1. Podział silników spalinowych obieg porównawczy składa się wyłącznie z typowych przemian odwr d)średnie ciśnienie teoretyczne
a)podział ze względu na sposób wykorzystania energi spalin acalnych,
-silniki przepływowe pomija się tarcie,
-silniki tłokowe nieodwracalne zjawiska spalania zastępuje się doprowadzaniem ciepł
b)podzial według przeznaczenia a z zewnątrz przy stałej objętości, przy stałym ciśnieniu, częściowo przy
-silniki trakcyjne
stałej objętości a częściowo przy stałym ciśnieniu, wywołującym ten sa
Jest to stałe obliczeniowe ciśnienie które jest zdolne wytworzyć w
-silniki stacyjne m przyrost temperatury co spalanie,
czasie jednego obiegu taką samą pracę teoretyczną jak zmienne
-silniki lotnicze usuwanie spalin z silnika zastępuje się odprowadzaniem ciepła od nie
ciśnienie związane z postacią obiegu. Podstawiając =1 otrzyma się
-silniki okrętowe
zmieniającej się ilości czynnika przy stałej objętości
wzór na sprawność teoretyczną obiegu Otto, podstawiając =1
c)podział na charakter ruchu tłoka b)rodzaje obiegów
otrzyma się wzór na sprawność teoretyczną Diesla.
-silniki z tłokami wykorzystyjącymi ruch posuwisto-zwrotny
5. 6. Obieg porównawczy i rzeczywisty silnika
-silniki z tłokami wykorzystującymi ruch obrotowy (silnika Wankla) -obieg Sabathe
Silnik ZS
d)podział ze względu na metodę doprowadzenia ładunku do silnika
-silniki wolnossące
-silniki doładowane
e)podział ze względu na metodę zasilania paliwem i wytwarzania
mieszaniny palnej
-silniki z zewnętrznym tworzeniem mieszaniny palnej
-silniki z wewnętrznym tworzeniem mieszaniny palnej
-silniki z zasilaniem gaz
nikowym
-silniki z zasilaniem mieszalnikowym
-silniki z zasilaniem wtryskowym
f)podział ze względu na układ i usytuowanie cylindrów
-silniki rzędowe
-silniki widlaste
-silniki gwiazdowe
-silniki w układzie przeciwsobnym( bokser )
g) Ze względu na liczbę suwów w cyklu roboczym
-dwusuwowe
-czterosuwowe
h) Ze względu na prędkość obrotową (zakresy prędkości determinujące
ten podział są bardzo umowne)
-szybkoobrotowe
-średnioobrotowe
-wolnoobrotowe
i)ze względu na metodę zapłonu mieszanki 1-2-izentropowe sprężanie
-zapłon iskrowy 2-3-izochoryczne doprowadzenie ciepła
-zapłon samoczynny 3-4-izobaryczne doprowadzenie ciepła
j)ze względu na miejsce przetwarzania energii: 4-5-izentropowe rozprężanie
-silniki o spalaniu zewnętrznym (np. parowe) 5-1-izochoryczne odprowadzenie ciepła
-silniki o spalaniu wewnętrznym
2. Zasada działania czterosuwowego tlokowego silnika -obieg Diesla
spalinowego-schemat.
Silnik czterosuwowy  silnik spalinowy o spalaniu wewnętrznym
wykorzystywany w samochodach, ciężarówkach, motocyklach oraz
wielu innych maszynach. Nazwa odnosi się do czterech faz, które
silnika ZI
zachodzą podczas działania: wpływu powietrza lub mieszanki
paliwowej, sprężenia, pracy i wydmuchu spalin. Cykl obejmuje dwa
okrążenia wału korbowego na cykl pracy, inaczej mówiąc, silnik
czterosuwowy to silnik, którego tłok wykonuje cztery ruchy posuwiste
w jednym cyklu roboczym.
-Suw ssania-Tłok przesuwa się w dół z górnego (GMP) do dolnego
martwego punktu (DMP), wytwarzając we wnętrzu cylindra
podciśnienie. W tym czasie zawór ssawny jest otwarty, dzięki temu z
kanału dolotowego, znajdującego się za zamykającym go zaworem
ssącym, wciągnięta zostaje z układu dolotowego silnika (gaz
nik,wtrysk
jedno- lub wielopunktowy) mieszanka paliwowo-powietrzna (lub w
przypadku wtrysku bezpośredniego zostaje zassane samo świeże
powietrze, np. silniki typu FSI lub Diesla). Trafia ona do wnętrza
cylindra, pomiędzy tłok, a głowicę cylindra. Kiedy tylko tłok
1-3  sprężanie izentropowe
przekracza DMP, zawór ssący zostaje zamknięty.
3-4  izobaryczne doprowadzenie ciepła
-Suw sprężania -Tłok przemieszcza się w górę cylindra, ściskając
4-5  rozprężanie izentropowe
(czyli sprężając) mieszankę paliwowo-powietrzną. Oba zawory
5-1  izochoryczne odprowadzenie ciepła
(ssawny i wydechowy) są zamknięte. Sprężanie następuje pod
znacznym ciśnieniem, do (zwykle) mniej więcej jednej dziesiątej
-obieg Otto
początkowej objętości mieszanki. Ale zanim osiągnie minimalną
objętość ( na 1-2 milimetry  lub inaczej na ok. 5 stopni obrotu wału
korbowego zanim tłok osiągnie GMP) następuje zapłon. Celem jest
doprowadzenie do spalenia całej mieszanki w chwili, gdy tłok
przekroczył GMP i może zostać odepchnięty przez rozprężające się
gazy spalinowe rozpoczynające suw pracy.
-Suw rozprężania (pracy)-Przed osiągnięciem GMP w silnikach
wysokoprężnych i tych z elektronicznym, bezpośrednim wtryskiem
paliwa lekkiego (np. FSI koncernu VW lub GDI Mitsubishi) następuje
wtrysk paliwa i zapłon samoczynny lub wymuszony iskrą. Oba zawory
(ssawny i wydechowy) są zamknięte. Tłok zostaje odepchnięty z dużą
siłą, gdyż we wnętrzu komory spalania po zapłonie powstaje ciśnienie
o wartości do 100 barów (co czasem odpowiada sile nacisku na tłok
równej pięciu tonom). Takie siły muszą być przeniesione z denka tłoka
przez korbowód na wał korbowy. Wymusza to ruch tłoka do DMP. Z
1-2  sprężanie izentropowe
tego jednego suwu pracy silnik musi uzyskać wystarczającą energię by
2-3  izochoryczne doprowadzenie ciepła
zrealizować pozostałe trzy suwy. Dlatego też silniki pracują tym
3-5  rozprężanie izentropowe
równiej im więcej mają cylindrów.
5-1  izochoryczne odprowadzenie ciepła
-Suw wydechu -Jeszcze zanim tłok osiągnie DMP, otwarty zostaje
c)sprawność teoretyczna obiegu
zawór wydechowy i wciąż jeszcze nie do końca rozprężone gazy
spalinowe mogą opuścić cylinder przez układ wydechowy.
Przemieszczający się w górę tłok aż do osiągnięcia GMP, gdy zawór
wydechowy jest otwarty wypycha z cylindra resztę gazów, a po
osiągnięciu GMP następuje tzw. "wahnięcie", czyli zamknięcie zaworu
3 2
wydechowego a otwarcie zaworu ssącego i cykl rozpoczyna się od
początku. 4 3
7.Wskaz
niki pracy silnika(podstawowe zależności)
5 1
średnie ciśnienie indykowane p  jest to takie stałe ciśnienie
i
zastępcze, które działając na tłok w czasie całego jednego suwu
rozprężania wykona taką samą pracę jak zmienne ciśnienie
3 3
rzeczywiście działające w cylindrze silnika.
p =Li/Vs gdzie: Li-praca indykowana Vs- objętość skokowa cylindra
i
2 2
Średnie ciśnienie efektywne(użyteczne) p  jest miarą pracy
e
użytecznej wykonanej przez silnik. Jest to takie stałe ciśnienie
zastępcze, które działając na tłok w czasie całego jednego suwu
4 4
rozprężania wykona pracę równą pracy użytecznej silnika.
p = p
e i-p
T
3 3
Średnie ciśnienie tarcia p
T - pojęcie wprowadzone przez analogię do
pi i pe stanowiące stratę średniego ciśnienia indykowanego
odpowiadającą stratom mechanicznym silnika odniesionym do
K=
powierzchni denka tłoka.
p = � * p
e m i
moc efektywna silnika Ne  jest to moc która może być przekazana
3.Obiegi teoretyczne tłokowych silników spalinowych.
odbiornikowi mocy w dowolnych warunkach pracy silnika.
