51.
Stosowanie wtrysku bezpośredniego (zamiast systemów z komorą dzieloną)
Bardzo wysokie ciśnienia wtrysku
- układy wtryskowe z pompowtryskiwaczami
- akumulacyjne układy wtryskowe (common rail)
Elektroniczne sterowanie układów wtryskowych
Układy dolotowe ze zmiennymi właściwościami geometrycznymi
Doładowanie z chłodzeniem powietrza
Rozrząd wielozaworowy ze zmiennymi parametrami fazami rozrządu i wzniosami zaworów)
Recyrkulacja spalin
Postęp w opracowywaniu olejów napędowych. Zwiększanie liczby cetanowej, zmniejszanie zawartości siarki i
węglowodorów pierścieniowych
Katalityczne oczyszczanie spalin  reaktory katalityczne
50.
Zwiększenie stopnia sprężania
Wtryskowe systemy zasilania
- wtrysk wielopunktowy (MPI  Multi Point Injection)
- wysokociśnieniowy trysk benzyny do cylindra (GDI  Gasoline Direct Injection)
Komory spalania do mieszanek
- jednorodnych
- niejednorodnych
Układy dolotowe ze zmiennymi właściwościami geometrycznymi
Doładowanie z chłodzeniem powietrza
Rozrząd wielozaworowy ze zmiennymi parametrami (fazami rozrządu i wzniosami zaworów)
Układy zapłonu (plazmowego, fotochemicznego i laserowego)
Recyrkulacja spalin
Postęp w opracowywaniu paliw: zmniejszanie zawartości m.in. węglowodorów pierścieniowych, związków ołowiu i
siarki, zwiększenie zawartości izoalkanów
Zintegrowane elektroniczne systemy pomiarów, sterowania i diagnozowania
Katalityczne oczyszczanie salin  reaktory katalityczne
49.
Charakterystyka obciążeniowa jest wykonywana przy stałej prędkości obrotowej wału korbowego silnika.
Zmienne jest dawkowanie urządzenia zasilającego. Stała prędkość obrotowa wału korbowego jest utrzymywana
przez odpowiednio zmieniane za pomocą hamulca obciążenie silnika.
Typowa charakterystyka obciążeniowa przedstawia zależność natężenia zużycia paliwa Ge oraz jednostkowego
zużycia paliwa ge od obciążenia silnika przedstawianego jako moc użyteczna Ne, moment obrotowy Me lub ciśnienie
użyteczne pe.
Zależnie od wymagań prowadzonych badań można charakterystykę uzupełnić o np.: sprawność ogólną �e,
zawartość w spalinach tlenku węgla CCO, dwutlenku węgla CCO2 węglowodorów CHC, tlenków azotu CNOx, cząstek
stałych CPM oraz o stopień zadymienia spalin D. W przypadku silników o zapłonie samoczynnym może to być
również współczynnik nadmiaru powietrza  oraz wielkość dawki (ilość) wtryskiwanego paliwa.
48.
Kataliza-zjawisko zmiany szybkości reakcji chemicznej(przyspieszenia jej) pod wpływem dodania do układu
niewielkiej ilości związku chemicznego, zwanego katalizatorem, którym sam nie ulega trwałym przekształceniom,
lecz tylko tworzy z innymi substratami przejściowe kompleksy.
47.
Sprawność ogólna silnika jest to stosunek pracy użytecznej Le do ciepła doprowadzonego wraz z paliwem Qp
zużytym dla jej wytworzenia.
Le
�o =
Qp
Le- praca użyteczna
Qp- ciepło doprowadzone wraz z paliwem
Le
�o =
(ge �"Wp)
ge- jednostkowe zużycie paliwa
Wp- wartość opałowa paliwa
46.
ąwz kąt wyprzedzenia zapłonu jest to kąt o jaki obróci się wał korbowy od chwili zapłonu mieszanki od iskry na
świecy do chwili dojścia tłoka do GMP.
Fragment otwartego wykresu indykatorowego wyjaśniający pojęcie okresu zwłoki zapłonu (kąta wyprzedzenia
zapłonu).
45. Spalanie w silnikach ZS
W silnikach o ZS paliwo wtryskiwane jest do sprężonego powietrza o ciśnieniu 3.5-4.5 MPa i temperaturze 500-
700K. Wtrysk paliwa rozpoczyna się średnio ok. 15-30� kąta OWK przed głowicowym zwrotem tłoka i z tego
powodu temperatura i ciśnienie sprężonego ładunku są w chwili wtrysku niższe niż wskazywałby na to stopień
sprężania. Cechą takiej mieszaniny jest znaczna niejednorodność.
Spalanie dzielimy na 4 okresy:
*I okres- opóz
nienia zapłonu (opóz
nienia wzrostu ciśnienia)
*II okres- gwałtownego wzrostu ciśnienia
*III okres- spadku szybkości spalania paliwa
*IV okres- dopalania paliwa
Schemat otwartego wykresu indykatorowego silnika o zapłonie samoczynnym (fragment dotyczący okresu spalania)
44.
Proces spalania jest zapoczątkowany wyładowaniem iskrowym pomiędzy elektrodami świecy. Wyładowanie
następuje przed osiągnięciem przez ładunek cylindra minimum objętości(patrz. kąt wyprzedzenia zapłonu).
Spalanie dzielimy na 3 okresy:
*I okres-powstanie płomienia (w chwili iskrzenia świecy) rozpoczęcie, a zakończenie w chwili uwidocznienia na
wykresie indykatorowym gwałtownego wzrostu ciśnienia spowodowanego spalaniem
*II okres-rozprzestrzenianie się płomienia (w chwili osiągnięcia przez ładunek cylindra maksymalnej temperatury)
*III okres-dopalanie (może następować jeszcze w kolektorze wylotowym)
P  ciśnienie w cylindrze
Pbs  ciśn. W cylindrze bez spalania
T  śr. Temp. A
adunku
1  iskrzenie świecy zapłonowej
2  pocz. Widocznego spalania
3  szczyt. ciśnienie spalania
4  szczyt. Temp. Spalania
Otwarty wykres indykatorowy suwów sprężania i rozprężania silnika ZI
43.
Wtryskiwacz uniwersalny składa się z obsady i rozpylacza.
W obsadzie: króciec doprowadzający paliwo z filtrem.
W rozpylaczach zamkniętych: drążek (iglica) i sprężyna do regulacji ciśnienia otwarcia wtryskiwacza.
Rozpylacze:
- otwarte - nie stosowane w silnikach samochodów i ciągników
- zamknięte
Rozpylacze zamknięte:
- otworkowe (średnica otworków 0,25 - 0,4 mm):
-- jednootworkowe
-- dwuotworkowe: symetryczne, niesymetryczne
-- wielootworkowe: symetryczne, niesymetryczne
- czopikowe:
-- zwykłe
-- dławiące
42.
Pompy wtryskowe rozdzielaczowe
- regulacja dawki przez dławienie dopływu paliwa z pompy zasilającej przez zawór sterujący
- zmienny początek i stały koniec tłoczenia
- odmierzanie dawek do wszystkich wtryskiwaczy przez jeden cylinder
Wady pomp rozdzielaczowych:
- uderzenia popychaczy o powierzchnię krzywek
- kończenie tłoczenia przy zerowej prędkości tłoczków (podciekania rozpylaczy)
- duża prędkość obrotowa wirnika i mały luz wymagają bardzo dokładnego filtrowania paliwa
- trudność uzyskania dawki rozruchowej
Zalety pomp rozdzielaczowych:
- małe wymiary
- prosta konstrukcja
- mała liczba par precyzyjnych
- mały rozrzut dawek
- nie wymagają korekcji dawkowania
41.
Pompy wtryskowe sekcyjne (rzędowe)
Zespół pomp tłoczących paliwo (sekcji) umieszczonych we wspólnej obudowie, wspólnie napędzanych i
sterowanych:
- każda z sekcji doprowadza paliwo do jednego wtryskiwacza
- zmiana dawkowania od 0 do 100 % przez obrót tłoczka
- jednakowy obrót tłoczków (wspólne sterowanie)
Czynny skok tłoczka około 15 % skoku.
Zarysy krawędzi sterujących:
- o stałym początku i zmiennym końcu tłoczenia (najczęściej stosowane)
- o zmiennym początku i zmiennym końcu tłoczenia (praktycznie nie stosowane)
- o zmiennym początku i stałym końcu tłoczenia (rzadko stosowane)
Przy stałej nastawie sterowania dawka wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej: jest to skutek wzrastającego
dławienia (coraz wcześniejszy początek i coraz póz
niejszy koniec tłoczenia). Przeciwdziała się temu stosując
dodatnie korektory dawkowania.
Korekcja dawkowania
- dodatnia, zmniejszająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej
- ujemna, zwiększająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej - stosowane w silnikach doładowanych (rośnie
współczynnik napełnienia w miarę wzrostu prędkości obrotowe)
Korektory
- hydrauliczne - odpowiednio ukształtowany zaworek odcinający
- mechaniczne - sprężynowy zderzak listwy zębatej
40.
Podstawowe funkcje:
- ograniczenie maksymalnej prędkości obrotowej
- utrzymania prędkości obrotowej biegu jałowego
Regulatory silników trakcyjnych:
- dwuzakresowe
- wielozakresowe
Klasyfikacja ze względu na układ wykonawczy:
- mechaniczne (odśrodkowe)
- hydrauliczne
- pneumatyczne (najczęściej podciśnieniowe)
- złożone, np. odśrodkowo-podcisnieniowe
nkonca - npoczatku nkonca - npoczatku
Współczynnik niejednostajności regulatora� = = 2 �"
nsrednia nkonca + npoczatku
� = 1,5 - 10 % dla silników samochodów osobowych
0,3 - 5 % dla silników ciągników
"n
Współczynnik nieczułości regulatora � =
n
gdzie "n - zmiana prędkości do chwili reakcji regulatora
39.c.d.
Wtryskiwacze
Wtryskiwacz uniwersalny składa się z obsady i rozpylacza.
W obsadzie: króciec doprowadzający paliwo z filtrem.
W rozpylaczach zamkniętych: drążek (iglica) i sprężyna do regulacji ciśnienia otwarcia wtryskiwacza.
Rozpylacze:
- otwarte - nie stosowane w silnikach samochodów i ciągników
- zamknięte
Rozpylacze zamknięte:
- otworkowe (średnica otworków 0,25 - 0,4 mm):
-- jednootworkowe
-- dwuotworkowe: symetryczne, niesymetryczne
-- wielootworkowe: symetryczne, niesymetryczne
- czopikowe:
-- zwykłe
-- dławiące
Regulatory prędkości obrotowej
Podstawowe funkcje:
- ograniczenie maksymalnej prędkości obrotowej
- utrzymania prędkości obrotowej biegu jałowego
Regulatory silników trakcyjnych:
- dwuzakresowe
- wielozakresowe
Klasyfikacja ze względu na układ wykonawczy:
- mechaniczne (odśrodkowe)
- hydrauliczne
- pneumatyczne (najczęściej podciśnieniowe)
- złożone, np. odśrodkowo-podcisnieniowe
nkonca - npoczatku nkonca - npoczatku
Współczynnik niejednostajności regulatora� = = 2 �"
nsrednia nkonca + npoczatku
� = 1,5 - 10 % dla silników samochodów osobowych
0,3 - 5 % dla silników ciągników
"n
Współczynnik nieczułości regulatora � =
n
gdzie "n - zmiana prędkości do chwili reakcji regulatora
Przewody paliwowe
- niskociśnieniowe: rurki miedziane, stalowe kadmowane lub z tworzyw sztucznych wzmocnionych
- wysokociśnieniowe: grubościenne rurki z miękkiej stali
Napęd pompy wtryskowej
- przekładnie zębate
- łańcuchowe
- przekładnie z pasem zębatym (najczęściej obejmującym również wał rozrządu)
39.
