Stopień wzrostu gęstości ładunków będących stosunkiem gęstości ładunku za sprężarką ρ

d

do gęstości przed sprężarką ρ

o

20. Wskaźniki porównawcze silników.

Średnie ciśnienie użyteczne i indykowane

;

Sprawność silnika lub jednostkowe zużycie paliwa:

;

Średnia prędkość tłoka

;

Objętościowy wskaźnik mocy -

Tłokowy wskaźnik mocy -

Jednostkowa masa silnika -

Objętościowy wskaźnik masy -

21. Zależność między momentem obrotowym i mocą silnika spalinowego

Mom. Obrotowy silnika jest to średnia wartość mom. obr. Działającego działającego w ciągu
całego obiegu, przenoszonego z wału korbowego silnika do odbiornika. Znając moc użyteczną
silnika oraz jego pęd, obr. Można obliczyć średni użyteczny moment obliczyć z

22. Charakterystyka prędkościowa S o ZI i o ZS – charakterystyka pełnej mocy, częściowa

regulatorowa dla regulatora jednozakresowego, dwuzakresowego i wielo zakresowego
Przedstawia zależność mocy użytecznej (M

o

; p

e

) i jednostkowego zużycia paliw od prędkości

obrotowej wału silnika przy stałym otwarciu przepustnicy lub elementu regulującego
dawkowanie paliwa przez pompę wtryskową. Niekiedy na wykresie charakterystyki nanosi się
ponadto krzywe natężenia zużycia paliwa G

e

, temperatury spalin.

23. Charakterystyki regulacyjne S o ZI i o ZS. Optymalny kąt wyprzedzenia zapłonu (wtrysku)

Przedstawia zależność mocy użytecznej (ewentualnie mom. obrotowego lub średniego
ciśnienia użytecznego) i jednostkowego zużycia paliwa od kąta wyprzedzenia zapłony
(wtrysku) przy stałej prędkości obrotowej, stałej regulacji układu zasilania oraz stałym
dawkowaniu paliwa albo meszanki.

24. Charakterystyki obciążeniowe S o ZI i o ZS – punkty charakterystyczne i wartości

współczynników nadmiaru powietrza w punktach charakterystycznych
Charakterystyka obciążeniowa przedstawia zależność sekundowego oraz jednostkowego
zużycia paliwa od momentu obrotowego silnika, średniego ciśnienia użytecznego lub jego
mocy użytecznej przy stałej prędkości obrotowej. Charakterystyki obciążeniowe silników
spalinowych sporządza się dla wartości prędkości obrotowych, obejmujących cały zakres
pracy silnika. Zazwyczaj obiera się 10-12 punktów pomiarowych.

25. Charakterystyka ogólna (warstwicowa)

Sporządza się ją w układzie współ: mom. obr. M

o

lub średnie ciśnienie użyteczne p

e

i

prędkości obrotowej n. Za jego pomocą można określić jednostkowe zużycie paliwa dla
dowolnych warunków pracy silnika. Jest ona wygodna przy obliczeniach trakcyjnych w
których wyjściem jest moment obrotowy silnika. Charakterystyki ogólne określane dla tego
silnika przy różnych regulacjach układów: zapłonowe i zasilania stanowią kryterium doboru
ogólnych nastawów regulacyjnych. Na ich podstawie ustala się fabryczne zalecenia
regulacyjne

26. Elastyczność silnika spalinowego: definicje, zakresy wartości dla S o ZI i S o ZS

Zdolność przystosowania się silnika do zmiany obciążenia nazywa się elastycznością
silnika. Elastyczność silnika ma istotny wpływ na własności trakcyjne pojazdów
samochodowych. Im silnik jest bardziej elastyczny, tym większą wykazuje zdolność do
przyspieszenia, do pokonywania wzniesień itp. Miarą elastyczności silnika są wskaźniki
elastyczności: momentu, prędkości i całkowity.

Mmax - największy moment obrotowy silnika,
MN - moment obrotowy odpowiadający największej mocy.
eM => 1,10 - 1,30 S z ZI
eM => 1,05 - 1,15 S z ZS

27. Dobór wymiarów głównych silnika D i S, ich stosunek, pojęcia szybkoobrotowości i

szybkobieżności silnika spalinowego
W celu obliczenia wymiarów głównych należy założyć stosunek skoku tłoka do średnicy

cylindra

rzędowy ZI => (0,7-1,1); rzędowy ZS =>(0,95-1,15)

Stosunek k decyduje o wysokości i długości silnika, o jego ciężarze oraz średniej prędkości
tłoka. Im silnik jest bardziej: szybkoobrotowy, wysilony tym prędkość obrotowa, moment
max, jest większa i silnik jest mniej elastyczny.

