1. Obiegi termodynamiczne porównawcze dla silników spalinowych.
2. Definicja średniego ciśnienia indykowanego, średniego ciśnienia użytecznego i sprawności mechanicznej.
Orientacyjne wartości dla ZI i ZS.
Średnie ciśnienie indykowane: jest to takie niezmienne ciśnienie działające podczas całego suwu sprężania w
wyniku, którego zostaje wykonana praca równa pracy indykowanej Li. Jest to średnie całkowite ciśnienie jednego
obiegu.
Li
Pi= Li- praca indykowana
Vs
Vs- objętość skokowa
Średnie ciśnienie użyteczne (efektywne): jest to różnica średniego ciśnienia indykowanego i ciśnienia strat oporów
mechanicznych.
ZI: - sportowy 0.85 ÷ 1.2 MPa
- osobowy 0.7 ÷ 0.85 MPa
ZS: - osobowy 0.6
Lt
- sportowy 0.7 Pe= Pi-Pt Pt=
Vs
- ciężarowy 0.55 Le= Li-Lt
- ciÄ…gnik 0.85
- dostawczy Lt- praca straty oporów mechanicznych
Le- praca użyteczna
Sprawność mechaniczna: jest to iloraz pracy użytecznej o pracy indykowanej lub ciśnienia użytecznego do ciśnienia
indykowanego.
Le Pe
·m= =
Li Pi
3. Definicja współczynnika napełnienia; zależność współczynnika napełnienia od prędkości obrotowej dla
silników ZI (dla różnych stopni otwarcia przepustnicy) i ZS.
me
StopieÅ„ współczynnika napeÅ‚nienia: ·½= me- masa powietrza pozostaÅ‚ego w
mt
cylindrze po zakończeniu
wymiany Å‚adunku
mt- masa teoretycznego Å‚adunku
wynikającego z objętości
skokowej cylindra Vs i gęstości powietrza otoczenia
W silnikach pracujących w ustalonych warunkach atmosferycznych, stopień uzupełnienia cylindrów zależny jest w
decydujÄ…cej mierze od:
- prędkości obrotowej i obciążenia przy ZI
- prędkości obrotowej przy ZS
4)Fazy rozrzÄ…du, wykresy kinematyczny krzywki. Krzywki bezuderzeniowe, krzywka wielomianowa (polidyne).
W celu określenia zarys krzywki konieczne jest uprzednie przyjęcie faz rozrządu, tj. kątów:
ąd -wyprzedzenia otwarcia zaworu dolotowego przed zwrotnym położeniem tłoka
ąw-wyprzedzenia otwarcia zaworu wylotowego przed zwrotnym położeniem tłoka
²d -opóz
nienie zamknięcia zaworu dolotowego po zwrotnym położeniu tłoka
²w -opóz
nienie zamknięcia zaworu wylotowego po zwrotnym położeniu tłoka oraz przyjęcie skoku zaworów i przełożenia
dz
wigienki zaworowej
często przyjmuje się jednakowe krzywki, wtedy:
Ä…d + ²d =Ä…w+ ²w
Wykres kinematyczny krzywki:
Rodzaje zarysu krzywek:
*krzywka bezuderzeniowa- wyznacza się ją zakładając przebieg przyspieszeń a=f(ąr ) i znajduje się odpowiadający mu
zarys krzywki.
*krzywki wielomianowa- kształtuje się część roboczą krzywki odcinkami podstawowych linii geometrycznych (np. prosta,
łuk, koło, odc.paraboli). Określa się zależność drogi x popychacza w określonym kształcie od kąta jej obrotu ąr . Następnie
dwukrotnie różniczkując x= f(ąr ) otrzymuje się prędkości i przyspieszenia ruchu w jednostkach długości na kąt obrotu i na
kwadrat kÄ…ta obrotu.
Wykres czasoprzekroju:
5)Ciepło spalania paliwa, wartość opałowa paliwa, wartość opałowa mieszanki:
Ciepło spalania paliwa jest to liść ciepła (wyrażana w kJ/m^3) wydzielona przy zupełnym całkowitym spaleniu 1m^3
paliwa gazowego lub 1kg paliwa ciekłego, jeśli po zakończeniu spalania woda w produktach spalania występuje w postaci
cieczy, a wartość liczbowa ciepła spalania odnosi się do T=25 st.C i p=0,1 MPa
Wp-Wartość opałowa paliwa określa ilość energii cieplnej uzyskiwanej przy całkowitym spaleniu jednostki masy paliwa.
Pomniejszoną o ciepło skraplania pary wodnej zawartej w spalinach
Wartość opałową mieszanki określa zależność:
 Wp- wartość opałowa paliwa
Wn=Wp/1+ Lt  -wsp.składu mieszanki
 =me/mp*Lt
Lt- stała stechiometryczna paliwa
6)Def. wsp. nadmiaru powietrza (składu mieszanki). Pojęcia mieszanki stechiometrycznej, ubogiej, bogatej. Zakres
palności mieszanki ZI.