Zadania układów zasilania silników o zapłonie samoczynnym
- doprowadzenie paliwa do komór spalania poszczególnych cylindrów w odpowiednim czasie w cyklach pracy
silnika i w odpowiedniej ilości
- nadawanie odpowiedniego kształtu strudze
- rozpylanie paliwa na krople o średnicach mniejszych od 10 �m
Dawka paliwa przy maksymalnym obciążeniu: 55 - 70 mm3/dm3 Vss - ( = 1,1 - 1,4), na biegu jałowym: około 10
mm3/dm3 Vss - ( = 7 - 10).
Ciśnienie wtrysku > 12 MPa.
Zespoły układu zasilania silników o zapłonie samoczynnym
- pompa wtryskowa napędzana od silnika
- wtryskiwacze
- regulator prędkości obrotowej
- pompa zasilająca
- filtry paliwa
- przestawiacz wtrysku
- urządzenia łączące zespoły: sprzęgło i przewody paliwowe
- urządzenia dodatkowe: wzbogacacz dawki, korektor dawkowania
- urządzenia awaryjne, np. wyłącznik STOP
Pompy wtryskowe sekcyjne (rzędowe)
Zespół pomp tłoczących paliwo (sekcji) umieszczonych we wspólnej obudowie, wspólnie napędzanych i
sterowanych:
- każda z sekcji doprowadza paliwo do jednego wtryskiwacza
- zmiana dawkowania od 0 do 100 % przez obrót tłoczka
- jednakowy obrót tłoczków (wspólne sterowanie)
Czynny skok tłoczka około 15 % skoku.
Zarysy krawędzi sterujących:
- o stałym początku i zmiennym końcu tłoczenia (najczęściej stosowane)
- o zmiennym początku i zmiennym końcu tłoczenia (praktycznie nie stosowane)
- o zmiennym początku i stałym końcu tłoczenia (rzadko stosowane)
Przy stałej nastawie sterowania dawka wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej: jest to skutek wzrastającego
dławienia (coraz wcześniejszy początek i coraz póz
niejszy koniec tłoczenia). Przeciwdziała się temu stosując
dodatnie korektory dawkowania.
Korekcja dawkowania
- dodatnia, zmniejszająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej
- ujemna, zwiększająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej - stosowane w silnikach doładowanych (rośnie
współczynnik napełnienia w miarę wzrostu prędkości obrotowe)
Korektory
- hydrauliczne - odpowiednio ukształtowany zaworek odcinający
- mechaniczne - sprężynowy zderzak listwy zębatej
Pompy wtryskowe rozdzielaczowe
- regulacja dawki przez dławienie dopływu paliwa z pompy zasilającej przez zawór sterujący
- zmienny początek i stały koniec tłoczenia
- odmierzanie dawek do wszystkich wtryskiwaczy przez jeden cylinder
Wady pomp rozdzielaczowych:
- uderzenia popychaczy o powierzchnię krzywek
- kończenie tłoczenia przy zerowej prędkości tłoczków (podciekania rozpylaczy)
- duża prędkość obrotowa wirnika i mały luz wymagają bardzo dokładnego filtrowania paliwa
- trudność uzyskania dawki rozruchowej
Zalety pomp rozdzielaczowych:
- małe wymiary
- prosta konstrukcja
- mała liczba par precyzyjnych
- mały rozrzut dawek
- nie wymagają korekcji dawkowania
Pompy zasilające
Najczęściej tłokowe, przeponowe lub rotacyjne
38.c.d.
- Elementy wykonawcze
-- wtryskiwacze robocze
-- wtryskiwacz rozruchowy
-- zawór EGR
Przykładowe wtryskowe układy zasilania
- D-Jetronic firmy Bosch - wykorzystanie pomiaru podciśnienia i temperatury powietrza w układzie dolotowym jako
miary obciążenia silnika; MPI
- L-Jetronic firmy Bosch - wykorzystanie pomiaru objętościowego natężenia przepływu i temperatury powietrza w
układzie dolotowym jako miary obciążenia silnika; MPI
- LH-Jetronic firmy Bosch - wykorzystanie pomiaru masowego natężenia przepływu powietrza jako miary obciążenia
silnika (przepływomierz termoanemometryczny); MPI
- Mitsubishi ECI - wykorzystanie pomiaru masowego natężenia przepływu powietrza jako miary obciążenia silnika
(przepływomierz działający na zasadzie wirów Karmana); SPI
- Motronic firmy Bosch - elektroniczny układ sterowania wtrysku paliwa i zapłonu mieszanki
Schemat zintegrowanego układu sterowania procesów roboczych w silniku o zapłonie iskrowym
Pomiar maksymalnego ciśnienia obiegu oraz detekcja spalania stukowego są rozwiązaniami alternatywnymi w
zastosowaniu do optymalnego sterowania układu zapłonu
38.
Klasyfikacja układów wtryskowych ze względu na sterujące elementy wykonawcze
- mechaniczne układy z pompami wtryskowymi (Bosch, Schaefer) - rozwiązania historyczne
- mechaniczne układy wtryskowe (K-Jetronic, KE-Jetronic, Zenith CL, Zenith DL) - obecnie nie stosowane
- elektroniczne układy wtryskowe
Klasyfikacja układów wtryskowych ze względu na usytuowanie punktów dawkowania paliwa
- dawkowanie centralne (jednopunktowe) - SPI (Single Point Injection): Mono-Jetronic, ZEK, Mitsubishi ECI, GMC,
Ford, Hitachi
- dawkowanie bezpośrednio do cylindra - rozwiązanie historyczne
- dawkowanie przed wlotem do poszczególnych cylindrów (wielopunktowe):
-- bezpośrednio na zawory dolotowe - rozwiązanie historyczne
-- do kanałów dolotowych - MPI (Multi Point Injection): D-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic, Pierburg, Lucas,
Toyota, Nissan, GMC
Klasyfikacja układów wtryskowych ze względu na realizację wtrysku w czasie
- wtrysk ciągły: K-Jetronic, ZEK
- wtrysk okresowy:
-- zsynchronizowany z cyklami pracy silnika: D-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic, Ford, Lucas, Toyota, GMC
-- niezsynchronizowany z cyklami pracy silnika: Mitsubishi ECI, KE-Jetronic
Sterowanie układów wtryskowych
- Wielkości sterujące wartość dawki:
-- prędkość obrotowa  n
-- obciążenie
-- stan cieplny silnika - ts
-- zakres pracy: kąt otwarcia przepustnicy na biegu jałowym - Ćbj, kąt otwarcia przepustnicy przy całkowitym
obciążeniu - Ćmax
--stan dynamiczny silnika: przyspieszanie, hamowanie silnikiem - n,
- Miara obciążenia silnika:
-- podciśnienie w układzie dolotowymŹ -Ź "p, temperatura czynnika w układzie dolotowymŹ -Ź tpow (D-Jetronic)
-- objętościowe natężenie przepływu powietrza w układzie dolotowymŹ -Ź Qw, temperatura czynnika w układzie
dolotowymŹ -Ź tpow (L-Jetronic)
-- masowe natężenie przepływu powietrza w układzie dolotowymŹ -Ź Qm (LH-Jetronic, Mitsubishi ECI)
-- kąt otwarcia przepustnicy - Ć, prędkość obrotowe - n, temperatura czynnika w układzie dolotowymŹ -Ź tpow (stare
rozwiązanie - Pierburg CS)
- Stan dynamiczny:
d�
-- przyspieszanie:
d�
dn d�
-- hamowanie silnikiem: n, , Ć,
d� d�
Schemat funkcjonalny wtryskowych układów zasilania ze zintegrowanymi układami sterowania
- Jednostka centralna
-- mapy zerowych przybliżeń wielkości sterowanych: współczynnik składu mieszanki, kąt wyprzedzenia zapłonu,
-- komputer
-- algorytm
- Układy pomiarów
-- miara stanu cieplnego silnika (temperatura cieczy chłodzącej silnik)
-- temperatura czynnika w układzie dolotowymŹ
-- prędkość obrotowa
-- położenie i ruch przepustnicy
-- natężenie przepływu powietrza: objętościowe i masowe
-- detekcja spalania stukowego
-- współczynnik składu mieszanki spalanej w cylindrach (elektrochemiczna pompa tlenowa) lub detekcja składu
stechiometrycznego współczynnika składu mieszanki spalanej w cylindrach (sonda lambda)
-- ciśnienie maksymalne spalania
-Instalacja paliwowa
-- pompa paliwa
-- regulator ciśnienia
-- filtr paliwa
37.
Zależność składu mieszanki od warunków pracy silnika nazywamy charakterystyką gaz
nikowego układu zasilania.
Rozróżnia się przy tym charakterystykę pożądaną (teoretyczną) i charakterystykę rzeczywistą, dotyczącą ustalonych i
nieustalonych warunków pracy silnika.
Dla każdego otwarcia przepustnicy istnieje taki skład mieszanki, przy którym silnik uzyskuje najwyższą moc oraz
inny, dla którego jednostkowe zużycie jednostkowe paliwa jest najmniejsze. Gdy silnik pracuje najoszczędniej
(gemin), wówczas moc jego jest najmniejsza od maksymalnej. Gdy silnik uzyskuje Ne max wówczas jego zużycie
jednostkowe jest większe do minimalnego. Max mocy występuje przy mniejszej wartości współczynnika nadmiaru
powietrza.
36.
Materiał
Specjalny drut ze stali węglowych lub niskostopowych, przeciągany po odpuszczaniu.
Sprężyny są zwijane na zimno, kulowane (śrutowane) - zwiększanie odporności na zmęczenie oraz lakierowane lub
kadmowane - ochrona przed korozją.