28. Kinematyka układu korbowego: przemieszczenie prędkości i przyspieszenie tłoka (wzory)

Przemieszczenie tłoka:

Prędkość tłoka:

Przyspieszenie tłoka:

29. Rozkład sił w mechanizmie korbowym wraz z siłami bezwładności(wzory)

57 strona z materiałów

30. Wyjaśnij powstawanie momentu obrotowego w silniku spalinowym

Moment obrotowy silnika jest to średnia wartość momentu obrotowego działającego w
ciągu całego obiegu przenoszonego z wału korbowego silnika do odbiornika. Znając moc
użyteczną silnika i jego prędkość obrotową można policzyć średni użyteczny moment.

31. Wyrównoważenie zewnętrzne i wewnętrzne oraz warunki wyrównoważenia silnika

spalinowego

Występujące podczas pracy silnika siły bezwładności mas w ruchu posuwisto zwrotnym i
obrotowym mogą być przenoszone na punkty oparcia silnika. W silnikach wielo cylindrowych
mogą być one także przyczyna występowania momentów o stałej płaszczyźnie działania lub
momentów wirujących. W punktach podparcia silnika występują w skutek działania tych
momentów zmienne co do wartości i kierunku siły reakcji. Silnik news wyrównoważony, jeżeli
na jego punkty podparcia nie są przenoszone żadne siły poza siłą ciężkości momentem poza
momentem reakcyjnym równym momentowi obrotowemu, leczo o przeciwny znaku.
Warunek wyrównoważenia statycznego jest spełniony, gdy Suna geometryczna się

odśrodkowych jest równa 0.

Oznacza to, że wielobok sił odśrodkowych

danego układu korbowego musi się zamykać. Warunek wyrównoważenia dynamicznego jest
gdy poza wyrównoważeniem statycznym suma momentów sił odśrodkowych określonych
względem dowolnego punktu leżącego na osi obrotowej wału, była równa 0.

. Wielobok wektorów tych momentów musi tworzyć figurę zamkniętą.

32. Wyrównoważenie silnika jednocylindrowego 4suwowego

W silnikach jedno cylindrowych można uzyskać wyrównoważenie sił bezwładności
pierwszego i drugiego rzędu (P

1

; P

2

) za pomocą układów dodatkowych mas wirujących

zwanych układem Taylora – Lanchestera. Siły te można zrównoważyć całkowicie stosując
układ wirujących ciężarów spełniających następujące warunki: Osie widma przecinają Si
równolegle do osi wału korbowego; symetryczne względem niej położenie – płaszczyzna, w
której wirują przeciw ciężary przeprowadzone przez oś cylindra – przeciwciężary
równoważące siły bezwładności jednego rodzaju obracają się w przeciwnych kierunkach –
prędkość obrotowa przeciw ciężarów równoważących sił bezwładności pierwszego rzędu jest
równa prędkości obrotowej wału korbowego – prędkość obrotowa przeciwciężarów
równoważących siły bezwładności drugiego rzędu jest dwukrotnie większa od prędkości
obrotowej wału korbowego – gdy tłok znajduje się górnym położeniu maksymalnym czyli gdy
x = 0, przeciwciężary znajdują się w położeniu przeciwległym przy czym kąt ich obrotu jest
liczony od tego właśnie położenia

33. Wyrównoważenie silnika czterocylindrowego 4suwowego

W celu uproszczenia konstrukcji silnika można wykorzystać wał korbowy jako jeden z wałów
wyrównawczych, umieszczając na jego skrajnych ramionach przeciw ciężary. Oś pozostałego
wału wyrównoważającego powinna leżeć w płaszczyźnie prostopadłej do wyznaczonej przez
osie cylindrów i przechodzące przez oś wału korbowego gdyż tylko w taki przypadku
składowe poziome sił odśrodkowych przeciwciężarów redukują się nie wywołując momentu
o wektorze równoległym do osi wału korbowego. W realizowanych konstrukcjach ten ostatni
warunek niekiedy nie jest ściśle spełniony ze względów konstrukcyjnych. Przy nie wielkim
przesunięciu osi wału równoważącego (zwykle w stronę głowicy) przyjęcie przez podpory
silnika reakcji wynikających z powstającego w ten sposób momentu nie powoduje większych
trudności. Z tego samego powodu przy stosowaniu dwóch wałów zrównoważających nie
zawsze spełnione są sciśle wymagania dotyczące symetrycznego ich umieszczenia względem
wału korbowego.

34. Koło zamachowe: zadania i kryteria doboru.

Koło zamachowe stosuje się w celu wyrównoważenia zmiennego momentu obrotowego
silnika. Materiały: żeliwo sferoidalne, żeliwo szare ZI 250, 300. Wielkość i kształt określa się
na podstawie wartości mom. bezwładności