Rodzaje silników

wady i zalety

Marcin Ryfa

Grupa 4, PST

Technologia Informacyjna

2

maszyna służąca do zamiany doprowadzanej do

niej energii na pracę mechaniczną. W zależności od

rodzaju wykorzystywanej energii rozróżnia się między

innymi:

• silniki cieplne
• silniki elektryczne
• silniki wodne
• silniki pneumatyczne
• silniki hydrauliczne
• silniki wiatrowe

3

Silniki cieplne

Silniki cieplne można podzielić na:



silniki o spalaniu zewnętrznym



silnik parowy



silnik o spalaniu wewnętrznym



silniki spalinowe

4

Silnik parowy

Wewnętrzna energia

rozprężającej się pary

wodnej przekształca się

w nim w pracę

mechaniczną za

pośrednictwem tłoka

poruszającego się

ruchem posuwisto-

zwrotnym w cylindrze, do

którego doprowadza się z

zewnątrz pod ciśnieniem

parę wytworzoną w

oddzielnym kotle.

Szkolna maszyna parowa

5

Zalety silników parowych

• cicha i równomierna praca
• elastyczność
• wysoka precyzja wykonania

Silnik

parowy

Spillinga

6

Wady silników parowych



cylindry muszą mieć dużą pojemność



wysoka prędkość mechanizmu zaworowego



skomplikowany układ zaworowy



konieczność odzysku ciepła z pary odlotowej

oraz z pary z paleniska



przewody parowe oraz otwory pod zawory

muszą być relatywnie duże

7

Silnik spalinowy

Silnik spalinowy to silnik, w którym energia

spalania mieszanki paliwowo-powietrznej
zamieniana jest na ruch obrotowy wału korbowego
(silnik tłokowy) lub turbiny (silnik turbinowy).

Model silnika czterosuwowego

z zapłonem iskrowym

Turbinowy silnik odrzutowy

K-15

8

Silnik spalinowy tłokowy

Silniki spalinowe tłokowe dzielimy na:
• Silniki benzynowe (o zapłonie iskrowym)
• Silniki wysokoprężne (o zapłonie samoczynnym)
• Silniki gazowe
• Silniki żarowe

9

Silnik benzynowy

Silnik o zapłonie iskrowym to silnik, w

którym spalanie ładunku zainicjowane jest

iskrą powstającą pomiędzy elektrodami

świecy zapłonowej

.

Stosowanymi paliwami są:



benzyna, etylina



LPG gaz płynny



gaz ziemny - CNG



metanol



alkohol etylowy

10

Zalety silnika iskrowego



łatwy rozruch niezależnie od temperatury zewnętrznej

silnika



dobra szybkobieżność (szybka reakcja na "dodanie gazu")



łatwość uzyskiwania wysokich obrotów pracy



stosunkowo wysoka uzyskiwana moc



dość lekka konstrukcja



niezbyt skomplikowana konstrukcja układu zasilania

11

Wady silnika iskrowego



mniejsza sprawność energetyczna (większe

jednostkowe zużycie paliwa)



uzyskiwanie maksymalnego momentu

obrotowego na dość wysokich obrotach



nieco mniejsza trwałość w stosunku do silnika

wysokoprężnego

12

Silnik wysokoprężny

W silniku wysokoprężnym do zapłonu paliwa nie jest

wymagane żadne zewnętrzne źródło energii, ma miejsce
zapłon samoczynny po przekroczeniu ciśnienia krytycznego,
w którym następuje samozapłon paliwa. Podczas rozruchu
silników tego typu zapłon może być wspomagany dodatkowo
innymi metodami.

Samozapłonowy silnik modelarski Jaskółka 1

13

Paliwa stosowane w silnikach

wysokoprężnych:

• olej napędowy
• mazut
• zużyty olej roślinny
• biodiesel

DM12 - silnik wysokoprężny

pierwszej generacji (1906)