Obciążenie sprężyny zaworowej siłą bezwładności elementów układu rozrządu dla maksymalnego przyspieszenia
ujemnego krzywki: wartości masy zredukowanej układu rozrządu mz i przyspieszenia krzywki odniesione do osi
zaworu amin
Pb = mz �" amin
Mocowanie i prowadzenie sprężyny:
- miseczka sprężyny i zamek
-urządzenie ułatwiające obracanie się zaworu, np. typu  rotocap
35. Redukcja mas w układzie rozrządu
lz
Przełożenie dz
wigni zaworowej i = = 1,2 �1,6
lp
mzk - masa zaworu kompletnego
mspr - masa sprężyny zaworowej
md - masa drążka popychacza
mp - masa popychacza
mp+d - masa popychacza i drążka popychacza
Id - moment bezwładności dz
wigienki zaworowej względem osi obrotu
( z)
mred - masa zredukowana na oś zaworu
( p
mred) - masa zredukowana na oś popychacza
Pb( z) - siła zredukowana na oś zaworu
Pb( p) - siła zredukowana na oś popychacza
a( z) - przyspieszenie zredukowane na oś zaworu a( p) - przyspieszenie zredukowane na oś popychacza
2
mspr lp Id
�ł �ł
(z
�ł �ł
mred) = mzk + + mp+d �ł �ł +
3 lz 2
lz
�ł łł
2
�ł �ł
mspr lz
�ł �ł Id
( p
�ł
mred) = +
2
�łmzk 3 �ł �ł lp �ł + mp+d + lp
�ł�"�ł �ł
�ł łł
�ł łł
a(z) a(p)
=
lz lp
(z
Pb(z) = mred) �" a(z)
(p
Pb( p) = mred) �" a(p)
Pb(z) �"lz = Pb(p) �"lp
34.
1. Ze względu na położenie zaworów w stosunku do komory spalania
- Rozrząd dolnozaworowy - rozwiązanie nie stosowane obecnie
- Rozrząd górnozaworowy
2. Ze względu na napęd zaworów
- Z wałem rozrządu działającym bezpośrednio na zawory - wał rozrządu w głowicy
- Z wałem rozrządu działającym pośrednio na zawory
-- wał rozrządu w głowicy: układ z dz
wignią jednostronną lub z dz
wignią dwustronną
-- wał rozrządu w kadłubie: popychacz, drążek popychacza, dz
wignia zaworowa i zawór - tzw. ciężki rozrząd
3. Klasyfikacja wg sposobu wymuszania ruchu zamykania zaworu
- za pomocą elementów podatnych:
-- sprężyna walcowa o stałym skoku
-- układ dwóch sprężyn walcowych o stałych skokach
-- sprężyny stożkowe
-- sprężyna walcowa o zmiennym skoku
-- sprężyna agrafkowa
-- drążek skrętny
- za pomocą krzywki: rozrząd dwukrzywkowy (desmodromowy)
33.
Wymagania:
- kształt korzystny dla wymiany ładunku (m.in. duże zawory)
- małe pole powierzchni ścian (straty cieplne, emisja węglowodorów)
- zawirowanie ładunku
- obszary oddalone od świecy muszą być dobrze chłodzone i mieć małą objętość (niebezpieczeństwo spalania
stukowego)
- brak szczelin (niebezpieczeństwo gaśnięcia płomienia i emisji węglowodorów)
- nie zawierać elementów ulegających przegrzewaniu (niebezpieczeństwo spalania stukowego i samozapłonu)
- stopień sprężania 7,5 � 11,0
Komory spalania silników ZI
- wanienkowe
- klinowe
- półkuliste
Komory wanienkowe
- najprostsza, zawarta w głowicy
- zawory w jednym rzędzie, równolegle do osi cylindrów
- świeca w bocznej części między zaworami
W rzucie poziomym:
- elipsa, owal
- trójkąt
-  serce
Komory klinowe
- płaszczyzny denka tłoka i dolna powierzchnia głowicy w komorze pochylone pod kątem 20 � 35 �
- zawory ustawione w rzędzie, nachylone do osi cylindrów
- świeca jak w komorach wanienkowych
- wyciskach o grubości minimum 1 mm (intensywne zawirowanie, ale większa emisja węglowodorów)
Komory półkuliste
- kształt najbardziej zbliżony do ideału
- możliwość umieszczenia dużych zaworów
- umieszczenie świecy w środku komory
- zawory umieszczone pod kątem do płaszczyzny wzdłużnej silnika; kąt między zaworami 70 � 90�
- tzw. komory półkuliste szczątkowe mają ww. kąt 15 � 20 �
- mogą być również komory półkuliste zagłębione w denku tłoka (jednak mniejsze są wówczas zawory)
Ponadto istnieją komory spalania mieszanek ubogich:
- komory spalania mieszanki uwarstwionej ( = 1,3 � 1,6); wtrysk paliwa w wirujące powietrze
dzielona komora i zapłon strumieniowy (Honda CVCC); mieszanka zasilająca cylindry jest uboga, jednocześnie do -
komory wstępnej doprowadzana jest mieszanka bogata i ona ulega zapłonowi od iskry
32.
Wstawka komory spalania
Komory spalania wstępne lub wirowe znajdują się w głowicy. Stosuje się niekiedy wstawki z żaroodpornego stopu.
Komory spalania silników ZS
Wymagania: zapewnienie dużej prędkości względnej kropelek paliwa i powietrza, umożliwienie spalania z
ograniczoną szybkością narastania ciśnienia
Komory spalania silników ZS:
- komory zwarte (niedzielone) - mieszczące się we wgłębieniu w denku tłoka (wtrysk bezpośredni)
- komory dzielone - mieszczące się częściowo w głowicy (wtrysk komorowy, pośredni)
Komory zwarte
Ruch powietrza wywołany jest w suwie dolotu, spotęgowany w suwie sprężania. Zawirowanie w suwie dolotu
spowodowane jest ukształtowaniem kanałów dolotowych.
Podział komór zwartych ze względu na kształt:
- toroidalne
- półkuliste
- cylindryczne
Podział komór zwartych ze względu na położenie:
- otwarte - największa średnica poprzeczna komory w tłoku jest mniejsza od średnicy komory w dnie tłoka
- półotwarte - największa średnica poprzeczna komory w tłoku jest większa od średnicy komory w dnie tłoka
Komory zwarte mają następujące cechy:
- stopień sprężania 16 � 19
- małe straty cieplne
- łatwy rozruch
- duża sprawność
- duża twardość biegu
- duże emisje składników szkodliwych (w szczególności tlenków azotu i cząstek stałych)
- ograniczenie szybkoobrotowości
Komory zwarte powszechnie stosowane są w dużych silnikach, ostatnio również w małych (DI oraz TDI).
Komory otwarte współpracują z rozpylaczami wielootworkowymi, komory półotwarte mogą współpracować z
jednootworkowymi.
Komory półotwarte mają gorszą sprawność niż otwarte.
Komory dzielone
- wstępne
- wirowe
Komora wstępna ma około 25 % objętości całej komory spalania. Połączona jest z przestrzenią nad tłokiem
otworkami o średnicy 2 � 4 mm. Wtrysk następuje do komory wstępnej. Stosuje się wtryskiwacze czopikowe.
Komora wirowa ma kształt kuli lub walca. Zajmuje 2/3 � 3/4 objętości całej komory spalania. Połączona jest z
przestrzenią nad tłokiem szerokim stycznym kanałem. Paliwo jest wtryskiwane w wir (rozpylacz czopikowy, ew.
dwuotworkowy).
Cechy komór dzielonych:
- powszechnie stosowane w małych silnikach komory wirowe, tylko Daimler Benz stosuje komorę wstępną)
- stopień sprężania 18 � 24
- mała twardość biegu
- mniejsza sprawność
- duża szybkoobrotowość
- trudność rozruchu
- mała emisja składników szkodliwych
31.
Najczęściej oddzielne dla każdego cylindra. W małych silnikach 2 - cylindrowych jedna głowica.
Głowice są odlewami kokilowymi ze stopów aluminium.
b.silne użebrowanie: około 75 % powierzchni chłodzącej silnik znajduje się w głowicy.
Kanał wylotowy powinien być jak najprostszy i jak najkrótszy ze względu na obciążenie cieplne głowicy.
30.
Zadanie: szczelne zamknięcie przestrzeni spalania.
W silnikach 4-suwowych kanały doprowadzające mieszankę lub powietrze oraz odprowadzające spaliny.
Głowice silników chłodzonych pośrednio
Budowa:
- mocna płyta dolna
- cieńsza płyta górna
- ścianki boczne
- kanały dolotowe i wylotowe
- słupki na śruby mocujące głowice
- osadzenie świecy lub wtryskiwacza
- przestrzeń wypełniona przez ciecz chłodzącą
- ew. łożyska wałka rozrządu
Cyrkulacja cieczy chłodzącej:
- przestrzeń między zaworami
- nadlewy świec lub wtryskiwaczy
- komora spalania
- kanały wylotowe (powinny być chłodzone na całej długości)
Kanały dolotowe i wylotowe - pola przekrojów zmniejszają się w stronę cylindrów o około 20 %. W pobliżu
zaworów powinny mieć przekrój zbliżony do kołowego.
Odpływ cieczy - w najwyższym punkcie, aby nie powstawały korki parowe. Niekiedy odbiór cieczy w kilku
punktach.
Śruby mocujące głowicę umieszczone jak najbliżej tulei cylindrowej i w jednakowych odległościach.
Głowice silników ZS
Głowice dzielone tylko dla dużych silników. Niekiedy dla silników wysokodoładowanych, bo łatwiej jest uszczelnić
cylindry.
W silnikach ZS o wtrysku bezpośrednim kanały dolotowe i wylotowe są najczęściej wyprowadzane na przeciwne
strony.
W silnikach ZS o wtrysku pośrednim kanały są wyprowadzane na jedną stronę, po drugiej stronie jest komora
(wirowa lub wstępna).
Kolektory dolotowe
W silnikach z wtryskiem bezpośrednim:
kanał styczny (starsze rozwiązanie)
kanał śrubowy
Wtryskiwacz umieszczony jest często w stalowej tulejce wciśniętej w głowicę. Mogą być też tulejki mosiężne
roztaczane w głowicy. Tulejki te można uszczelniać pierścieniami gumowymi i klejami odpornymi na wysokie
temperatury.
Wtryskiwacze mocowane są śrubami dwustronnymi M8.
Głowice silników ZS bywają wykonywane z żeliwa (te same materiały co na kadłub) lub ze stopów lekkich.
Głowice silników ZI
Jednolite obejmujące wszystkie cylindry. W silnikach mniej wysilonych kanały dolotowe i wylotowe bywają łączone
parami dla sąsiednich cylindrów, co upraszcza konstrukcję.
Kanały dolotowe i wylotowe mogą być skierowane w jedną stronę lub w dwie. Zależy to głównie od komory
spalania:
kulista - na dwie strony
klinowa - na jedną stronę
Materiały: żeliwo lub stopy aluminium (najczęściej).
29.
Podział tulei suchych:
- wtłaczane
- wciskane
- pasowane z luzem
Tuleje wtłaczane
Grubość ścianki 1,5 � 3 mm. Pasowanie H6/r6, H7/t7.
Po wtłoczeniu średnicę wewnętrzną szlifuje się i honuje się lub tylko honuje się. Do wtłoczenia ochładza się tuleję w
ciekłym powietrzu.
Tuleje wciskane
Grubość ścianki 2 � 3,5 mm. Pasowanie H6/n6, H6/m6.
Po wciśnięciu nie ma obróbki. Do wciśnięcia ochładza się tuleję w ciekłym dwutlenku węgla.
Tuleje pasowane z luzem
Grubość ścianki 2,5 � 4,5 mm. Pasowanie H6/g6.
Niebezpieczeństwo zapieczenia się oleju w szczelinie.