a)założenia upraszczające
Ne=(2*pe*Vs*i*n)/ł pe[Pa], Vs[m3], n[Obr/s]
Obieg teoretyczny (zwany porównawczy), w stosunku do rzeczywisteg
1 1 2 2
ł=4 dla silnika czterosuwowego
o przebiegu zmian
ł=2 dla silnika dwusuwowego
stanu czynnika w silniku spalinowym, posiada szereg założeń upraszcz 4 4 5 5
Moc indykowana silnika Ni  jest to moc jaką silnik wytwarza w
ających, tj.:
1 1 cylindrze bez uwzględniania własnych oporów mechanicznych
czynnikiem pracującym (roboczym) jest gaz doskonały o stałym cie
Ne=(2*pi*Vs*i*n)/ł Ne=Ni-Nt
1
ple właściwym,
1 1
obieg porównawczy wykonuje stała ilość czynnika o stałym składzie
chemicznym,
Prędkość obrotowa silnika n  jest to liczba obrotów wału Ciśnienie w końcu ładowania 2 okres obejmuje czas od chwili wystąpienia pierwszych ognisk
korbowego przypadająca na jednostkę czasu. Na minutę [Obr/min] do p =p samozapłonu do chwili wystąpienia największego ciśnienia spalania
a o-"p
a
obliczeń-> na sekundę [Obr/s] Dla silnika wolnossącego istotne jest określenie "p . "p dla Współzależność zjawisk zachodzących w 1 i 2 okresie spalania
a a
Moment obrotowy silnika Mo  momentem obrotowym nazywa się wolnossącego: ogranicza możliwość stosowania wyższych prędkości obrotowej silnika
średnią wartość momentu obrotowego działającego w ciągu całego p H"(0,75�0,9)p W miarę zwiększania n okres opóz
nienia samozapłonu którego czas
a o
obiegu i przenoszonego z wału korbowego silnika do odbiornika Współczynnik zanieczyszczeń resztą spalin: trwania zmienia się niewiele rozciągać się Będzina coraz to większą
Mo[Nm] Mo=9554,14* (Ne/n) Ne[kW], n[Obr/min] ł=M /M liczbę o OWK To z kolei spowoduje że do cylindra zostanie
r 1
Mo=(Vs*i*ł*pe)/2pi M dostarczona większa część dawki przypadająca na 1 obieg i w 2 okresie
r- masa reszty spalin [kmol/kg]
Sprawność teoretyczna �t  charakteryzuje obieg teoretyczny i M następuje gwałtowne spalanie o dużej średniej prędkości narastania
1- masa świeżego ładunku [kmol/kg]
wyrażona jest stosunkiem pracy obiegu teoretycznego do całkowitej Zmiana faz rozrządu powoduje zmniejszenie wydzielania NOx. ciśnienia. Silnik pracuje wtedy bardziej hałaśliwie i przy zwiększonym
ilości ciepła doprowadzonej do obiegu T obciążeniu mech
r- Temperatura reszty spalin ( im mniejsza tym lepiej)
t=Lt/Q p 3 okres wtrysk paliwa zostaje zakończony bądz
na samym jego
r- ciśnienie reszty spalin
Sprawność indykowana �i- jest to stosunek pracy indykowanej do wolnoobrotowe silniki p H" 0,102�0,106MPa ; początku bądz
też w silnikach szybkoobrotowych jest już całkowicie
r
całkowitej ilości ciepła dostarczonej do obiegu. �i= Li/Q turbodoładowane silniki p H"(0,7�0,9)ciśnienia doładowania zakończony zanim ten okres się zacznie
r
dawniej : �i=Li/Lt stopień wypełnienia obiegu teoretycznego obiegiem Temperatura w końcu ładowania 4 okres dopalania na jego powstanie ma wpływ całkowity kąt wtrysku
rzeczywistym T=(T *ł*T )/(1+ł) wyrażony w oOWK a w szczególności chwila jego zakończenia Krótki
s r
Sprawność mechaniczna �m  jest to stosunek ilości ciepła Temperatura świeżego ładunku wtrysk paliwa powoduje zmniejszenie okresu dopalania.
zamienionego na pracę efektywną do ilości ciepła zamienionego na T =T +"T
s o
pracę indykowaną. Dla silnika z intercoolerem:
�m=(Le/Li)=(pe/pi)=(Ne/Ni)=(Mo/Mi) T =T +"T+"T
s o ch
Ze wzrostem prędkości obrotowej �m maleje. Ze wzrostem T
o- temperatura otoczenia
geometrycznego stopnia sprężania �m maleje. Ze wzrostem ciśnienia "T- przyrost temp. świeżego ładunku dokonujący się na drodze
użytecznego �m rośnie. przepływu przez układ dolotowy
Sprawność ogólna �o  jest to miara wykorzystania energii zawartej "T
ch- spadek temp. powietrza doładowującego w chłodnicy
w paliwie. Jest to stosunek pracy użytecznej do całkowitej ilości T =T + "T +T
s p ch
energii doprowadzonej do silnika w czasie jednego obiegu. T
p- temperatura ładowania
�o=Le/Q=Ne/(Ge*Wd), Wd[J/kg]- wartość opałowa paliwa-> 42- T
d- temp. powietrza doładowanego
44[MJ/kg] Dla silników doładowanych T =T
p d
godzinowe zużycie paliwa Ge- godzinowe lub sekundowe zużycie Współczynnik napełniania:
paliwa określa masę paliwa zużywanego przez silnik w ciągu godziny � = m /m
v rz t
lub sekundy [kg/h], [kg/s] m
rz- masa rzeczywista
jednostkowe zużycie paliwa ge  określa ilość zużywanego przez m
t- masa teoretyczna (maksymalna) dla warunków normalnych
silnik paliwa w ciągu godziny pracy przypadającą na jednostkę mocy Współczynnik napełniania (sprawność napełniania) jest to stosunek
silnika ge[g/kWh] masy świeżego ładunku, który napłynął do cylindra, do masy jaka w
ge=Ge/Ne �o=1/(Wd*ge) danych warunkach mogłaby napłynąć do cylindra. Anomalie spalania;
8. Wskaz
niki porównawcze silnika Dla silników czterosuwowych wolnossących ZS � =0,8-0,9; Mechanizm spalania stukowego - w trakcie rozprzestrzeniania ogniska
v
Średnia prędkość tłoka C Dla silników 4 suwowych ZI � =0,6-0,82 (mniejsze gdyż dolot płomienia w komorze spalania występują w mieszance nieobjętej
śr v
C charakteryzuje szybkobieżność silnika. zakłócony przez przepustnice) spalaniem wstępne reakcje rozpadu i utleniania, których intensywność
śr
C =2*n*s [m/s] Czynniki wypływające na wielkość współczynnika napełniania: wzmaga się w miarę wzrostu temp i ciśnienia wywołanego przebiegiem
śr
n-prędkość obrotowa [Obr/min] Czynniki konstrukcyjne: spalania, jeżeli reakcje te przebiegają dostatecznie szybko i mieszanka
s-skok tłoka [m] - ukształtowanie układu dolotowego, osiąga odpowiednią temp to wówczas następuje jej gwałtowny
Jeżeli skok tłoka jest równy średnicy cylindra to silnik nazywamy - odpowiedni dobór ustawienia rozrządu samozapłon. Prędkość rozprzestrzeniania się płomienia ulegającej
kwadratowym Czynniki eksploatacyjne: samozapłonowi części mieszanki wynosi 300-1000 m/s. Wiąże się to z
Objętościowy wskaz
nik mocy - prędkość obrotowa, gwałtownym spalaniem, które powoduje miejscowy wzrost temp i
Stosunek mocy znamionowej do objętości skokowej silnika. - obciążenie silnika ciśnienia,które w postaci fali uderzeniowej rozprzestrzenia się na całą
N = N /V [kW/dm3] Wraz z obrotami współczynnik napełniania początkowo wzrasta a komorę spalania wywołując drgania masy gazowej.
l e ss
N potem im większe obroty tym jest on mniejszy. Zapłon powierzchniowy - zjawisko to polega na powstawaniu
e- moc efektywna [kW]
V ss s Współczynnik napełnienia w funkcji obciążenia silnika dodatkowego z
ródła zapłonu od dowolnego gorącego miejsca komory
ss- pojemność skokowa silnika [dm3] V =V *i
i-ilość cylindrów ZI- obciążenie rośnie współczynnik również rośnie spalania przed dotarciem tam normalnego czoła płomienia
V ZS- obciążenie rośnie współczynnik jest na stałym poziomie(bardzo zapłonowego iskrą elektryczną.
s- pojemność skokowa cylindra [dm3]
9. Bilans cieplny silnika delikatnie maleje) Samozapłon - to jednorodna eksplozja mieszanki paliwowo-
Ogólny bilans cieplny silnika powietrznej przed wystąpieniem zapłonu iskrowego. Może to być
spowodowane zbyt wysoką temp elementu komory spalania.