14

Zalety

silników

wysokoprężnych



duża sprawność zamiany energii chemicznej

paliwa, a dzięki temu mniejsze zużycie paliwa i

mniejsza emisja dwutlenku węgla



korzystne cechy eksploatacyjne



łatwość doładowania, duży przyrost mocy



możliwość stosowania łatwiejszego w produkcji i

tańszego paliwa,



większa niezawodność pracy silnika,



większa żywotność silnika

15

Wady silników wysokoprężnych



większa emisja tlenków azotu w porównaniu do silników z

zapłonem iskrowym, wyposażonych w trójfunkcyjny

katalizator spalin



emisja cząstek stałych jeśli silnik nie jest wyposażony w

odpowiedni filtr



większe koszty produkcji, w porównaniu z silnikami

benzynowymi



większy hałas i ciężar, niż silników benzynowych o tej

samej mocy



ograniczona maksymalna prędkość obrotowa

spowodowana zwłoką zapłonu



większe wymagania co do własności olejów silnikowych

16

Porównanie edycji spalin

samochodu benzynowego

Wyniki w g/km według cyklu ECE

Benzyna – VW Golf 1,4 TSI

Diesel – VW Golf 1,9 TDI

17

Silnik gazowy

Silnik gazowy jest

silnikiem cieplnym
spalinowym o spalaniu
wewnętrznym, w którym
paliwem jest gaz.
Paliwem dla takiego
silnika mogą być: płynny
propan, gaz ziemny, gaz
generatorowy, gaz
wysypiskowy, biogaz i
inne gazy.

Silnik biogazowy

18

Zalety silników gazowych

• wysoka sprawność
• niskie koszty jednostkowe inwestycji
• korzystna charakterystyka regulacyjna
• łatwy montaż i konserwacja,

Zespół prądotwórczy z silnikiem gazowym 8A20G

19

Wady silników gazowych:



stosunkowo wysokie koszty konserwacji i

remontów



skomplikowany układ odzysku ciepła



ograniczone możliwości uzyskiwania wysokich

parametrów czynnika grzewczego



konieczność stosowania katalizatorów dla

ograniczenia emisji tlenku węgla i

węglowodorów.

20

Silnik żarowy

Silnik żarowy to wykorzystujący do zapłonu wysokie

ciśnienie i “żarzącą” się świecę.

Silniki te pracują na wysoko oktanowym paliwie np.80%

metanol 10% nitrometan i 10% olej syntetyczny.

Najczęściej wykorzystuje się je w modelarstwie.

Silnik żarowy MVVS 15 GFS/R-ABC-RC

21

Wady i zalety

silników żarowych

Zalety:



mniejszy stopień sprężania



możliwość użycia gorszych gatunków paliwa - np. nafty.



prostota wykonania silnika



prosta i tania aparatura paliwowa

Wady:



niska sprawność



skomplikowane przygotowanie do rozruchu

22

Silnik elektryczny

Silnik elektryczny to maszyna zamieniająca energię elektryczna
na energię mechaniczną.

Silniki elektryczne prądu stałego stosowane są głównie w
przemyśle ciężkim, górnictwie i w trakcji elektrycznej.
Największe jednostki pracują jako silniki walcownicze w
hutnictwie oraz jako maszyny wyciągowe w górnictwie.
Najmniejsze maszyny prądu stałego mają zastosowanie jako
elementy układów sterowania i automatyki.

Osobną grupę silników elektrycznych stanowią silniki
uniwersalne, które mogą być zasilane zarówno prądem stałym,
jak i przemiennym (prąd elektryczny), stosowane głównie do
napędu sprzętu gospodarstwa domowego.

23

Zalety silników elektrycznych



wysoka sprawność



niezawodność działania



możliwość regulacji prędkości obrotowej



możliwość zastosowania zdalnego sterowania i

automatyzacji

24

Wady silników elektrycznych

• konieczność okresowej konserwacji silnika
• skomplikowane układy płynnego rozruchu
• częste serwisowanie
• mała moc w przypadku silników bez regulatorów

obrotów

Model silnika elektrczynego

25

Silnik wodny

Silnik wodny to silnik przetwarzający energię wód płynących
na pracę mechaniczną. Silniki wodne dzielą się na: koła
wodne i turbiny wodne. Najczęściej wykorzystywane do
napędu młynów wodnych i starych zakładów przemysłowych:
tartaków, kuźni oraz w elektrowniach wodnych na napędu
prądnic.

Koło wodne pochylni

Oleśnica

Generatory prądu w

elektrowni wodnej

26

Zalety silników wodnych

Zalety silników wodnych



łatwość gromadzenia zapasów energii,



długi okres eksploatacji,



nie produkują gazów cieplarnianych,

zanieczyszczeń i odpadów



prosta budowa



zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego

poprzez budowę elektrowni wodnych



niski poziom emisji hałasu

27

Wady silników wodnych

• niska efektywność
• duże rozmiary
• w przypadku

elektrowni wodnych

konieczna jest budowa

zapory, która znacznie

ingeruje w środowisko

naturalne

Elektrownia wodna na Odrze Południowej

we Wrocławiu

28

Silnik pneumatyczny

Silnik pneumatyczny to maszyna pneumatyczna,
przetwarzająca energię sprężonego powietrza lub innego
gazu na ruch obrotowy lub postępowy.