Materiały:
żeliwa austenityczne: 12 � 17 % Ni, 2 % Cr (b. drogie)
silchromy - żeliwa stopowe z dodatkami Cr, Mo, P. (tańsze)
niskostopowe żeliwa do hartowania
28.
Kadłuby silników chłodzonych bezpośrednio (powietrzem)
Konieczne jest zapewnienie dobrego omywania cylindrów powietrzem.
Cylindry jako oddzielne części osadzone są w kadłubie, tworząc blok cylindrów.
Kadłub jest skrzynią korbową.
Kadłub jako całość jest mniej sztywny - przedłuża się go poniżej osi wału korbowego.
Tuleje cylindrów są mocno użebrowane.
Ułożyskowanie wału rozrządu w kadłubie - w głowicy jest b. znaczna komplikacja konstrukcji.
Cylindry i głowica mocowane są tymi samymi śrubami dwustronnymi wkręconymi w kadłub. Górne i dolne
wzmocnienie cylindrów zapobiega deformacji.
Cylindry są pasowane w kadłubie H9/f8.
Stosunek pola powierzchni użebrowanej do pola powierzchni wewnętrznej cylindrów wynosi 15 � 23. Temperatura
na gładzi powinna być mniejsza od 220 �C. Wymiary żeber uwarunkowane są ich położeniem i obciążeniami
cieplnymi. Żebra są wykonywane na gotowo z odlewu.
Materiały na cylindry
- Niskostopowe żeliwa odlewane odśrodkowo
- Stopy aluminium (w obciążonych silnikach ZI)
Metoda Al.-Fin wykonywania cylindrów
Zanurzanie tulei cylindrowej wykonanej z silchromu w kąpieli z aluminium. Na powierzchni zewnętrznej tworzy się
cienka warstwa stopu Al - Fe. Następnie odlewa się wokół ścianek żebra z aluminium. Cylindry te dobrze
odprowadzają ciepło i mają dużą trwałość.
27.
Kadłub wiąże poszczególne zespoły silnika i służy jako baza do mocowania osprzętu. Jest najbardziej
skomplikowaną, największą i najcięższą częścią silnika.
Wymagania stawiane kadłubom:
- zwarta budowa - gabaryty silnika
- duża sztywność - trwałość silnika
- odporność na duże i zróżnicowane obciążenia cieplne
- technologiczność, łatwość obróbki
Struktura kadłuba
- blok cylindrowy:
górna płyta
płaszcz
cylindry
dolna płyta
- skrzynia korbowa
- miska olejowa
Kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą)
- z odlanymi tulejami cylindrowymi
- z suchymi tulejami cylindrowymi
- z mokrymi tulejami cylindrowymi
Materiały kadłubów
Głównie żeliwo: wytrzymałe, łatwopłynne.
Kadłuby z wciskanymi lub wstawianymi tulejami - Zl 250 z dodatkiem Cr (0,5 %) i Ni (0,3 %).
Kadłuby z odlewanymi tulejami - żeliwo niskostopowe: NI (1 %), Cr (0,5 %).
Stopy lekkie: aluminiowe, np. AK9.
Właściwości kadłubów ze stopów lekkich:
- mniej wytrzymałe od kadłubów żeliwnych
- mają grubsze ściany, mimo to lżejsze od kadłubów żeliwnych o ponad 50 %
- łatwiejsza i szybsza obróbka
- lepsze odprowadzanie ciepła
- droższe
- delikatne powierzchnie obrabiane
Zastosowanie kadłubów ze stopów lekkich - głównie do mokrych tulei cylindrowych lub z zalewanymi tulejami
żeliwnymi.
Zabiegi polepszające jakość odlewu
W celu usunięcia naprężeń odlewniczych:
- sezonowanie naturalne (kilka lat)
- sztuczne starzenie (6 h w temperaturze 500 � 550 �C oraz 18 h studzenie wraz z piecem)
- dodatek Cr do żeliwa, stabilizujący jego strukturę
26. A
ożyska Stosowane są praktycznie tylko łożyska ślizgowe.
Wymagania: - dobre odprowadzanie ciepła; - dobre utrzymywanie filmu oleju; - wytrzymałość na duże naciski
(zmienne) i uderzenia; - umożliwienie wgniatania się twardych cząstek w stop łożyskowy; - nieprzyspawywanie się
do materiału wału; - nieuleganie korozji; - umożliwienie stosowania małych luzów; - niezmienność właściwości
w długim czasie oraz przy podwyższonych temperaturach i ciśnieniach. Obecnie stosuje się wyłącznie panewki
cienkościenne.
Panewka cienkościenna - dokładność kształtu otworu wewnętrznego panewki zależy tylko od dokładności kształtu
gniazda. Stosunek grubości panewki do średnicy wewnętrznej mniejszy od 0,04.
Wykonywanie panewek cienkościennych: - materiał: taśma stalowa walcowana na zimno, niskowęglowa 08X lub 10,
grubości 1,25 � 3,6 mm; - na płaską taśmę: wylewa się; spieka się; nawalcowywuje się stop łożyskowy; - taśmę tnie
się na odcinki; - na prasie nadaje się kształt półpanewek; - wewnętrzny otwór obrabia się przez przeciąganie lub
przez toczenie diamentem (w mniejszych seriach); tolerancja grubości 0,005 � 0,01 mm.
Zalety panewek cienkościennych:
- całkowita wymienność panewek
- dobre przyleganie do gniazda (dobre odprowadzanie ciepła i duża sztywność)
- zmniejszenie gabarytów i masy łba korbowodu
Zalecana szerokość panewek 0,3 � 0,5 średnicy czopa jako kompromis między nośnością łożyska a naciskami
krawędziowymi wywołanymi ugięciami wały.
Stopy łożyskowe
Stopy cynowo - ołowiowe (białe metale)
Brązy ołowiowe
Brązy aluminiowe do 45Mpa
Stopy cynowo - ołowiowe (białe metale)
wysokocynowe (> 82 % Sn, 11 %Sb, 6 % Cu, 0,35 %Pb)
niskocynowe (>75 %Pb, 10 % Sn, 14 %Sb, 1 % Cu)
Mają małe dopuszczalne naciski:
wysokocynowe 15 Mpa
niskocynowe 10 Mpa
Stosowane są do mało wysilonych silników.
Grubość warstwy 0,15 � 0,30 mm, do 0,45 mm w panewkach nadwymiarowych.
Brązy ołowiowe
stopy miedzi z cyną i ołowiem: Cu, Pb, około 4 % Sn
stopy miedzi z ołowiem: Cu, Pb, około 0,2 % Sn
Stopy miedzi z cyną i ołowiem
- duża trwałość
- mała odporność na korozję
- tendencje do przyspawywania się do wału
Powierzchnię łożyska pokrywa się elektrolitycznie warstewką Pb z dodatkiem Sn i Cu o grubości 0,03 � 0,04 mm.
Poprawia się nośność, odporność na korozję. Dopuszczalne naciski do 32 MPa.
Między brąz ołowiowy a warstwę ołowiu kładzie się elektrolitycznie Ni o grubości 1 � 2 �m. Zapobiega to
wykruszaniu się warstwy zewnętrznej.
Dodatkowo dodaje się zewnętrzną warstwę indu o grubości kilku �m. Zapobiega ona korozji. Dopuszczalne naciski
do 45 MPa.
Stopy miedzi z ołowiem
mniejsza twardość
trudność odlewania (wydzielanie się ołowiu w czasie zastygania)
możliwość spiekania stopu miedzi i ołowiu w temperaturze 850 �C w atmosferze N2 i H2.
stosuje się podobne warstwy dodatkowe jak w stopie wysokocynowym
Dopuszczalne naciski do 40 MPa.
Grubość warstwy stopu 0,2 � 0,4 mm, do 0,85 w panewkach nadwymiarowych.
Stopy aluminiowe
Stopy Al z Sn (około 6 � 20 %). Są one nawalcowywane.
Grubość warstwy przed obróbką wynosi 0,5 � 1 mm. W celu ułatwienia docierania i ochrony przed korozją po
obróbce warstewka Sn lub Sn - Pb o grubości kilku �m.
Duża wytrzymałość zmęczeniowa.
Naciski dopuszczalne do 45 MPa.
Stopy aluminiowe są najczęściej stosowanymi stopami łożyskowymi.
25.
Model wyodrębnionego wykorbienia
Założenia:
- wał nieskończenie sztywny
- w jednym cylindrze w GZP: Pg = Pg max, w drugim: Pg = 0.
- dla wałów przestrzennych obciążenie jest również przestrzenne
Przykład: wał silnika czterosuwowego
Siła obciążająca łożysko
Pp = Pp1 + Pp2
Pp max + Pb2 - Pb1
Pp =
2
Pb1 = r �"�2 �"[mwo + mko +(mtk + mkp)�"(1+ )]
Pb2 = r �"�2 �"[mwo + mko +(mtk + mkp)�"(1- )]
mwo - masa wykorbienia z przeciwciężarami, zredukowana na oś wykorbienia
Pg max
Pp = -  �"(mtk + mkp)�" r �"�2
2
Według I modelu obciążenia
Pg max
Pp =
2
24.
Obciążenie łba korbowodu w części przytrzonowej - I model obciążeń
Ściskanie: Pg max
Założenie: naciski łba korbowodu na panewkę i panewki na czop korbowy są skierowane prostopadle do
powierzchni, a ich wartość zmienia się wg sinusoidy.
Dla kąta ł, mierzonego od osi korbowodu:
ł
siła poprzecznaT = Pg max �" �"sinł
180�
sinł ł
�ł
siła podłużna S = Pg max �"�ł - �" cosł
�ł �ł
Ą 180�
�ł łł
Moment gnący względem punktu, będącego środkiem geometrycznym przekroju oddalonego od osi łba o  l wynosi
M = S �"l
g
od T - �
S - �r
Mg - �g
Naprężenie zastępcze (wytężenie)
2
2
� = (� + � ) + 3�"�
z r g
Przy skośnym podziale łba - identyczny model obciążeń.
Obciążenie pokrywy korbowodu - II model obciążeń
Przyjmuje się działanie siły Ppk w w GZP (ą = 0�) przy �max
Ppk = r �"�max 2 �"[(mtk + mkp)�"(1+ )+ mko - mpk]
mtk - masa tłoka kompletnego
mpk - masa pokrywy korbowodu
mkp, mko - masy korbowodu: posuwista i obrotowa
Na pokrywę działają:
dwie siły skupione Ppk/2
sinusoidalnie rozłożone naciski
W przekroju położonym pod kątem ł do osi prostopadłej do osi korbowodu
90� - ł
wypadkowa siła poprzecznaT = Ppk �" �"sinł
180�
sinł 90� - ł
�ł
wypadkowa siła podłużna S = Ppk �"�ł + �" cosł
�ł �ł
Ą 180�
�ł łł
moment gnący względem środka geometrycznego przekroju oddalonego od osi łba o  l
�łb sin ł 90� - ł łł
�ł �ł
M = Ppk �" - l �" +
g
�ł4 �ł Ą 180� cosł �łśł
�ł łł
�ł �ł
gdzie: b - odległość między osiami śrub korbowodowych
od T - �
S - �r
Mg - �g
2
2
Naprężenie zastępcze (wytężenie) � = (� + � ) + 3�"�
z r g
23.