Podział całej ilości energii na energię mechaniczną oraz pozycję 11. Proces spalania
Przebieg wywiązywania ciepła w ZS - jest uzależniony od przebiegu
poszczególnych strat nazywa się bilansem energetycznym silnika lub a) Spalanie niezupełne tzn w spalinach zawarty będzie tlenek węgla.
dostarczania paliwa do komory spalania a więc od przebiegu wtrysku.
bilansem cieplnym. Stan ten wynika z niedomiaru tlenu przy zasilaniu cylindra bogatą
Na parametry czynnika termodynamicznego znajdującego się w
Q=Q +Q +Q +Q +Q mieszaniną lub przy przewlekłym spalaniu ubogiej mieszanki.
e ch sp n r
komorze spalania oddziałuje ciepło przejęte przez czynnik nie zaś
Q- całkowita ilość ciepła doprowadzona do silnika Spalanie niecałkowite tzn. w spalinach zawarta jest sadza stanowiąca
Q przeważnie czysty węgiel.
e- ilość ciepła zamieniona na pracę użyteczną, tzw. ciepło użyteczne ciepło wywiązane podczas spalania.
Q b)teoretyczne zapotrzebowanie powietrza-ilość powietrza teoretycznie Czynniki wpływające na spalanie w ZS: - chemiczne i fizyczne
ch- -
własności paliwa: skład chemiczny paliwa, LC, temp. samozapłonu,
ilość ciepła odprowadzana do czynnika chłodzącego, tzw. strata chłod potrzebną do całkowitego i zupełnego spalenia 1 kg paliwa przy udziale
lepkość,- czynniki konstrukcyjne silnika i układu wtryskowego: typ
zenia masowym węgla c wodoru h oraz siarki s oraz tlenu można obliczyć ze
Q wzoru:
sp-- ilość ciepła odprowadzana ze splinami, tzw. strata wylotowa komory spalania, wymiary silnika, stopień sprężania, materiał tłoka,
Q ilość ciepła tracona na skutek niezupełnego i niecałkowitego spalani 100 8 temp i ciśnienie powietrza na początku napełniania, przebieg wtrysku,
n
8
a, tzw. strata spalania Q typ rozpylacza, -czynniki związane z regulacją i eksploatację silnika:
r- reszta bilansu obejmująca energię star
23 3
mechanicznych oraz nieuchwytnych. ciśnienie wtrysku, kąt wyprzedzenia wtrysku, obciążenie silnika,
c) Współczynnik nadmiaru powietrza-jest to stosunek rzeczywistej
Ilość ciepła dostarczona do silnika prędkość obrotowa, współczynnik nadmiaru powietrza, ilość spalin.
ilości powietrza L do ilości teoretycznej L potrzebnej do spalenia
t
Q=Q +Q
paliwa powietrza
=L/L .
t
Q =G *W [kJ/s] 12. Proces wylotu
pal e o
G mpow �v �"Vs �" �
e-zużycie paliwa [kg/s] Podział na 3 okresy zależnie od przyczyny wywołującej wypływ spalin:
L
pow
W 1. Swobodny wylot- rozpoczyna się w chwili otwarcia zaworu
o- wartość opałowa paliwa [kJ/kg]
 = = =
Q =V *Cp *� *t [kJ/s] wylotowego i trwa do chwili, w której prędkość tłoka na początku suwu
pow pow pow pow pow
Lt mpal �" Lt mpal �" Lt
V wylotu wzrośnie już na tyle, że tłok zaczyna wytłaczać spaliny z
pow- objętościowy wydatek powietrza
Cp cylindra.
pow- indywidualna stała gazowa dla powietrza
d)Gazowa mieszanka jednorodna (homogeniczna) - jest to mieszanka w
�  gęstość powietrza 2. Okres wylotu- polega na wytłaczaniu spalin przez tłok wykonujący
pow
której paliwo występuje wyłącznie w fazie parowej o jednorodnym
t suw wylotu. Chwila zakończenia swobodnego i rozpoczęcia
pow- temperatura powietrza
składzie w całej objętości.
[kJ/s]=[kW] wytłaczania spalin przez tłok zależy od wypadkowego wpływu różnych
e)Mieszanka dwufazowa (heterogeniczna) to mieszanka w której
Ilość ciepła zamieniona na pracę efektywną Q =N czynników (ustawienie faz rozrządu, prędkość obrotowa,
e e
paliwo występuje głównie w fazie ciekłej w postaci kropel oraz
Straty ciepła: przeciwciśnienie w układzie wylotowym)
częściowo w fazie parowej lub wyłącznie w postaci ciekłej, może ona
-Straty chłodzenia 3. Okres wylotu- przypada na jego część końcową, związany jest z
być jednorodna lub niejednorodna w zależności od tego czy krople
Q =m *(t )*c [kJ/s] istniejącą jeszcze różnicą ciśnień w cylindrze i ukł. wylotowym,
ch e o-t
d
mają jednakową średnicę czy tworzą zbiór o różnych średnicach.
m związany jest także z odsysającym działaniem słupa spalin.
e- masowy wydatek cieczy chłodzącej
Fazy spalania ZI:
t
o- temp. czynnika w miejscu odpływu
I.okres wstępny (okres opóz
nienia zapłonu): rozpoczyna się w chwili
t 13. Doładowanie tłokowych silników spalinowych
d- temp. w miejscu dopływu
wystąpienia początku iskry na świecy zapłonowej a kończy w chwili
c-ciepło właściwe czynnika[J/kgK] -Istota doładowania
gdy następuje widoczny wzrost ciśnienia wywołany spalaniem. W
-Straty ciepła unoszonego przez spaliny oblicza się na podstawie Celem doładowania jest:
okresie tym tworzą się początkowe ogniska spalania i towarzyszy temu
składu spalin. zwiększenie mocy silników,
tworzenie nadtlenków aldehydów zapoczątkowane w czasie sprężania
uniezależnienie się od zmian ciśnienia i gęstości powietrza (np. w gó
-Strata ciepła na spalanie niecałkowite oblicza się na podstawie
się mieszanki.
udziału niespalonego węgla rach), które mogłyby wpłynąć na zmianę mocy silnika.
II. Drugi okres Spalania właściwego: trwa od chwili rozpoczęcia
Istotą doładowania jest uzyskanie większej mocy przy tej samej
wzrostu ciśnienia do wystąpienia max ciśnienia.
10. Proces napełniania- proces napełniania cylindra świeżym prędkości obrotowej, bez zmiany wymiarów silnika, dokonujemy tego
III.Trzeci okres (dopalanie): obejmuje końcowe stadia
ładunkiem tj. powietrzem lub mieszanką paliwowo-powietrzną. przez doprowadzenie doprowadzenie do silnika powietrza (ZS) lub
rozprzestrzeniania się płomienia a głównie dopalanie spalonej już
Pętla napełniania i wylotu mieszanki palnej (ZI) pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego co
mieszanki oraz spalanie się cząstek paliwa, które w wyniku zawirowań
umożliwia spalenie większej ilości paliwa a tym samym wzrost mocy.
w cylindrze napotykają jeszcze nieużyte cząsteczki tlenu (koniec nie
-Stopień doładowania (STD)
jest zdefiniowany).
Jest to informacja wyrażona w % o tym, o ile zwiększy się moc silnika
w wyniku jego doładowania.