Silniki pneumatyczne są podobne do silników parowych jako,
że pracę wykonuje dostarczony z zewnątrz sprężony gaz.

Małe jednocylindrowe silniki modelarskie są stosowane do
napędzania modeli samolotów.

Silnik pneumatyczny nie emituje szkodliwych zanieczyszczeń
do atmosfery, jednak sprężenie powietrza wymaga mocy
zazwyczaj uzyskiwanej metodami, które takie
zanieczyszczenia emitują.

29

Zalety silników pneumatycznych



krótki czas ładowania zbiornika sprężonym powietrzem



zbiornik napełniony powietrzem nie traci swojego ładunku



długotrwała użyteczność



małe zużycie



brak potrzeby produkcji i utylizacji baterii



technologia sprężania powietrza jest tania i przystępna



potencjalnie niższy koszt początkowy masowej produkcji



prostota montażu w nowym lub używanym aucie



łatwość uzyskania wysokich obrotów



bezstopniowa regulacja obrotów

30

Wady silników pneumatycznych

• rozszerzanie sprężonego powietrza powoduje

oziębienie

• silniki należy ogrzewać ciepłem z otoczenia

• sprężanie powietrza przez pompy podgrzewa

powietrze

• straty mocy przy sprężaniu i rozprężaniu

• konieczność stosowania wytrzymałych

zbiorników,

• drogie materiały na zbiorniki

• duża masa zbiorników

PNEUMATYCZNY SILNIK

PŁYTKOWY PPJ 1100

RNB

31

Silnik hydrauliczny

Silnik hydrauliczny to silnik zamieniający energię

potencjalną lub kinetyczną cieczy w energię
mechaniczną.

Stosowane są w napędach ruchu wciągarek,

urządzeń i maszyn górniczych podziemnych i
naziemnych, kół pojazdów, wiertnic, mieszadeł,
transporterów.

Silniki znalazły zastosowanie w górnictwie

węglowym, w różnych gałęziach przemysłu
chemicznego i maszynowego.

32

Zalety silników hydraulicznych

• niezawodność
• podatność na

sterowanie

• mała objętość pomp

hydraulicznych

• dobre własności

rozruchowe

• możliwość obciążenia

wału dużymi siłami

• łatwość automatyzacji

i zdalnego sterowania

Silnik hydrauliczny

Kawasaki MB

33

Wady silników hydraulicznych

• możliwość wystąpienia

wycieków czynnika
roboczego

• podatność na zmiany

temperatury

• wysoki hałas wzrastający

ze wzrostem ciśnienia

• duża podatność na

zanieczyszczenia cieczy
roboczej

Silnik hydrauliczny

34

Silnik wiatrowy

Silnik wiatrowy to urządzenie

zamieniające energię kinetyczną wiatru na

pracę mechaniczną w postaci ruchu

obrotowego wirnika.

Dawniej powszechnie stosowany do

napędu młynów mielących i pomp

odwadniających, a aktualnie w

elektrowniach wiatrowych.

Znany powszechnie jako wiatrak, inaczej

nazywany turbiną wiatrową

35

Zalety silników wiatrowych

• nie powodują

zanieczyszczeń,

• nie przyczyniają się do

emisji gazów
cieplarnianych,

• ich używanie nie wiąże się

z eksploatacją zasobów
naturalnych

Wiatrak holenderski

w Jerzmanowicach

36

Wady silników wiatrowych

• „zanieczyszczają wizualnie

środowisko”, czyli po prostu
szpecą krajobraz,

• emitują uciążliwy monotonny

hałas

• stanowią zagrożenie dla

ptaków i nietoperzy

• są uzależnione od warunków

atmosferycznych

Turbiny wiatrowe

37

Bibliografia



WIEM, Portal Wiedzy;



Wikipedia, Wolna encyklopedia;



Krzysztof Wojciechowicz -

Historia pojazdów parowych

,

Gazeta.pl

;



Richard Sutton – Samochody, Arkady 1991



Andrzej Miczyk – Silniki parowe – odrodzenie



Power Solution Sp. z.o.o. Biuro Studiów i Analiz Energetycznych



Elektrownie i elektrociepłownie



R/C Modelsport



Fizyka.net.pl



Biomasa.org

38