Główka korbowodu
Szerokość główki jest o około 50 % większa od długości podparcia sworznia w piaście. Luz osiowy między główką
a piastami 1 � 3 mm na stronę. Tulejka główki (tylko dla sworzni pływających) wciskana w główkę z pasowaniem
H6/s6 lub H6/t6. Starsze rozwiązanie: tulejka lita z brązu fosforowego B101 - toczona, nowe: tulejka zwijana z taśmy
bimetalowej - taśmy stalowej o grubości około 1 mm, pokrytej na grubość 0,3 � 0,5 mm brązem cynowo -
ołowiowym B1010. Otwór wewnętrzny tulejki po wciśnięciu w główkę podlega selekcji (2 grupy).
W celu smarowania łożyska główka korbowodu - sworzeń stosuje się niekiedy nacięcia lub nawiercenia główki.
Trzon korbowodu
Przekrój dwuteowy z dużymi, łagodnymi zaokrągleniami. A
agodne zmiany przekrojów ze względów
zmęczeniowych.
Materiały i wykonanie korbowodów
Korbowody mniej obciążone - stale węglowe 35, 40, 45, ulepszone cieplnie do Rm=700�800MPa.
Korbowody bardziej obciążone - stale niskostopowe 40H, 36HNM, ulepszane cieplnie do Rm=1000�1100 MPa.
Korbowody kute
Kucie w foremnikach, najczęściej trzon razem z pokrywą w dwóch fazach: średniej i większej dokładności.
Pochylenia kuz
nicze około 7�. Często dodatkowa obróbka powierzchniowa - kulowanie po gratowaniu i szlifowaniu
wypływek. Dzięki temu poprawa wytrzymałości zmęczeniowej o 40 � 45 %. Po odcięciu pokrywy - obróbka
skrawaniem. Niekiedy jako operacja ostatnia - polerowanie trzonów (stosowane rzadko, np. w silnikach Leyland oraz
silnikach lotniczych), mimo że polerowanie powoduje powstanie warstwy amorficznej, niekorzystnej ze względów
zmęczeniowych (niejednorodność strukturalna warstwy wierzchniej).
Korbowody odlewane
Od lat 70. (GMC, FIAT) coraz częściej stosowane, głównie do silników ZI. Żeliwo ciągliwe, modyfikowane
magnezem. Korbowody odlewane są tańsze, bardziej wytrzymałe zmęczeniowo, konieczne jednak wzmocnienie
trzonu.
Obciążenie główki korbowodu - II model obciążeń
Siła bezwładności Pb tłoka kompletnego ze sworzniem w GZP (ą = 0�) przy �max
Pb = mtloka ze sworzniem �" r �"�max �"(1+ )
Oblicza się naprężenia wg różnych modeli, np. wg Lam�go lub rozciąganego pręta oraz sztywność (odkształcenia)
główki.
Obciążenie trzonu korbowodu
Obliczenia statyczne - I model obciążeń
Naprężenia ściskające w najmniejszym przekroju od siły Pg max
Obliczenia zmęczeniowe - III model obciążeń
Ściskanie
GZP:
Pn = Pp max - Pb gdzie Pb '= (mtloka kompletnego + mkp)�" r �"� �"(1+ )
Jest tu pewna nieścisłość: zamiast masy mkp powinna być masa korbowodu nad minimalnym przekrojem.
DZP:
Pb = (mtłoka kompletnego + mkp) � r � � � (1 - )
Do obliczeń jako siłę ściskającą przyjmuje się większą z wartości Pn lub Pb .
Rozciąganie
GZP (wylot): siła Pb
22. Jeden z najbardziej obciążonych elementów silnika: duże siły, małe wymiary. Uszkodzenie śruby - zniszczenie
silnika
Wymagania i właściwości
- zmniejszenie do minimum zjawiska karbu ze względu na wytrzymałość zmęczeniową:
- duży promień łuku przejścia od łba śruby do trzpienia
- gwint drobnozwojny, zwykle walcowany
- nakrętki śrub mają o 15 % mniejszą rozwartość klucza i o 15 % większą wysokość
- śruby korbowodów o prostym podziale łba mają walcową część ustalającą części korbowodu H8/e9
- ze względu na duże naprężenia wstępne - brak dodatkowych zabezpieczeń przed odkręcaniem się śruby
korbowodów o skośnym podziale łba nie mają części ustalających
Materiały śrub korbowodowych oraz nakrętek
Stale o Rm = 1000 � 1200 MPa i Re = 900 � 1100 MPa. Najczęściej stale stopowe, np. 36HNM.
Obciążenie śrub - II model obciążeń
Obciążenie złącza siłą pulsującą Ppk/2 oraz siłą napięcia wstępnego Pws.
Ppk = r �"�max 2 �"[(mtk + mkp)�"(1+ )+ mko - mpk]
mtk - masa tłoka kompletnego
mpk - masa pokrywy korbowodu
mkp, mko - masy korbowodu: posuwista i obrotowa
Sztywność śruby jest około 3 razy mniejsza niż sztywność złącza, amplitudy obciążenia są w śrubie zatem 3 razy
mniejsze niż w złączu.
Maksymalne obciążenie śruby
k �" Ppk
Ps = Pws + gdzie: k H" 0,25
2
Warunki doboru napięcia wstępnego Pws, stanowiącego minimalne obciążenie śruby
Napięcie wstępne kilkakrotnie większe od amplitudy obciążenia pulsującego (w odniesieniu do złącza)
Pws
= 3 � 4
Ppk 2
Naprężenie maksymalne równe
� = (0,75 � 0,85)�" Re
max
Kryterium wytrzymałościowym śruby jest spełnienie warunku pewności zmęczeniowym dla cyklu o ww.
obciążeniach ekstremalnych.
Śruby korbowodów o skośnym podziale łba
Obciążenie złącza
sin(180� - � ) 180� - �
�ł
Siła podłużna S = Ppk �" - �" cos(180� - � )łł
�ł śł
Ą 180�
�ł �ł
180� - �
Siła poprzeczna T = Ppk �" �"sin(180� - �) � - kąt podziału łba korbowodu w stosunku do podziału prostego
180�
Ustalenie pokrywy:
- za pomocą występów
S
obciążenie śruby siłą pochodzącą od �" k
2
- za pomocą ząbków
dodatkowa siła rozciągająca od pochylenia ząbków (około 0,8 T)
S
�ł �ł
obciążenie śruby siłą pochodzącą od + 0,4 �"T �" k
�ł �ł
2
�ł łł
Uwagi eksploatacyjne
Moment dokręcania śrub korbowodowych (wzór empiryczny)
Pw �" ds
s
M = [N �" m] ds [mm] - średnica nominalna śruby Pws [N]
ws
6500
Im lepsze jest wykonanie śruby, tym moment jest mniejszy (mniejszy jest moment tarcia).
Pomiar napięcia wstępnego w szczególnie odpowiedzialnych połączeniach- przez pomiar wydłużenia śruby.
Pierwsze dokręcanie śruby dogładza gwint. Dlatego należy dokręcić śrubę określonym momentem, odkręcić o około
90� i dokręcić ponownie tym samym momentem.
Niekiedy dokręca się nie określonym momentem tylko o określony kąt - skutek jest podobny.
Śruby korbowodowe są częściami jednorazowego użytku.
21.
Układy wtryskowe
Dokładne sterowanie składem mieszanki palnej ze sprężeniem zwrotnym  sonda , a tym samym spełnienie
wymagań trójdrożnego katalizatora spalin.
Możliwość tworzenia ładunków uwarstwionych, oraz systemów z recylkulacją spalin
Równomierny skład mieszanki w poszczególnych cylindrach, szczególnie w układach wtryskowych
wielopunktowych.
Możliwość tworzenia zintegrowanych systemów zasilania w raz z układem zapłonowym.
Konieczność dokładnego filtrowania paliwa.
Bardziej skomplikowana konstrukcja
Układy gaz
nikowe
Brak możliwości dokładnego sterowania składem mieszanki palnej  wyjątek gaz
niki elektroniczne.
Nierównomierny skład mieszanki w poszczególnych cylindrach silnika wielocylindrowego.
Tłumienie przepływu powietrza przez gardziel przy pełnych otwarciach przepustnicy.
Obladzanie gaz
nika
Możliwość powodowania przez siły masowe zakłóceń w ciągłości dostarczanego paliwa (np. przy przyspieszaniu,
hamowaniu  szczególnie ważne w silnikach lotniczych.
20.
Układ chłodzenia pośredni (cieczą chłodzącą)
-90 % silników ma taki układ chłodzenia
-większa skuteczność i równomierność chłodzenia silnika
-mniejsza hałaśliwość: tłumienie hałasu przez ciecz, mniejszy -luz między tłokiem i cylindrem
-większa masa
-większa cena
-działanie korozyjne cieczy
-konieczność obsługi układu chłodzenia
-lepsze napełnienie, moc silnika większa o około 10 %
-mniejsze obciążenia cieplne
-możliwość stosowania większych stopni sprężania (o ponad 0,5)
-silnik krótszy (brak użebrowań)
Układ chłodzenia bezpośredni (powietrzem)
-silnik lżejszy
-może pracować w bardzo wysokiej i bardzo niskiej  temperaturze
-szybsze nagrzewanie się po rozruchu, dzięki czemu mniejsze -zużycie części ruchomych i większa trwałość
19.
Silniki czterosuwowe
mniejsza moc - dwa razy mniejsza częstotliwość pracy silnika niż w wypadku silnika dwusuwowego
konieczny wyodrębniony konstrukcyjne układ rozrządu
większe, cięższe i bardziej skomplikowane
lepsza wymiana ładunku, lepsze napełnienie, łatwiejsze kształtowanie charakterystyki napełnienia
znacznie mniejsza toksyczność spalin i łatwiejsze oczyszczanie spalin
mniejsze obciążenia cieplne tłoka i komory spalania
możliwość ułożyskowania wału korbowego w łożyskach ślizgowych i zastosowania obiegowego układu chłodzenia
większa sprawność
stosowanie mniej kosztownych materiałów, mniejsze zużycie elementów i mniejszy wpływ zużycia elementów na
właściwości efektywne
Silniki dwusuwowe
mniejsza masa jednostkowa, mniejsze wymiary
objętość skokowa cylindra ograniczona do 250 � 375 cm3
liczba cylindrów ograniczona do 3 - trudność wykonania i uszczelnienia wału korbowego
moc maksymalna nie przekraczająca 40 kW
duże obciążenia mechaniczne i cieplne
mniejsza sprawność
bardzo duże emisji substancji szkodliwych (szczególnie węglowodorów i cząstek stałych)
silniki dwusuwowe o zapłonie samoczynnym: możliwość stosowania olejenia obiegowego, nie ma ograniczeń
objętości skokowej cylindra i liczby cylindrów, konieczność stosowania wyodrębnionego układu rozrządu i dużych
sprężarek; bardzo dobre właściwości efektywne
18.