-Doładowanie niskoprężne, średnioprężne, wysokoprężne
Doładowanie niskoprężne (niskie)
p d"150kPa (ciśnienie bezwzględne)
d
p H"750~900 kPa
e
(nie jest wymagane wzmacnianie układu tłokowo-korbowego, nie
wymaga się dodatkowego chłodzenia tłoka ani stosowania intercoolera)
Doładowanie średnioprężne (średnie)
150d"p d"200kPa
d
p H"900~1200kPa
e
(wymagane wzmocnienie układu tłokowo-korbowego oraz intercooler)
Doładowanie wysokoprężne
p >200kPa
d
p >1200kPa
e
(wymagane to co przy średnioprężnym plus obowiązkowo chłodzenie
denka tłoka)
-Specyfika doładowania silników ZI
Doładowanie w silniku benzynowym służy jednemu celowi:
Fazy spalania ZS 
zwiększeniu mocy. Ponieważ w silniku ZI występują bardzo wysokie
GMP- górne martwe położenia tłoka 1 okres opóz
nienia samozapłonu rozciąga się od chwili ukazania się
temperatury sprzyja to spalaniu stukowemu, dlatego aby do tego nie
DMP- dolne martwe położenie tłoka pierwszych kropel paliwa na rozpylaczu do chwili powstania
dopuścić przy doładowaniu silnika obniżamy stopień sprężania. Są 2
p pierwszych ognisk samozapłonu cechuje go powolna reakcja utleniania
o- ciśnienie otoczenia
sposoby umieszczania doładowania w silniku ZI układ wtryskowy lub
p wzrasta prędkość wtrysku paliwa.
r- ciśnienie reszty spalin (w końcu wylotu)
gaz
nik może znajdować się przed sprężarką lub za sprężarką.
p
a- ciśnienie końca napełniania
-Specyfika doładowania silników ZS
"p
a- strata ciśnienia świeżego ładunku na drodze przepływu przez
Doładowanie w silnikach ZS stosuje się przede wszystkim aby
układ dolotowy
zmniejszyć toksyczność spalin a przede wszystkim cząstek stałych.
"p
r- różnica ciśnień reszty spalin i ciśnienia otoczenia
Nadmiar powietrza powoduje dopalenie węglowodorów. c`=r*�*siną chwilowa prędkość 1 rzędu Przebieg chwilowej siły stycznej (chwilowego momentu
Doładowanie silników z ZS polega c``= r*�*( /2)*sin2ą obrotowego) w funkcji kąta położenia wału korbowego
zazwyczaj na wtłaczaniu pod określonym ciśnieniem
powietrza do komory spalania za pomocą turbosprężarki.
Oprócz uzyskania większej mocy, lepiej wykorzystuje się pojemność s
kokową silnika, korzystnie przebiega spalanie
i praca silnika jest bardziej "miękka".
Przebieg zmian chwilowego przyspieszenia tłoka w funkcji kąta
położenia wału korbowego
b=dc/dt=dc/dą* dą/dt=b`+b``=r�2cosą+r�22ą
Przebieg zmian chwilowych sił bezwłasności przyspieszenia tłoka w
funkcji kąta położenia wału korbowego
Wykres chwilowego momentu będzie miał taki sam przebieg co siła T.
Różnica powstanie jedynie na skutek przyjęcia innej podziałki co
wynika z pomnożenia siły T przez stopień wykorbienia
Cel stosowania koła zamachowego
Masy wykonujące ruch postępowo-zwrotny
Zmniejszenie stopnia nierównomierności biegu silnika uzyskuje się
-Obieg porównawczy silnika doładowanego zespołem sprężarkowym
m =m +m +m
A t sw kA przez osadzenie na wale korbowym koła zamachowego które wirując
-Doładowanie zespołem sprężarkowym
m
t- masa tłoka wraz z pierścieniami
razem z nim stanowi zasobnik energii mechanicznej. W okresach w
Silnik turbodoładowany jest zasilany przez zespół doładowujący
m
sw- masa sworznia tłokowego
których występuje nadwyżka siły stycznej ( chwilowa wartość siły
(turbosprężarkę) składającą się ze sprężarki i turbiny gazowej. Turbina
m
kA- masa części korbowodu zredukowana do pkt A
stycznej jest większa od wartości średniej, koło zamachowe przejmuje
do napędu sprężarki wykorzystuje energię gazów spalinowych
Wartość mas wykonujących ruch obrotowy
nadwyżkę energii, zaś w okresach gdy siła styczna ma wartość mniejszą
opuszczających cylinder. W obudowie turbosprężarki osadzony jest
m =m +m
B wB kB
niż średnia, koła zamachowe oddaje część energii mechanicznej
wałek na którym zamocowane są dwa wirniki: wirnik na który działają
m -masa wykorbienia
wB
wyrównując w ten sposób bieg silnika)
spaliny (wirnik turbiny) i wirnik od strony powietrza doładowanego
m
kB- masa części korbowodu zredukowana do pkt B
(wirnik sprężarki). W układzie turbosprężarki mogą znajdować się
Siła bezwładności powstająca od mas wykonujących ruch postępowo
15. KOMORY SPALANIA ZI
dodatkowo: chłodnica powietrza doładowującego,- przepustnica spalin
zwrotny
Półkulista- centralne umieszczenie świecy(równomierne rozchodzenie
do regulacji ciśnienia doładowania, - zawór bocznikujący powietrze.
b =-m *r*�2(cosą+*cos2ą)
A A się płomienia) większa odporność do spalania stukowego, korzystny
Doładowanie mechaniczne - Doładowanie mechaniczne wykorzystuje
Siła bezwładności powstająca od mas wykonujących ruch obrotowy
stosunek powierzchni ścian komory do jej objętości(ograniczenie strat
sprężarkę napędzaną od wału korbowego silnika. Najczęściej stosuje
b =-m *r*�2
B B ciepła) możliwość stosowania dużych zaworów.
się przekładnie pasowe lub zębate, które w niektórych konstrukcjach
W niektórych konstrukcjach silników stosuje się tzw. przesunięte
Daszkowa mała skłonność do spalania stukowego duże średnice
mogą być odłączane.Sprężarka pobiera energię z silnika, która,
układy korbowe
zaworów dobre przepłukiwanie Klinowe duże zawory duży stopień
podczas wymiany ładunku, jest częściowo zwracana jako praca
1 Przesunięcie osi cylindra w kierunku obrotu wału korbowego (
sprężania skrócony czas sprężania dobra sprawność silnika zapewnia
dodatnia obiegu. Jednak straty mechaniczne w przekładni i sprężarce,
zmniejszenie siły normalnej, poprawa przechodzenia tłoka przez
intensywne zawirowanie ładunku.
oraz straty oporów przepływu powodują obniżenie mocy silnika.
zwrotne położenia)
Wanienkowa: jw. W tłoku: zwarty kształt uproszczenie odlewu i
Doładowanie mechaniczne charakteryzuje się wydatkiem zależnym od
2 Przesunięcie osi sworznia w stosunku do osi cylindra w kierunku
obróbki głowicy małe zawory wyższe i cięższe(+15%) tłoki zwiększenie
prędkości obrotowej silnika, natomiast wydajność turbodoładowania
działania siły normalnej (bardziej łagodne poruszanie się tłoka wzdłuż
bezwładności możliwość przegrzania tłoka Ubogie mieszanki: tworzenie
jest zależna od obciążenia silnika. Bardziej optymalny jest ten drugi
gładzi cylindrowej)
uwarstwionej mieszanki( dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu
przypadek. Doładowanie mechaniczne, z uwagi na straty dławienia,
Rozkład sił w prostym układzie korbowym
kanałów dolotowych, intensywnemu zawirowaniu mieszanki możliwe
obniża wyraz
nie sprawność silnika przy małych obciążeniach.
jest skierowanie w pobliże świecy zapłonowej nieco bogatszej mieszanki
Dodatkową wadą tego typu doładowania jest pobór mocy z wału
wrażliwość na zmiany prędkości obr i obciążenia) Dzielone komory(obj
korbowego silnika. Z drugiej strony sprężarka mechaniczna posiada
komory wstępnej wynosi ok. 10% komory spalania gdzie kierowana jest
małą zwłokę reakcji na zmianę prędkości obrotowej silnika. W tym
bogata mieszanka i tam następuje początek spalania, odporne na spalanie
przypadku turbosprężarka charakteryzuję się znacznym opóz
nieniem
stukowe, mała zawartość składników toksycznych)
(tzw. turbodziurą), mającym wpływ na rozpędzanie pojazdu.
Klinowa- jej przekrój w płaszczyz
nie prostopadłej do osi wału
14. Mechanika układu korbowego
korbowego ma kształt klina. Zawory ustawione w jednym rzędzie na
Przebieg zmian chwilowego położenia tłoka
szerszej powiechrzni klina są pochylone względem osi cylindra - co
ułatwia ich napęd. Świeca zapłonowa jest zwykle umieszczona na
węższej powiechrzni klina. Komora klinowa charakteryzuje się dobrymi
własnościami przeciwstukowymi, co umożliwia stosowanie większych
stopni sprężania.