Silniki o zapłonie iskrowym
do samochodów osobowych, dostawczych oraz małych i średnich (rzadko) ciężarowych
mała masa jednostkowa ms/Ne = 2 � 4,7 kg/kW
większa prędkość obrotowa
niższy koszt produkcji: mniejsza masa, mniejsze obciążenie elementów, tańszy osprzęt
łatwiejszy rozruch (szczególnie nie nagrzanego silnika)
większa emisja tlenku węgla i węglowodorów
nieznacznie mniejsza emisja tlenków azotu i praktycznie brak emisji cząstek stałych
łatwość katalitycznego oczyszczania spalin
prostsza oraz rzadsza obsługa i niższy koszt napraw
mniejsza sprawność
Silniki o zapłonie samoczynnym
szybkoobrotowe silniki po 1936 r.
do samochodów dostawczych, ciężarowych, autobusów, ciągników i samochodów osobowych
masa jednostkowa ms/Ne = 4,7 � 9,5 kg/kW
mniejsza prędkość obrotowa
koszt produkcji o 50 � 100 % większy niż silnika ZI (głównie koszt aparatury paliwowej)
trudniejszy rozruch (szczególnie nie nagrzanego silnika)
trudna obsługa, wysoki koszt napraw
mniejsza emisja tlenku węgla i węglowodorów
większa emisja tlenków azotu i cząstek stałych ; bardzo duże trudności techniczne ograniczenia tych emisji
większa hałaśliwość
większa sprawność
łatwa poprawa właściwości użytkowych przez doładowania
niższa cena paliwa
17. W układzie korbowym silników tłokowych występują dwa rodzaje sił. Jedne siły tzw. siły gazowe pochodzą z
ciśnienia gazów powstających w cylindrze podczas obiegu cieplnego, drugie są to siły bezwładności powstające w
wyniku ruchu elementów układu korbowego. Siły gazowe są siłami równoważącymi się samoczynnie wewnątrz
silnika, natomiast siły bezwładności (masowe) są siłami, które o ile nie są wyrównoważone, przenoszą się na
zewnątrz i powodują wibracje silnika. Siły gazowe oblicza się na podstawie wykresów pracy, natomiast siły
bezwładności dopiero po ustaleniu wielkości i ciężarów poszczególnych części układu korbowego. Wielkości tych sił
zmieniają się w funkcji kąta obrotu wału korbowego służą do obliczeń wytrzymałościowych.
Siły działające w układzie korbowym:
Siła tłokowa: P = Ftł (p -1)g
Siła działająca wzdłuż korbowodu: Pk = Pg cos �
Siła normalna: N = Pg tan �
Siła styczna: T = Pk sin(ą + �)T = Pk sin(ą+�))�
Siła promieniowa działająca wzdłuż ramienia wału korbowego: R = Pk cos(ą + � )
P
N
�
Pk
P
ą R
T
ą+�
Wielkości sił bezwładności otrzymuje się mnożąc masy poszczególnych części układu
korbowego przez odpowiednie przyspieszenia.
Rozróżnia się następujące siły bezwładności :
a) siły bezwładności części wirujących,
na te siły składają się niewyrównoważone masy wykorbienia oraz masa części korbowodu leżąca poniżej jego środka
ciężkości.
Masa części wirujących
mw = mn+mk
mn- masa niewyrównoważona części korbowodu,
mk- masa części korbowodu
Siła części wirujących:
Po= g mw r �2 [N]
Wszystkie siły bezwładności części wirujących są siłami odśrodkowymi, które działają wzdłuż promienia
wykorbienia i nie zmieniają swych wartości podczas obrotu wału korbowego, niezależnie od kątowego położenia
wykorbienia.
b) siły bezwładności części posuwisto-zwrotnych,
na nie składają się: masa tłoka ze sworzniem i pierścieniami oraz masa części korbowodu znajdująca się powyżej
środka ciężkości.
mp= mtł + mczkorb.
siły bezwładności części posuwisto-zwrotnych:
Pp= mp g r �2 (cosą+ cos2ą)
Powyższa zależność wskazuje ,że siła bezwładności Pp zmienia się w zależności od kątowego położenia wykorbienia
,� �ą działając jedynie wzdłuż osi cylindra. Rozkładając sił Pp na dwie siły uzyskuje się tzw. siłę bezwładności I rzędu
Pp1= mp r �2 cosą
i siłę bezwładności II rzędu
Pp2= mp r �2 cos2ą
Ze względu na występowanie w wyrażeniu na siłę Pp1 cosą �,� �okresem zmiany tej siły �jest pełny obrót wału korbowego,
natomiast okresem zmiany siły Pp2 jest pół obrotu wału korbowego, a siła Pp2 jest mniejsza od Pp1 o wartości
współczynnika  �zmiennego w granicach od 0,27-0,3.
16.
Ograniczenia:
�p=const
�=const
Me
gpal
�e
1,2
1,1
0,8 1,0 
0,9
C O
HC, NOx
[%]
[ppm]
CO
NOx
6
1200
HC
3000
1000 n
15.
Spalaniu stukowemu ulegają nieduże ilości mieszanki znajdującej się w rejonie ścianek cylindra, najbardziej
odległych od świecy zapłonowej i poddawanej przez to dłuższemu okresowi działania powiększonych ciśnień i
temperatur wynikłych z przesuwania w ich kierunku frontu płomienia. W pewnej chwili w nie spalonej części
mieszanki powstaje naraz kilka ośrodków zapłonu powodujących spalanie detonacyjne reszty mieszanki powiązane z
równoczesnym wzrostem ciśnień.
Me
Me
�e
gpal
ąz
0
[�OWK]
Ograniczenia:
�=const
=const
Ćp=const
14.
Charakterystyka szybkościowa silnika przedstawia zależność mocy efektywnej, momentu obrotowego lub pe i
jednostkowego zużycia paliwa od prędkości obrotowej wału silnika dla stałego otwarcia przepustnicy lub elementu
regulującego dawkowanie paliwa przez pompę wtryskową.
Parametry efektywne
Znamionowe (nominalne)
Ne N, nN, ge N, �e N, Me N, pe N
Maksymalny moment obrotowy
Me M, nM, ge M, �e M, , pe M
Maksymalna sprawność ogólna (dla pełnej nastawy sterowania i dla częściowej nastawy sterowania)
ge min, ng, , �e max, pe M
Współczynnik elastyczności prędkości obrotowej
kn = nN/nM
Współczynnik elastyczności momentu obrotowego
kM = Me M/Me N
Współczynnik elastyczności silnika
k = k �" k
n M
Charakterystyka szybkościowa dla ZI:
a)- dla max otwarcia przepustnicy Śp = Śpmax
mocy max : regulacja  � i �ąz na mocy max,
eksploatacyjna zewn. : regulacja  �
i �ąz ,
b)- dla częściowego otwarcia przepustnicy Śp < Śpmax
Charakterystyka szybkościowa dla ZS :
mocy max  reg V i �ąw na max mocy,
ekonomiczna reg V i �ąw na min zużycie paliwa,
eksploatacyjna reg V i �ąw ,
granicy dymienia reg �ąw na max mocy i V na granicznej wart. dymienia,
Gpal Gpal
�e
Gpal
gpal
Gpal
Me
n
=1,05
Gpal
=7:10
Gpal
=1.4 : 1.7
w mocy max
gpal
�
emax
Me
13.
Stosowane są dwa zasadnicze systemy doładowania silników:
-sprężarki napędzane mechanicznie,
-turbosprężarki.
W pierwszym przypadku sprężarka jest sprzęgnięta z wałem silnika i pobiera od niego napęd. Sprzęgnięcie to jest
najczęściej stale o stałym przełożeniu.
Moc silnika zostaje zmniejszona o moc potrzebną do napędu sprężarki. Ponieważ jednak przyrost mocy wynikający z
zastosowania doładowania jest znacznie większy niż strata mocy na napęd sprężarki (przy prawidłowym rozwiązaniu
silnika i sprężarki oraz doborze warunków doładowania), ostatecznie uzyskuje się zwiększenie mocy silnika.
W drugim przypadku silnik jest zasilany przez zespół doładowujący, składający się ze sprężarki i turbiny gazowej,
która jest napędza. Turbina ta wykorzystuje energię gazów spalinowych opuszczających silnik. Turbosprężarka nie
ma żadnych mechanicznych powiązań z silnikiem. Dlatego też może być umieszczona w pojez
dzie mechanicznym w
dowolnym miejscu przedziału silnikowego. Na1eży jednak unikać takiego jej umieszczenia, przy którym konieczne
byłoby stosowanie długich przewodów wydechowych i napełniających, gdyż spowodowałoby to zwiększenie strat
przepływu.
Prędkość obrotowa wirników turbosprężarki za1eży nie tylko od prędkości obrotowej zasilanego przez nią silnika,
lecz także od natężenia wypływu spalin i od ich temperatury, a więc od obciążenia silnika. Im obciążenie to jest
większe, tym prędkość obrotowa zespołu wirników turbosprężarki jest większa i tym większy jest stopień
doładowania silnika.
Do doładowania stosowane są sprężarki wyporowe (zwane też statycznymi lub objętościowymi) oraz dynamiczne.
W sprężarkach wyporowych sprężanie powietrza odbywa się wskutek zmniejszania objętości, w której czasowo
zostaje ono zamknięte.
W sprężarkach dynamicznych powietrzu nadawana jest znaczna prędkość, więc uzyskuje ono pewną energię
kinetyczną, która następnie ulega częściowo zamianie na energię potencjalną ciśnienia.
Jako sprężarki wyporowe najczęściej stosowane są sprężarki typu ROOTS .
Są one z reguły napędzane w sposób mechaniczny.
W zespołach doładowujących sprężarki dynamiczne reprezentowane są wyłącznie przez sprężarki odśrodkowe są one
napędzane przez turbiny gazowe tworzące razem z nimi jeden zespół - turbosprężarkę.
Parametrami charakteryzującymi sprężarkę są:
-spręż (Ą) , czyli stosunek ciśnienia za spręż pd do ciśnienia otoczenia po
-stopień wzrostu gęstości ładunku ( Śg ) ,czyli stosunek gęstości ładunku za spręż łd do gęstości przed nią ło
ł pd �"To To
d
Ćg = Ćg = Ćg = Ą �"
ł po �"Td To + "T
o
"Tad Lad
"T = �ad =
�ad Ld
"T - przyrost temperatury czynnika przy sprężaniu
�ad- współczynnik sprawności adiabatycznej
Lad- praca zużyta dla adiabatycznego sprężania określonej ilości czynnika,
Ld- praca zużyta w sprężarce.
Straty w sprężarce:
- szczelność między wirnikiem a obudową,
- tarcie,
- strata wynikająca z ogrzania ładunku w sprężarce
12.
peVsn
Za1eżność Ne = przedstawia tzw. pierwszą postać wzoru na moc silnika. Nie ujmuje ona jednak wpływu
225000�
na osiągi silnika takich bardzo istotnych parametrów mocy, jak współczynnik nadmiaru powietrza, stopnia
napełnienia �v , właściwości paliwa i sprawności ogólnej silnika.
27 Wo �v �e
Ne = Vsn ł
o
225632 lo � ą
gdzie:
Vs- [dcrn3]
n-[obr/rnin],
łż -gęstość powietrza otoczenia [kg/m3]
�- liczba suwów.
Przy analizowaniu za1eżności na1eży wziąć pod uwagę:
Wo
- iloraz ma dla różnych paliw stałą wartość ( 690....720)kcal/kg
lo
- sprawność efektywna �e jest zależna w silnym stopniu od składu mieszanki
- ą oraz nieco mniejszym od n
11.c.d. Równanie Arrheniusa
E
RT
k = A �" e
J
gdzie: R - uniwersalna stała gazowa R = 8,314
K �" mol
E - energia aktywacji
T - temperatura bezwzględna
Różniczkowe równanie Arrheniusa
d(ln k) E
=
2
dT R �"T
Temperatura, do której wzrasta szybkość reakcji
k
�ł �ł
2
d
�ł �ł
A
�ł łł
= 0
2
dT
11.
KINETYKA REAKCJI CHEMICZNYCH
Szybkość reakcji
Szybkość reakcji wielofazowej (heterogenicznej) jest proporcjonalna do pola powierzchni podziału faz, np.
rdzewienia żelaza.
Szybkość reakcji jednofazowej (homogenicznej) zależy od stężenia; gdzie: v - szybkość reakcji c - stężenie substancji
� - czas
Np.
2 H2 + 2 NO 2 H2O + N2
v = k�"[H2]�"[NO]
Równanie kinetyczne reakcji
�
v = k �" [S]
gdzie: k - stała reakcji
[S] - stężenia substancji: substratów, produktów, rozpuszczalników
� - rzędy reakcji względem poszczególnych substancji; � - liczby rzeczywiste
v = k�"[A]a�"[B]b�"�"�"
gdzie: k - stała reakcji
[A], [B], ... - stężenia substratów
a, b, ... - rzędy reakcji względem substratów A, B, ...
a, b, ... - liczby rzeczywiste
a + b + ... - całkowity rząd reakcji
Równania kinetyczne etapu reakcji (aktu elementarnego)
Reakcja rzędu pierwszego (jednocząsteczkowa, monomolekularne)
A produkty
A M + N
d[M ]
vM = = kM �"[A]
d�
d[N]
vN = = kN �"[A]
d�
Reakcja rzędu drugiego (dwucząsteczkowa, bimolekularne)
A + B produkty
v = k �"[A]�"[B]
d[A]
vA = - = kA �"[A]�"[B]
d�
d[B]
vB = - = kB �"[A]�"[B]
d�
A + B M + N
d[M ]
vM = = kM �"[A]�"[B]
d�
d[N]
vN = = kN �"[A]�"[B]
d�
2A produkty
2
v = k �"[A]
Reakcja rzędu trzeciego (trójcząsteczkowa)
A + B + C produkty
v = k �"[A]�"[B]�"[C]
A + 2B produkty
2
v = k �"[A]�"[B]
3A produkty
3
v = k �"[A]
10.
Liczba cetanowa- charakteryzuje skłonność paliwa do samozapłonu.
Procentowy, objętościowy udział n-cetanu w mieszance n-cetanu z ą-metylonaftalenu o tej samej skłonności do
samozapłonu, co badane paliwo w określonych warunkach.
LC= 45:60
n-cetan (heksadekan, prostołańcuchowy) C16H34 LC=100
ą-metylonaftalenu C10H8 LC=0
Prostołańcuchowe ,duże cząsteczki mają duże LC; małe, nie mające prostych łańcuchów mają małe LC .Stosuje się
substancje przyspieszające reakcję (większe LC) - ester azotowy cykloheksanolu.
9.
Liczba oktanowa - wielkość charakteryzująca odporność paliwa na spalanie stukowe w silniku  procentowa
objętościowa zawartość izooktanu w mieszaninie izooktanu z n-heptanem o takiej samej odporności na spalanie
stukowe jak badane paliwo w określonych warunkach.
izooktan C8H18 (trimetylopentan LO=100)
n-heptan C7H16 (łańcuch łatwy do rozerwania ,mało odporny na spalanie stukowe)
Metody wyznaczania liczby oktanowej:
" Badawcza (R(F1))- silnik badawczy jednocylindrowy o zmiennym stopniu sprężania, metoda typowa dla badania
właściwości przy częściowym obciążeniu silnika , n=600obr/min, mieszanka niepodgrzewana ,stały kąt
wyprzedzenia zapłonu
" Motorowa- taki sam silnik badawczy, dla dużego obciążenia silnika, n=900obr/min, mieszanka podgrzewana do
149�C i zmienny kąt wyprzedzenia zapłonu
" Drogowa- dla celów naukowych
Na liczbę oktanową ma wpływ:
-wysoka liczba atomowa
-skład chemiczny (małą LO mają alkany ,dużą no. izomery i pierścieniowe(cykloalkany i aromatyczne))
-aby zwiększyć LO dodaje się dodatki metaloorganiczne (pył koloidalny- ma dużą powierzchnię) np.:
Pb(C2H5)4  tetraetyloołów
Pb(CH3)4-tetrametyloołów
związek żelaza - ferrocen
związek potasu
Te subst. działają jako inhibitory  spowalniają reakcje chemiczne
8.
Stała stechiometryczna paliwa Lt  ilość powietrza potrzebna do całkowitego i zupełnego spalenia 1 kg paliwa.
m r m
�łn �łO nCO2 + H2O + Q
Q-ciepło
CnHmOr + + - �ł
�ł
2
4 2 2
�ł łł
C + O2 CO2 2H2 + O2 2H2O
12kg 32kg 44kg 4kg 32kg 36kg
8
łł
L0 = c + 8h - o�łkg O2 kg palśł (zapotrzebowanie tlenu)
�ł
3 �ł �ł
1 1 8
�ł
łł
Lt = L0 = c + 8h - o�ł�łkg pow kg pal�ł
�ł �ł�ł
śł
0,23 0,23 3
�ł łł�ł
Lt=14.7�15
Lt=f(c,h,o,s,p)
Lt = ac �" c + ah �" h + as �" s + ap �" p + ao �" o
ac ,ah ,as ,ap ,ao>0 ; ao<0
Współczynnik nadmiaru powietrza (składu mieszanki)
mpow
 = -stosunek ilości powietrza w mieszance (biorącej udział w spalaniu) do ilości powietrza potrzebnego do
mpal �" Lt
spalenia paliwa
Współczynnik AFR (A/F)
AFR= mpow /mpal AFR= * Lt
Zakres palności (granice palności) mieszanki jednorodnej określony dla ; mieszanka jednorodna (homogeniczna-
=const w całej objętości): 0.25�0.4<<1.4�1.8
7.
Współczynnik nadmiaru powietrza (składu mieszanki) 
mpow
 = -stosunek ilości powietrza w mieszance (biorącej udział w spalaniu) do ilości powietrza potrzebnego do
mpal �" Lt
spalenia paliwa
Mieszanka stechiometryczna-mieszanka zawierająca ilość powietrza potrzebną do całkowitego i zupełnego spalenia
zawartego w niej paliwa
Mieszanka uboga >1
Mieszanka bogata <1
Zakres palności (granice palności) mieszanki jednorodnej określony dla ; mieszanka jednorodna (homogeniczna-
=const w całej objętości): 0.25�0.4<<1.4�1.8
6.
Wartość opałowa mieszaniny palnej wmiesz
e"1 Q = mpal �" wpal
<1 Q = mpal �" wpal - "Q "Q = (1- )mpal �" wco "Q-strata ciepła
Q = mpal �"[wpal - (1- )�" wco �" H(1- )]
[sgn(1- )+1]
�łw łł
lub: Q = mpal �" - (1- )�" wco �"
pal
�ł śł
2
�ł �ł
Q = mmiesz �" wmiesz
mmiesz = mpow + mpal = (1+  �" Lt )mpa ln cgb Q=mmiesz*wmiesz
wpal -(1- )�" wco �" H(1- )
wmiesz =
1+  �" Lt
Wartość opałowa mieszanki palnej w stanie gazowym
�ł �ł �ł �ł
mpow mpal �ł
 �" Lt 1
�ł �ł �ł
Q = + �" wmiesz.wst.gaz. = + �" mpal �" wmiesz.wst.gaz.
�ł �ł
�pow �pal.wst.gaz. �ł �pow �pal.wst.gaz. �ł
�ł łł �ł łł
wpal - (1- )�" wCO �" H(1- )
wmieszwst.gaz =
Lt 1
 �" +
�pow �palwst.gaz.
5.c.d. Krzywka wielomianowa (polidyne)
i
�ł � �ł
h = hmax �" �ł �ł
"ci
�ł �ł
Ć
�ł łł
Ś-połowa kąta zarysu
Ś-kąt mierzony od hmax
i=0,2,a,b,d,e c0=1
h= hmax [1+ c2(Ć/Ś)2+ ca(Ć/Ś)a+ cb(Ć/Ś)b+ cd(Ć/Ś)d+ ce(Ć/Ś)e]
a,b,d,e- parzyste, różne e"6 np. 6-10-14-18 ;14-26-38-50
c=[ ca, cb, cd, ce,]T i=[a,b,d,e] T
ci= ci(i)
v(Ć)=v(c, i, hmax, Ś, Ć)
a(Ć)=a(c, i, hmax, Ś, Ć)
5. Wykres kinematyczny krzywki-zależności h ,v ,a od Ć[�OWR]
Ćp  kąt przekrycia (współotwarcia); ad  otwarcie zaworu dolotowego; bd  zamknięcie zaworu dolotowego;
aw  otwarcie zaworu wylotowego; bw  zamknięcie zaworu wylotowego; ąw=(40�70)�OWK (stopnie obrotu wału
korbowego); �OWR stopnie obrotu wału krzywkowego (rozrządu)); ąw duży, aby wykorzystać energię gazów;
�w=(5�40)�OWK; ąd=(10�35)�OWK; �d=(35�75)�OWK; Fazy rozrządu dobiera się doświadczalnie, silniki
szybkoobrotowe mają większe fazy rozrządu. �d zależy od długości przewodu dolotowego  odpowiednia
konfiguracja �d i długości przewodu dolotowego pozwala uzyskać doładowanie dynamiczne.
Stosuje się krzywki wypukłe współpracujące z popychaczami płaskimi lub wypukłymi.
Ć-kąt obrotu wałka krzywkowego Ć=ct; t-czas c-stała (bo stała prędk. obrotowa)
2
dh dv(�) d h
v-prędkość; a-przyspieszenie; v(�) = ; a(�) = =
2
d� d� d�
�
1
W-współczynnik wypełnienia krzywki W =
+"h(�)d�
2�
-�
Wymagania stawiane krzywce:
" We"0.55
" małe amax (obciążenie mechaniczne)
" małe amin (powrót sprężyny)
" różniczkowalność a(Ć) (praca bez udarów)
" mała prędkość siadania
" jak najmniejszy możliwy promień koła podstaw
" % amax / amin%=2.5�4
Wykres kinematyczny krzywki
mpow
4. Współczynnik napełnienia �V (stopień napełnienia ,sprawność napełnienia (może być >1)): �V = , gdzie:
mt
mpow- masa powietrza pozostałego w cylindrze po zakończonej wymianie ładunku
mt- masa powietrza ,która może zmieścić się w objętości cylindra w warunkach odniesienia (warunki normalne
techniczne: 25�C , 100kPa , �pow=1.169kg/m3) mt = Vs �" �
pow
W silniku doładowanym mpow> mt (�V>1) ; w silnikach doładowanych przyjmuje się jako odniesienie masę powietrza
opuszczającego sprężarkę (tj. o większej gęstości).