Systemy spalania ubogich mieszanek
w normalnym silniku benzynowym ideałem jest mieszanka jednorodna,
w której cząsteczki paliwa i powietrza są bardzo dobrze wymieszane w
odpowiedniej proporcji (mieszanka stechiometryczna o proporcji
powietrza do paliwa 14,7:1). W przypadku spalania mieszanki ubogiej
trzeba stworzyć inną sytuację: mieszanka wokół świecy powinna być
bogata, a w dalszej odległości od świecy może być uboga. Wtedy
zapłon następuje bez problemów. Osiąga się to w silnikach z
bezpośrednim wtryskiem benzyny do cylindra. Tłok silnika o wtrysku
bezpośrednim benzyny ma specjalnie ukształtowane denko. Ma ono
zagłębienie i coś w rodzaju grzebienia. Gdy tłok osiąga górne martwe
położenie, zagłębienie i "grzebień" powodują, że struga wtryskiwanego
w tym czasie paliwa odchyla się i zawirowuje. Dzięki temu przy świecy
mieszanka jest bogata, łatwa do zapalenia. Gdy silnik nie jest zbyt
obciążony, wtryskiwacz pod koniec suwu sprężania podaje
skoncentrowaną strugę paliwa, następuje spalanie mieszanki ubogiej.
Siła gazowa
Gdy obciążenie wzrośnie, na przykład podczas przyspieszania, wtedy
Pg=p*Ąd2/4
wtryskiwane paliwo nie ma postaci strugi, tylko "parasola", jest
p- chwilowe ciśnienie gazu w cylindrze
rozproszone i podawane trochę wcześniej - w momencie napełniania
P=Pg+b
A
x- chwilowe przemieszczenie tłoka (wartość poszukiwana) cylindra. Oczywiście, wówczas mieszanka nie jest już tak uboga, silnik
Siła korbowodowa S [N]
l- długość korbowodu daje większą moc, ma większą dynamikę.
S=Pg/cos�
r- promień wykorbienia
Siła normalna N [N]
�- kąt zawarty pomiędzy osią korbowodu a prostą wzdłuż której 16. Systemy spalania w silnikach ZS
N=Pg*tg�
przesuwa się tłok Wtrysk bezpośredni zalety: dobre własności rozruchowe ze względu na
Siła styczna T [N]
ą- kąt obrotu wału korbowego stosunkowo małe straty ciepła sprężanego powietrza duża sprawność
T=S*sin(ą+�)=(Pg sin(ą+�))/(cos �)
=r/l stosunek promienia wykorbienia do długości korbowodu cieplna małe zużycie paliwa wady: twardy bieg silnika Cechy:
Siła promieniowa K [N]
H"0,25�0,28 intensywny ruch powietrza i bardzo drobne rozpylanie paliwa
K=S*cos(ą+�)= (Pg cos(ą+�))/(cos �)
x=l+r-(r*cosą+l*cos�) umożliwiają dokładne ich wymieszanie czego wynikiem jest krótki czas
(siły zmieniające się w zależności OWK-położenia)
x=r*(1+/2 *sin2-cosą) opóz
nienia zapłonu i dobre wykorzystanie powietrza)
Siła T przyłożona do czopa korbowego wywołuje zmienny moment
Przebieg zmian chwilowej prędkości tłoka w funkcji kąta położenia 1) objętościowe tworzenie mieszaniny palnej
obrotowy
wału korbowego Następuje wyciskanie i mieszanie paliwa, system ma najlepszy stosunek
=T*r=Pb*r*sin(ą+�)/cos�
c-chwilowa prędkość tłoka (dx/dą)*(dą/dt) powierzchni do objętości, silniki maja najmniejsze zużycie paliwa.
Siły N, P, K, S stanowią podstawę do obliczeń wytrzymałościowych
c=dx/dt=(dx/dą)*(dą/dt) Ciśnienie wtrysku zawiera się w przedziale 2000 bar
układ korbowego, siła T tworzy zmienny moment obrotowy, przy czym
(dą/dt)=�=(Ąn/30) 2) przyścienne (powierzchniowe) tworzenie mieszaniny palnej
jego zmienność wywołuje nierównomierny bieg silnika
Ostateczna postać wzoru na chwilową prędkość tłoka Paliwo jest rozprowadzane przez rozpylacz i kierowane na ściankę
c=r*�*(siną+(/2)*sin2ą) cylindra oraz krawędz
tłoka, silniki te wykazują dużą emisję związków
c=c`+c`` szkodliwych przy zimnym rozruchu.
Efektywne mieszanie paliwa z powietrzem przekłada się na skrócenie cylindrycznej panewce z pasowaniem luz
nym. Dzielą się na suche, Układ z mokrą miską olejową:
okresu samozapłonu. powietrzne, olejowe. Zbiornikiem oleju jest blaszana lub aluminiowa miska olejowa
Komory wstępne objętość komory wstępnej stanowi 15-35% obj. 18. UKA
AD ROZRZ
DU: zamykająca przestrzeń korbową. Miska pełni rolę wymiennika ciepłą
komory spalania w komorze tej ulega spaleniu jedynie część RODZAJE UKA
ADÓW ROZRZ
DU między olejem a atmosferą zewnętrzną. Jest to rozwiązanie stosowane
dostarczonego paliwa z powodu niedostatecznej ilości powietrza SV- Side Valve  rozrząd dolnozaworowy w większości tłokowych silników spalinowych.
powstałe spaliny przedostają się do komory zasadniczej porywając ze OHV  Over Head Valve  wałek rozrządu umieszczony w bloku Układ z suchą miską olejową
sobą resztę niespalonego paliwa gdzie następuje dalsze spalanie zalety: silnika Posiada dwie pompy: osuszającą- zbiera olej i tłoczy do zbiornika,
łagodne narastanie ciśnienia, niskie max ciśnienie spalania, niskie OHC  Over Head Comshaft  wałki rozrządu umieszczone w głowicy tłoczącą- ze zbiornika tłoczy do magistrali olejowej.
ciśnienie wtrysku paliwa, bezdymna praca silnika przy niskim SOHC  Single OHC  pojedynczy wałek rozrządu w głowicy Zalety suchej miski: układ niewrażliwy na przechylenia silnika, zmiana
współczynniku nadmiaru powietrza, możliwość stosowania paliwa o DOHC  Double OHC  podwójny wałek rozrządu w głowicy rozkładu mas, zastosowanie w samochodach terenowych i tłokowych
niskim LC i paliw cięższych wady: duże zużycie paliwa, duży stopień Zawory. Wykonywane są ze stali stopowych chromoniklowych silnikach lotniczych.
sprężania, trudny rozruch zimnego silnika, stosowanie świec żarowych- niekiedy są stellitowane. Składa się z: trzonka, grzybka(talerzyka), Główne elementy układu olejenia i ich funkcje:
w przypadku ich awarii uruchomienie silnika jest praktycznie zamka zaworu, przylgni zaworu. 1)Miska olejowa- zbiornik na olej smarujący silnik, umieszczony
niemożliwe. Układ wtryskowy słabo obciążony, wytrzymałe. Czasoprzekroje, wyrażane okresem zależności czynnej powierzchni poniżej wału korbowego,
Wirowe  stanowią 50-70 procent objętości komory spalania, podczas przelotu pomiędzy zaworem a gniazdem zaworowym do czasu lub kąta 2)Smok olejowy- zbieranie oleju z dna miski olejowej, wstępna filtracja
suwu sprężania powietrze wpływa stycznie do ścianek komory i zostaje obrotu wału korbowego, są miarą skuteczności działania układu oleju z dużych zanieczyszczeń (filtr siatkowy),
w ten sposób wprowadzone w ruch wirowy wtryskiwane paliwo jest rozrządu. Dla uzyskania dużych czasoprzekrojów przy ustalonych 3)Pompa olejowa- budowa zębata o zazębieniu wewnętrznym lub
rozprowadzane po zewnętrznych partiach komory a płomień przenosząc wielkościach skoku zaworu i kąt ich otwarcia, zawory powinny być zewnętrznym, napędzana z wału korbowego lub elektrycznie,
się od ścian do środka komory wypiera niebiorące jeszcze udziału w otwierane i zamykane możliwie szybko. Jednak zwiększenie prędkości utrzymuje ciśnienie oleju w układzie na poziomie 4-5 bar, olej jest
spalaniu powietrze ku ścianką, dzięki czemu proces spalania przebiega otwierania zaworów są ograniczone jest wzrastającymi przenoszony ze strony ssącej na tłoczną we wrębach międzyzębnych,
bardzo szybko Zalety: dobre wymieszanie paliwa z powietrzem, niskie przyspieszeniami i siłami w mechanizmie rozrządu, zwłaszcza że czasy -zawór przelewowy- zawór bezpieczeństwa, zadaniem tego zaworu jest
ciśnienie wtrysku, jednootworowy wtryskiwacz, bezdymna praca przy otwarcia zaworów są bardzo krótkie: dla 5000 obr/min przeciętny czas utrzymania stałego, założonego ciśnienia, niezależnie od gęstości oleju i
małym współczynniku nadmiaru powietrza, mała wrażliwość na rodzaj wynosi 0,008 s. stopnia zużycia łożysk oraz zabezpieczenie układu przed ewentualnym
paliwa (LC) możliwość pracy z dużymi prędkościami obrotowymi Wałki rozrządu - zmuszają popychacze do wykonywania ruchów posuwisto- uszkodzeniem wskutek nadmiernego wzrostu ciśnienia - zwłaszcza
Wady trudny rozruch zimnego silnika, wysokie max ciśnienie spalania, zwrotnych o przebiegu dokładnie określonym przez kształt krzywek. Ponadto podczas rozruchu zimnego silnika,
duże jednostkowe zużycie paliwa, skomplikowana budowa głowicy. wał rozrządu często napędza rozmaite mechanizmy pomocnicze silnika: pompę - czujnik ciśnienia oleju,
oleju, rozdzielacz zapłonu, zasilającą pompę paliwa, pompę wtryskową i inne. -zawór obejściowy (obieg w przypadku zatkania filtra oleju),
17. UKA
AD KORBOWO  TA
OKOWY Wał rozrządu jest obciążony siłami ciśnienia gazów, bezwładności i napięcia sprężyn, - zawór odcinający odpływ oleju (zapobiega zjawisku  suchego startu ),
Jego zadaniem jest zamiana energii czynnika zasilajacego na moment które wywołują naprężenia zginające i skręcające oraz powodują 4)Chłodnica olejowa- (powietrze-olej lub woda-olej), dodatkowo
obrotowy wału korbowego. Składa się z: wału korbowego, korbowodu, zużywanie się powierzchni czopów, a zwłaszcza krzywek. Z tego względu chłodzi olej wypływający z silnika.