Charakterystyka napełnienia (zależność współczynnika napełnienia od prędkości obrotowej)
�V=f(n) przy s=const , gdzie: n- prędkość obrotowa ; s-ustawienie parametru sterującego pracą silnika (np. kąt
otwarcia przepustnicy) (jeśli p1-ciśnienie napełnienia ; Tr-temp resztek spalin ; �r-gęst. resztek spalin ; Tpow-temp
powietrza ,to: p1ę! to �Vę! ; Tpowę! to T1ę! to �V�! ; Trę! to �pow�! to �V�! ; Tę! to �r�! to �Vę! (jeśli resztki spalin
są mniej rozprężone to �V spada)
3. Średnie ciśnienie indykowane pi  takie ciśnienie ,które działając na tłok na drodze jednego suwu wywoła taki
sam efekt (taka sama praca) jak średnie ciśnienie wszystkich suwów.
Li
pi =
Vs
Le
Średnie ciśnienie użyteczne pe (efektywne) obok prędkości obrotowej jest miarą wysilenia silnika; pe = lub
Vs
pe = pi - pm ; Le = Li - Lm , gdzie:
Le-praca użyteczna (efektywna)
Li-praca indykowana obiegu (odpowiada ciepłu)
Vs-objętość skokowa
Li = pdV
+"
Średnie ciśnienie użyteczne - pe [MPa]
ZI, samochody osobowe pe = 0,80 � 1,0 MPa
ZI, samochody wyczynowe pe = 0,95 � 1,2 MPa
ZS, samochody osobowe wtrysk pośredni pe = 0,55 � 0,65 MPa
ZS, samochody osobowe wtrysk bezpośredni pe = 0,60 � 0,75 MPa
ZS, samochody osobowe doładowane pe = 0,70 � 0,85 MPa
ZS, samochody ciężarowe pe = 0,70 � 0,85 MPa
ZS, ciągniki pe = 0,55 � 0,75 MPa
ZS, z wtryskiem bezpośrednim pe = 0,85 � 1,15 MPa
ZS, doładowane pe = 0,85 � 1,15 MPa
pe
Sprawność mechaniczna: �m = (dla biegu jałowego �m=0, największa dla największego oporu przy jakim
pi
pracuje urządzenie- pod warunkiem , że opory przyrastają monotonicznie)
2. W obiegu modelowym: m1,m2 liczymy jak w pytaniu 1
punkt 1 dolot: p1=0.085MPa (ZS); p1=0.08MPa (ZI)
T1=320K (ZS) ; T1=360K (ZI)
punkt 2 sprężanie: c= q/dT ( oznacza ,że nie jest to różniczka zupełna- forma Pfaffa) c= q/dT ="q/"T
sprężanie może być opisane równaniem:
" politropy : pVm=const ; m=(c-cp)/(c-cv)
inaczej: TVm-1=const ; pTm/(1-m)
" izochory : c= cv ; m-nieoznaczone (m=")
" izobary : c= cp ; m=0
" izotermy : m=1 ; c-nieoznaczone
" izentropy : c=0 ; m=cp/cv=k (k-wykładnik izentropy)-w przypadku izentropy jeśli mchłodzony, jeśli m>k to czynnik jest ogrzewany (większe różnice oznaczają większą intensywność procesu ; na
przykład przy rozprężaniu wykładnik izentropy powinien być mniejszy) W silnikach ZS m1=1.30; ZI m1=1.37 (wart
przybliżone,dla rozprężania)
p2= p1*�m1 ; T2= T1* �m-1
p2H"1.3�2MPa(ZI) ; p2H"3.5�5MPa(ZS) ; p2H"4.5�9MPa(ZS doładowany)
T2H"670�800K(ZI) ; T2H"800�1000K(ZS) ; T2H"900�1100K(ZS doładowany)
punkt 3:
p3= pmax ; w silnikach iskrowych istnieje zależność: pmaxę! peę! ; pe-ciśnienie użyteczne (efektywne)
pmaxH"4.5�7.5MPa(ZI) ; pmaxH"7.5�9MPa(ZS) ; pmaxH"6.5�8MPa(ZS z komorą wirową) ; pmaxH"4.5�9MPa(ZS
doładowany)
T3= T2*p3/ p2 ; ą= p3/ p2
punkt 4 koniec przemiany izobarycznej:
Ć= V4/ V3  wsp. izobarycznego przyrostu objętości ; Ć=1.2 (ZI) ; Ć=1.4 (ZS)
T4= T3* Ć ; T4-maksymalna tempratura w obiegu T4H"2500�2800K(ZI) ; T4H"1900�2500K(ZS)
(T4 w przypadku ZS niższe ,ponieważ pracuje na ubogiej mieszance o większej bezwładności cieplnej)
punkt 5:
pVm2=const ; m2H"1.23(ZI) ; m2H"1.27(ZS)
p5= p4*(�/Ć)-m2 ; p5H"0.3�0.5MPa(ZI) ; p5H"0.2�0.4MPa(ZS)
T5= T4*(�/�)-m2+1 ; T5H"1500�1800K(ZI) ; T5H"1900�2500K(ZS)
1. Obieg porównawczy (obliczeniowy ,aproksymowany) dla silnika spalinowego to zmodyfikowany obieg
Sabathego. W obiegu teoretycznym Sabathego wyst. izentropy sprężania i rozprężania ,natomiast w obiegu
porównawczym linie spręż. i rozpr. Stanowią politropy pVm1=const i pVm2=const (przemiana izentropowa zachodzi
bez wymiany ciepła z otoczeniem ,w przypadku przem. politropowej zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem tu:
odprowadzanie ciepła mobieg rzeczywisty
obieg teoretyczny Sabathego
obieg porównawczy
m1 m2
Równania politropy sprężania i rozprężania pV = const i pV = const powinny być jak najbardziej zbliżone
do obiegu rzeczywistego. Stos. kryterium najmniejszej różnicy pracy indykowanej.
Li1 = pdV
+"
V1 v5
Li1 = pspr (V )dV + p3(V4 -V3)+ prozpr (V )dV
+" +"
V2 V4
F(m1, m2 ) = [Li - Lip (m1, m2 )]
"F "F
= 0 = 0 stad : m1, m2
"m1 "m2
gdzie: Li1-średnie ciśnienie indykowane dla obiegu porównawczego
Li-średnie ciśnienie indykowane dla obiegu rzeczywistego
m1,m2-wykładniki politropy spręż. i rozpręż.
cp
m = = k (k-wykładnik izentropy)-w przypadku izentropy jeśli mk to
cv
czynnik jest ogrzewany. W silnikach ZS m1=1.30; ZI m1=1.37 (wart. przybliżone, dla rozprężania)
1. Obiegi termodynamiczne porównawcze dla silników spalinowych
2 Modelowanie procesów obiegów termodynamicznych silników spalinowych (obiegu Sabath�go)
3 Definicje średniego ciśnienia indykowanego, średniego ciśnienia użytecznego i sprawności mechanicznej.
Orientacyjne wartości dla ZI i ZS
4.Definicja współczynnika napełnienia; zależność współczynnika napełnienia od prędkości obrotowej dla
silników ZI i ZS .
5. Fazy rozrządu, wykres kinematyczny krzywki. Krzywki bezuderzeniowe, krzywka wielomianowa (polidyne)
6 Ciepło spalania paliwa, wartość opałowa paliwa, wartość opałowa mieszanki
7 Definicja współczynnika nadmiaru powietrza (składu mieszanki). Pojęcia mieszanek: stechiometrycznej,
ubogiej i bogatej. Zakres palności mieszanki jednorodnej (ZI)
8 Stała stechiometryczna paliwa, współczynnik nadmiaru powietrza, współczynnik AFR. Zakres palności
mieszanki jednorodnej
9 Definicja liczby oktanowej. Wpływ składu chemicznego paliwa na wartość liczby oktanowej
10 Definicja liczby cetanowej. Wpływ składu chemicznego paliwa na wartość liczby cetanowej
11 Spalanie w silnikach tłokowych: podstawowe prawa kinetyki reakcji spalania
12 Równanie mocy silnika II
13 Doładowanie silników
14 Charakterystyki szybkościowe silników ZI i ZS (współczynniki elastyczności, charakterystyka pełnej mocy,
częściowa, regulatorowe dla regulatora dwuzakresowego i wielozakresowego)
15 Charakterystyka regulacyjna kąta wyprzedzenia zapłonu. Optymalny kąt wyprzedzenia zapłonu, kąt
wyprzedzenia zapłonu na granicy spalania stukowego. Zjawisko spalania stukowego. Wpływ na kąt
wyprzedzenia zapłonu na granicy spalania stukowego obciążenia i prędkości obrotowej silnika
16 Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki. Szkodliwe i nieszkodliwe składniki spalin
17 Rozkład sił w mechanizmie korbowym
18 Porównanie właściwości silników ZI i ZS.
19 Porównanie właściwości silników czterosuwowych i dwusuwowych
20 Porównanie właściwości silników chłodzonych pośrednio i bezpośrednio
21 Porównanie właściwości układów wtryskowych i gaz
nikowych silników ZI
22 Śruba korbowodowa: obciążenie, konstrukcja, materiały, eksploatacja
23 Trzon i główka korbowodu - obciążenia, wymagania i materiały na korbowód
24 Obciążenie stopy i pokrywy korbowodu - 2 punkty
25 Obciążenie czopów wału korbowego - model wyodrębnionego wykorbienia
26 A
ożyskowanie wałów korbowych
27 Kadłuby silników chłodzonych pośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
28 Kadłuby silników chłodzonych bezpośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
29 Tuleje cylindrowe: klasyfikacja, materiały
30 Głowice silników chłodzonych pośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
31 Głowice silników chłodzonych bezpośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
32 Komory spalania silników ZS
33 Komory spalania silników ZI
34 Klasyfikacja układów rozrządu
35 Redukcja mas w układzie rozrządu
36 Charakterystyka sprężyny zaworowej
37 Charakterystyka układów gaz
nika
38 Wtryskowe układy zasilania silników ZI
39 Układ zasilania silnika ZS
40 Regulatory prędkości obrotowej
41 Zasada działania sekcyjnej pompy wtryskowej
42 Zasada działania rozdzielaczowej pompy wtryskowej
43 Klasyfikacja rozpylaczy
44 Spalanie w silnikach ZI
45 Spalanie w silnikach ZS
46 Wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na wykresy indykatorowe: otwarty i zamknięty
47 Definicja sprawności ogólnej silnika oraz związek między sprawnością ogólna i jednostkowym zużyciem
paliwa.
48 Zasada katalizy
49 Charakterystyka obciążeniowa silników ZS i ZI
50 Metody ograniczania emisji składników szkodliwych z silników ZI
51 Metody ograniczania emisji składników szkodliwych z silników ZS