tłoka. wymienione powierzchnie są zwykle utwardzane powierzchniowo. Konieczna w ciągnikach rolniczych, silnikach stacjonarnych.
Zespół tłoka. Zadaniem tłoka jest przejęcie sił gazowych i przekazanie Wały rozrządu są wykonywane jako kute lub odlewane. Powierzchnie robocze najbardziej 5)Filtr olejowy- pełno przepływowe, odśrodkowe lub z wkładami
ich poprzez sworzeń tłokowy na zespół korbowodu. Stanowi dolną rozpowszechnionych wałów kutych utwardza się przez nawęglanie lub hartowanie (metalowymi, papierowymi). Jego zadaniem jest zatrzymanie
część komory spalania, uszczelnia komorę spalania. powierzchniowe. zanieczyszczeń zawartych w oleju.
Składa się z: Wały rozrządu silników małej i średniej mocy są jednolitej natomiast w
-denko tłoka, silnikach wielkiej mocy są stosowane z reguły składane wały rozrządu Rodzaje smarowania:
-część pierścieniowa, (z nasadzanymi krzywkami). Ciśnieniowe
-część prowadząca tłoka (płaszcz), Jednolite wały rozrządu. Zasadniczymi częściami jednolitego wału Układy smarowania są stosowane we wszystkich nowoczesnych
-piasta tłoka rozrządu są czopy łożyskowe i krzywki. Na jednym końcu znajduje się silnikach. Olej pod
Materiały stosowane na tłoki: zwykle czop z rowkiem na wpust do osadzenia koła napędu rozrządu .Zwykle Ciśnieniem jest doprowadzany tylko do niektórych części, np. do łożysk
-stopy aluminium (w silnikach szybkoobrotowych) na środkowym czopie wału rozrządu do silnika z zapłonem iskrowym są głównych i korbowych wału korbowego, czy łożysk wału korbowego i
-stopy tytanu, nacięte zęby koła, służącego do napędu pompy oleju i rozdzielacza dz
wigienek zaworowych, inne
-żeliwo (ograniczenie Nox, wzrost tempeatrury końca zasysania, zapłonu. Ponadto między krzywkami znajduje się mimośród do napędu części są smarowane rozbryzgowo, np. krzywki wału rozrządu, gładz

ograniczenie prędkości obrotowej silnika związane z dużymi zasilającej pompy paliwa. cylindrów, czy koła
przeciążeniami układu przez masę tłoka) Składane wały rozrządu. W dużych silnikach nie stosuje się jednolitych wałów zębate.
Pierścienie. zadaniem pierścieni tłokowych jest uszczelnienie komory rozrządu, lecz krzywki wykonuje się zawsze oddzielnie i osadza na wale o Mieszankowe
spalania. W silnikach tłokowych występują dwa podstawowe rodzaje jednakowej średnicy, zaopatrzonym we wpusty. Osiowo krzywki ustala się Stosowany w silnikach dwusuwowych ze sprężaniem w skrzyni
pierścieni: wówczas za pomocą wkrętów lub też tulei odległościowych. Krzywki mogą korbowej. W silnikach tych do benzyny jest dodawane 2...3% oleju
- pierścienie uszczelniające, których zadaniem jest utrzymanie być wykonane jako pojedyncze lub też podwójne , a nawet jako zespół wszystkich smarującego, który w skrzyni korbowej prawie całkowicie wytrąca się
możliwie wysokiej kompresji i zapobieganie przeciekom spalin krzywek dla jednego cylindra (łącznie z krzywkami zaworów rozruchowych i z zassanej mieszanki palnej i rozbryzgowo smaruje części silnika,
zamkniętych pod wysokim ciśnieniem w komorze nad tłokiem do pomp wtryskowych). również łożyska główne i korbowe (zwykle toczne).
skrzyni korbowej (przestrzeni pod tłokiem), w której ciśnienie jest Popychacze Najczęściej popychacz jest częścią mechanizmu
bliskie atmosferycznemu; krzywkowego. Popychacz jest wykonywany najczęściej z żeliwa lub 20. Układ chłodzenia
- pierścienie zgarniające, które zgarniają z tulei cylindra nadmiar oleju, stali niestopowej. Popychacze przenoszą na laskę popychacza - lub inny Cel chłodzenia silnika
pozostawiając stosunkowo cienki "film olejowy" na gładzi cylindra, element - siły poosiowe z krzywki wałka rozrządu. -chłodzimy po to by ogniować więcej i dłużej! :P
zapobiegając przedostawaniu się do przestrzeni nad tłokiem Dz
wignie zaworowe przenoszą na zawór siły poosiowe z laski - chłodzenie kadłuba powoduje dostawanie się większego ładunku
nadmiernej ilości oleju. popychacza lub krzwki wałka rozrządu. powietrznego do komory spalania,
Materiał stosowany na pierścienie to głównie żeliwo o drobnoziarnistej Laski popychaczy występują tylko w silnikach górnozaworowych z - mniejsza skłonność do osadzania się nagaru w silniku,
strukturze z licznymi płatkami grafitu. wałkiem dolnym ( FIAT 126p, Cinquecento 700 i 900, Polonez). - zapobieganie przegrzaniu się elementów,
Kształty pierścieni uszczelniających : Przekazują siłę poosiową z popychacza, na dz
wignię zaworową. zwykle Rodzaje chłodzenia:
-cylindryczny, wykonuje się w postaci kutego pręta stalowego, o odpowiednio Bezpośrednie  czynnikiem chłodzącym jest opływające kadłub silnika
-stożkowy, ukształtowanych końcówkach lub w postaci rurki duraluminiowej z powietrze. System bezobsługowy.
-beczkowy, wstawionymi, stalowymi końcówkami o odpowiednim kształcie. Wady: mniejsza intensywność chłodzenia, większe nagrzewanie układu
-trapezowy Sprężyny zaworowe powinny zapewniac szczelne i silne dociśnięcie dolotowego i głowicy, możliwość wystąpienia spalania stukowego,
-noskowy. zaworu do gniazda oraz utrzymywać cały układ w stanie wstępnego konieczność większych luzów montażowych związanych z
Sworznie . Zadaniem sworznia tłokowego jest zapewnienie przegu- napięcia, uniemożliwiając odrywanie się popychacza od krzywki wałka rozszerzalnością cieplną współpracujących elementów.
bowego połączenia tłoka z korbowodem w sposób zabezpieczający rozrządu. Pośrednie (cieczowe)  Układ ten jest znacznie bardziej
prawidłowe przenoszenie siły ciśnienia gazów. Napęd wału rozrządu skomplikowany i droższy niż układ chłodzenia powietrzem (ponieważ
Wobec ograniczonych wymiarów geometrycznych sworzeń tłokowy podlega znacz- Wał rozrządu ma zawsze prędkość obrotową dwa razy mniejszą niż obieg cieczy chłodzącej jest wymuszony), jednak ma wiele zalet. Silniki
nym naciskom jednostkowym, przy czym obciążenia sworznia są prędkość wału korbowego i może być napędzany za pomocą : z tym układem są cichsze, chłodzenie jest bardziej intensywne, a gorący
zmienne co do wartości, a w silnikach czterosuwowych  również i co do 1.układu kół zębatych np. Żuk płyn chłodzący może być wykorzystywany jako z
ródło ciepła do
kierunku. Wysokie temperatury piast tłoka podczas pracy silnika oraz 2.przekładni łańcuchowej np. 126p, 125p ogrzewania np. kabiny pasażerskiej.
wahadłowe ruchy sworznia nie sprzyjają uzyskaniu warunków tarcia 3.paska zębatego np. Polonez Rodzaje układów chłodzenia:
płynnego. Z tych względów sworzeń tłokowy powinien mieć twardą i gładką Zmienne fazy rozrządu Zamknięty  posiada zbiorniczek wyrównawczy, ciśnienie w układzie
powierzchnię zewnętrzną, małą masę (z uwagi na siły bezwładności) i Możliwości zmiennych faz rozrządu: chłodzenia jest wyższe niż atmosferyczne (większe ciśnienie- wyższa
odpowiednią wytrzymałość do przenoszenia siły ciśnienia gazów. -poprawa współczynnika napełniania w szerokim zakresie prędkości temp wrzenia cieczy chłodzącej),
-sworznie pływające (luz
no pasowane w główce korbowodu i w tłoku) obrotowej silnika Pół zamknięty  termosyfonowy, intensywność chłodzenia w układzie
-sworznie ciasnopasowane w główce korbowodu a luz
nopasowane w tłoku - możliwość wyeliminowania przepustnicy w silniku ZI(ograniczenie termosyfonowym jest regulowana samoczynnie. Im silnik cieplejszy,
-sworznie luz
nopasowane w główce korbowodu a ciasnopasowane w tłoku strat pompowania) tym większa różnica temperatur cieczy gorącej i zimnej (ciecz szybciej
Korbowód. Zadaniem korbowodu jest przekazanie siły nacisku gazów - w pewnych warunkach mozliwosci oddzialywania na zawirowanie krąży w układzie) *zalety- łatwy rozruch, bo występuje znikome
na tłok, na wał korbowy oraz pośrednictwo w zamianie ruch ładunku krążenie cieczy *wady-mała różnica temperatur cieczy chłodzącej na
posuwisto- zwrotnego na obrotowy. -sterowanie tzw. recyrkulacją wewnętrzną( kontrolowane pozostawianie dopływie,
Siły działające na korbowód powodują: rozciąganie, ściskanie, części spalin w cylindrze z poprzedniego cyklu) Otwarty- układ w którym stosowana jest woda, nie ma zbiornika
wyboczenie, zginanie. Rodzaje zmiennych faz rozrządu wyrównawczego, po przekroczeniu temperatury wrzenia nadwyżka
Składa się z: główka korbowodu, stopa korbowodu, trzon korbowodu, 1. mechanizmy umożliwiające przesuwanie faz rozrządu w stosunku do cieczy wydostaje się przez zawór w korku chłodnicy.
łożysko ślizgowe, pokrywa stopy korbowodu. położenia wału korbowego bez zmiany ich długości i bez zmiany skoku Główne elementy układu chłodzenia i ich funkcje
zaworów 1)pompa płynu chłodzącego- tłoczy pod ciśnieniem płyn do układu
2. mechanizmy wielokrzywkowe umożliwiające w sposób skokowy chłodzenia. Najczęściej stosowane są pompy odśrodkowe,
zmianę położenia faz rozrządu w stosunku do wału korbowego z charakteryzują się dużą wydajnością przy prostej i zwartej budowie.
jednoczesną zmianą skoku zaworów Pomp tworzy niewielkie ciśnienie co zabezpiecza układ przed
3. mechanizmy umożliwiające w sposób ciągły zmianę położenia i uszkodzeniami. Pompa jest włączona do obiegu między dolnym
długości faz rozrządu oraz wzniosów zaworów. zbiornikiem chłodnicy, płaszczem płynu chłodzącego, dzięki czemu
19. Układ olejenia pompa tłoczy w układzie ciecz o najniższej temperaturze w obiegu,
Zasada smarowania hydrodynamicznego: 2)chłodnica- nagrzany płyn chłodzący oddaje za jej pomocą ciepło do
otoczenia. Chłodnica składa się z rdzenia połączonego dwoma
zbiornikami, górny zbiornik ma połączenie z silnikiem i zbiornikiem
Skośny podział stopy korbowodu  w celu ułatwienia montażu i wyrównawczym,
demontażu przy dużych czopach(od strony głowicy). 3)wentylator  służy do wymuszonego intensywnego przepływu
Wał korbowy. Przenosi moment obrotowy uzyskany na powietrza przez chłodnicę, co poprawia efekt wypromieniowywania
poszczególnych cylindrach na zewnątrz silnika celem wykorzystania. ciepła. Napędzany silnikiem elektrycznym lub z wału korbowego ( ze
Składa się z: sprzęgłem elektromagnetycznym),
-czopy główne, 4)termostat- zawór termiczny, reguluje temperaturę płynu chłodzącego
-czopy korbowe, w silniku,
-ramiona, 5)zbiornik wyrównawczy- przejmuje nadmiar płynu chłodzącego gdy
-przednie i tylne zakończeie wału korbowego, temperatura w układzie wzrasta i oddaje go do układu gdy silnik
-przeciwciężary, stygnie,
-koła zamachowe, Powstanie klina smarnego 6)korek wlewu- wyposażony w zawór podciśnieniowy i
-tłumik drgań skrętnych, nadciśnieniowy. Nadciśnieniowy powoduje zwiększenie ciśnienia w
-wiercenia olejowe. Smarowanie hydrostatyczne- gdy urządzenie nie jest w stanie układzie (większa temp wrzenia płynu chłodzącego), podciśnieniowy
Wały korbowe mogą być kute, odlewane, składane. Wały kute wytworzyć samodzielnie ciśnienia smarnego. redukuje ciśnienie płynu podczas stygnięcia silnika,
możemy wykonać z tańszego materiału np. stali z dodatkami stopów. Cel olejenia: 7)czujnik temperatury- umieszczony w obudowie termostatu przesyła
Wyważenie wału: statyczne, dynamiczne. -smarowanie poprzez film olejowy, informacje do zegara na desce rozdzielczej, zawiera też włącznik
A
ożyska ślizgowe(panewki) zajmują niewiele miejsca, są lekkie, a -odprowadzenie ciepła, chłodzenie, termiczny lampki przegrzania silnika.
jednocześnie są w stanie przenieść duże obciążenie, stąd ich -zabezpieczenie przed korozją, 21. Kadłub silnika i układ dolotowy
popularność i stosowanie. -uszczelnianie (para cylinder- pierścienie tłokowe), Kadłub stanowi nośnik wszystkich elementów silnika, jest jego
A
ożyska te nie posiadają ruchomych elementów pośredniczących. -usuwa zanieczyszczenia ze współpracujących części, największym i najcięższym elementem.
Czop wału lub inny obrotowy element jest umieszczony w -zmniejszenie luzów i skutków ich powiększania się.
Kadłuby silników chłodzonych powietrzem Zadanie 1 Zadanie 3
Cylindry wykonuje się jako oddzielne części osadzone w kadłubie i Czterocylindrowy, czterosuwowy silnik ZI o średnicy cylindra Sprawność napełniania czterosuwowego, trzycylindrowego silnika ZI o
przykręcone śrubami. Kadłub silnika stanowi jedynie skrzynia D=79,5mm oraz skoku tłoka S=80mm rozwija moc N =45KM przy objętości skokowej V =1,5dm3 przy prędkości n=3500 obr/min wynosi
c ss
korbowa. Kadłub nie jest tak sztywny jak odmiana chłodzona cieczą. prędkości obrotowej n=3500obr/min i zużywa przy tym G =7,5kg/h � =85%. Obliczyć średnią wartość współczynnika nadmiaru powietrza
e v
Cylindry silnika chłodzonego powietrzem wykonuje się z żeliwa lub paliwa o wartości opałowej W =43 MJ/kg. Obliczyć:  pry założeniu, że silnik zużywa przy podanej prędkości obrotowej
d
stopów aluminium. średnie ciśnienie efektywne p G =3,5kg/h paliwa, dla którego stała stechiometryczna wynosi
e, e
Kadłuby silników chłodzonych cieczą moment obrotowy M , L =14kg /kg . Przyjąć gęstość powietrza równą � =1,15 kg/m3.
o t pow pal pow
Blok silnika tworzy jedną całość ze skrzyni korbową. Konstrukcja sprawność ogólną � .
o
i = 3
powinna zapewniać dostateczne i równomierne chłodzenie tulei
D = 79,5mm = 0,0795m
cylindrowych oraz zapobiegać tworzeniu się zapowietrzeń i korków
Vss =1,5dm3 = 0,0015m3
parowych. Rodzaje kadłubów chłodzonych cieczą: S = 80mm = 0,08m
1) stanowiące jeden odlew z blokiem cylindrowym. Tuleja jest
Ne = 45KM = 33,088kW = 33088
W
Vs =Vss�i = 0,0005m3
nierozłącznym elementem kadłubu silnika- bardzo dobra wymiana
ciepła, mniejsze gabaryty, mniejsza odległość pomiędzy osiami
obr obr
�v = 85% = 0,85
cylindrów, drogi w wykonaniu, remont wymaga demontażu kadłuba. n = 3500 = 58,33
2) kadłuby z odlanymi oprawami cylindrów i wciskanymi tulejami min s
kg kg
cylindrowymi  wymienne tuleje-tylko one muszą być wykonane z
i = 4
Ge = 3,5 = 0,0009722220
83
materiału lepszej jakości, mniej sztywny kadłub, pogorszona wymiana
h s
ciepła.
kg kg
Ge = 7,5 = 0,002083
3)kadłuby z mokrymi tulejami cylindrowymi- najmniej sztywny,
kgpow
h s
odlew najmniej skomplikowany, tuleje uszczelniane uszczelkami
Lt =14
gumowymi o-ring, mogą zużywać się kawitacyjnie.
MJ J
kgpal
Materiały stosowane do odlewania kadłubów- żeliwo, stopy Wd = 43 = 43000000
kg kg
aluminium, magnezu, kadłuby silników okrętowych są spawane z
kg
grubościennych blach stalowych.
�pow =1,15
Ą �" D2
Rozwiązania konstrukcyjne współczesnych układów dolotowych
Vs = �" S = 0,000397m3
m3
Kolektory dolotowe- wykonywane jako odlewy aluminiowe, elementy
4
połączone głowicą zapewniające niezakłócony przepływ ładunku
mpow �v �"Vs�" �pow
L
2�" pe�"Vs�"i �" n
powietrznego (paliwowo powietrznego) do silnika.
 = = =
Ne =
Doładowanie dynamiczne
� Lt mpal �" Lt mpal �" Lt
Doładowanie rezonansowe- zwiększa moment obrotowy silnika na
� �" Ne
niskich obrotach poprzez (wykorzystuje się impet powietrza
pe = = 714412Pa = 714,412kPa 2�"Ge 2�" 0,0009722
wytworzony przez zasysający powietrze tłok).
2�"Vs�"i �" n mpal = = = 0,0000333344�" kg
Kolektory dolotowe są obecnie nośnikami czujników diagnozujących
n 58,33
Ne 33,088�"[kW]
pracę silnika oraz ilość pobieranego powietrza, w niektórych
Mo = 9554,14�" = 9554,14�" = 90,32Nm
rozwiązaniach mają wbudowany wtrysk paliwa.
0,85�"0,0005�"1,15
n 3500�"[obr/ min]
 = =1,0473
22. Układy zasilania
Ne 33088 0,0000333344�"�"14
�o = = = 0,37 = 37%
Układ zasilania silnika z zapłonem iskrowym
Zadanie 4
Ge�"Wd 0,002083�"43000000
- Gaz
nikowy- zasada działania zwężki Venturiego, niestosowany
Obliczyć długość skoku tłoczka o średnicy d =5mm sekcji tłoczącej
t
obecnie, brak możliwości dokładnego dawkowania paliwa. Zadanie 2
rzędowej pompy wtryskowej opowiadającego dawce wtryskowej paliwa
- Wtrysk jednopunktowy- prosty w konstrukcji, nierównomierny W czterocylindrowym, czterosuwowym silniku ZI pracującym ze
w sześciocylindrowym silniku ZS z bezpośrednim wtryskiem paliwa o
podział mieszanki do wszystkich cylindrów. średnią prędkością tłoka C =8m/s, tylko 33%wywiązanego w czasie
śr
objętości skokowej V =11,1dm3, pracującego ze średnim
ss
- wtrysk wielopunktowy spalania ciepła zamieniane jest na pracę użyteczną. Średnica i skok
współczynnikiem nadmiaru powietrza =1,3. Silnik zasilany jest olejem
1)wtryskiwacze bezpośrednio umieszczone w głowicy (końcówka cylindra tego silnika wynoszą odpowiednia D=85mm i S=80mm.
napędowym o gęstości � =0,83 g/cm3. Aby całkowicie i zupełnie spalić
pal
wtryskiwacza w komorze spalania  silniki GDI), Obliczyć sprawność mechaniczną tego silnika zakładając, że zużywa on
1kg tego paliwa trzeba do spalenia dostarczyć 14, kg powietrza.
2) wtryskiwacze rozmieszczone w ramionach układu dolotowego. G =8,5kg/h paliwa o wartości opałowej W =43MJ/kg, a średnie
e d
Przyjąć, że współczynnik napełniania silnika wynosi � =0,88, a gęstość
v
Bosch L-Jetronic  Luft- sterowane powietrzem, D-Jetronic- Druck- ciśnienie tarcia wynosi p =0,2MPa.
T
zasysanego powietrza � =1,2 kg/m3.
pow
sterowane ciśnieniem.
m
i = 6
Podział układów wtryskowych ze względu na okresowość wtrysku Csr = 8
s
- jednoczesny- symultaniczny- dawka paliwa podzielona na dwie
dt = 5mm = 0,005m
części (jeden obrót OWK jedna część),
D = 85 mm = 0,085 m
- półsekwencyjny-na jeden obrót wału korbowego podawana jest cała
Vss = 11,1dm3 = 0,0111m3
dawka , S = 80 mm = 0,08 m
W jednoczesnym i półsekwencyjnym paliwo podawane jest
Vs = Vss �i = 0,00185m3
Csr 8 obr
niezależnie od fazy rozrządu.
Csr = 2 �" S �" n �! n = = = 50
-sekwencyjny -benzyna podawana jest dla każdego cylindra w innym
g kg
2 �" S 2 �" 0,08 s
czasie, ale zawsze w tej samej fazie cyklu pracy silnika �pal = 0,83 = 830
- dwukrotny sekwencyjny- podawane są dwie dawki paliwa  przed i i = 4 cm3 m3
po fazie otwarcia zaworu.
kgpow
kg kg
Układy wtryskowe silników wysokoprężnych
Lt = 14,3
Ge = 8,5 = 0,002361
-Układ z pompą wtryskową:
h s kgpal
bak- mechaniczna pompa paliwa- filtry paliwowe- szyna zasilająca
MJ J
pompy wtryskowej- sekcje pompy wtryskowej- hydraulicznie
�v = 0,88
Wd = 43 = 43000000
sterowany wtryskiwacz. Zmiana wielkości dawki przez listwę zębatą
kg kg
która jest sprzęgnięta z regulatorem prędkości obrotowej. Dawka kg
�pow = 1,2
paliwa regulowana jest objętościowo. pT = 0,2MPa = 200000 Pa
m3
Rodzaje rozpylaczy paliwowych: - czopikowe, -wielootworkowe.
2
Ą �" D
-Układ Common Rail 3 �v �"Vs�" �pow
Vs = �" S = 0,0004537 m
Pompa wysokiego ciśnienia podaje paliwo do szyny paliwowej, a  =
4
następnie do wtryskiwaczy. Nie ma pompy wtryskowej, sterowanie mpal �" Lt
dawką paliwa jest precyzyjne, ciśnienie 1600-1800bar. pe
�m =
�v �"Vs�" �pow 0,88�" 0,00185�"1,2
-Układ z pompowtryskiwaczami
pi
mpal = = = 0,0001051
kg
brak przewodów wysokiego ciśnienia, minimalna zwłoka zapłonu,
 �" Lt 1,3�"14,3
skomplikowana budowa, ciśnienie wtryskiwania 2000bar, niemożliwy
J
Q = Ge �"Wd = 0,002361 �" 43000000 = 101523
podział precyzyjny jak w Common Rail.
mpal 0,0001051
s
Vpal = = = 0,0000001266
m3
Qe = Ne = 0,33 �" Q = 0,33 �"101523 = 33502 ,59W �pal 830
� �" Ne
Ą �" dt2
pe = = 738381 Pa = 738 ,381 kPa
Vpal = �" St
2 �"Vs �" i �" n
4
Pi = pe + pT = 938381
Vpal �" 4
0,0000001266�" 4
St = = = 0,00645m = 6,5mm
pe
�m = = 0,7869 = 78 ,7% Ą �" dt2 3,14�" 0,0052
pi