*współczynnik nadmiaru powietrza jest to stosunek rzeczywistej masy powietrza, w której spalane jest paliwo do ilości
paliwa potrzebnej do całkowitego spalenia paliwa
 =me/mp*Lt
me-masa powietrza znajdujÄ…cego siÄ™ w cylindrze
mp-masa paliwa składu mieszanki
Lt-stała stechiomteryczna
*mieszanka stechiometryczna to mieszanka, w której  =1 i gdy na 1kg spalanego paliwa przypada 14,7kg powietrza
*mieszanka uboga to mieszanka, w której powietrza jest więcej(rośnie wtedy zawartość tlenków azotu w spalinach)
*mieszanka bogata to mieszanka, w której powietrza jest mniej(rośnie wtedy zawartość węglowodorów i tlenku węgla)
Należy dążyć do tego aby skład mieszanki był najbardziej zbliżony do składu mieszanki stechiometrycznej
****7)Stała stechiometryczna paliwa, wsp. nadmiaru powietrza, wsp. AFR. Zakres palności mieszanki jednorodnej
ZI:
*wsp. AFR jest to stosunek mas powietrza i paliwa (Air Fuel Ratio)
AFR=(masa spalin-masa paliwa)/masa paliwa
Dla mieszanek stechiometrycznych wsp. AFR jest liczbowo równy stałej stechiometrycznej paliwa
8)Def. Liczby oktanowej. Wpływ składu chemicznego na wartość liczby oktanowej.
*liczba oktanowa-liczba określająca zdolność paliwa do spalania detonacyjnego, jeśli mamy zbyt niską liczbę oktanów
może dojść do lokalnego samozapłonu paliwa przed właściwym momentem początku spalania. Im wyższy stopień sprężania
, tym wyżej oktanowe paliwo jest potrzebne.
Paliwo składa się zasadniczo z węglowodorów alifatycznych, najlepiej z nich spala się izooktan a najgorzej n-heptan.
Mieszając tylko te dwa składniki można  symulować zachowanie prawie wszystkich rodzajów benzyn. Gdy analizowana
benzyna zachowuje się jak czysty izooktan przyjmuje się, że ma liczbę oktanową 100, a gdy jak n-heptan przyjmujemy 0.
Liczbę oktanową wyznaczamy przez porównanie badanej mieszanki do mieszanki wzorcowej( tylko izooktan+n-heptan w
różnych proporcjach)
9)Definicja liczby cetanowej. Wpływ składu chemicznego paliwa na wartość liczby cetanowej.
*Liczba cetanowa(LC) jest to wskaz
nik zdolności do samozapłonu olejów napędowych
Liczbę cetanową wyznacza się porównując czas zapłonu dla paliwa wzorcowego i analizowanego oleju napędowego. Paliwo
wzorcowe to mieszanka cetanu (bardzo krótki czas zapłonu) i naftalenu. Gdy badany olej ma własności takie jak czysty cetan
ma on liczbę cetanową 100, a gdy własności takie jak 50/50 cetan/neftan to ma liczbę cetanową 50.
10)Spalanie stukowe: wpływ czynników konstrukcyjnych i eksploatacyjnych na skłonność do występowania spalania
stukowego.
*Spalanie stukowe- w momencie zapłonu iskra zapala mieszankę w okolicy świecy, powoduje to dodatkowe sprężenie
pozostałego ładunku w komorze spalania. Ciśnienie to, oraz podwyższona temperatura może wywołać samozapłon i
gwałtowne spalenie mieszanki w przeciwległym końcu komory. Proces ten jest lawinowy i spalanie następuje
nieprawidłowo, wywołuje to charakterystyczny stuk.
*przyczyny spalania stukowego:
-zbyt wysoki stopień sprężania
-zbyt wczesny zapłon
-za mała liczba oktanów paliw
-przegrzanie silnika
-za małe zawirowania mieszanki w komorze spalania
-duże napełnienie cylindra
11)Spalanie w silnikach tłokowych: podstawowe prawa kinetyki reakcji spalania.
Spalanie paliwa w silnikach tłokowych przebiega w fazie gazowej, w związku z tym paliwo przed spaleniem musi ulec
całkowitemu odparowaniu. Reakcja ta jest połączona z wydzieleniem ciepła, energii promieniowania, oraz energii
powodująca]ej przemieszczenie reagentów i powstających spalin.
Reakcje te można podzielić ze względu na liczbę cząstek reagentów biorących udział w reakcji. Liczba to rząd reakcji.
Najczęściej mamy do czynienia z reakcjami
* I rzędu A M+N
* II rzędu A+B M+N+R
* III rzędu (ale to bardzo rzadko)
*Szybkość reakcji chemicznej jest to pochodna koncentracji jej substratu względem czasu
w= dC/dÄ Ä -czas
C-koncentracja paliwa
*Ilość ciepła Q wydzielona podczas reakcji spalania jest proporcjonalna do jej bezwzględnej szybkości
12)Zasada katalizy
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.
13)Wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na wykresy indykatorowe: otwarty i zamknięty.
*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).
14)Spalanie w silnikach ZI
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
15)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 siÄ™ Å›rednio ok. 15-30° kÄ…ta OWK przed gÅ‚owicowym zwrotem tÅ‚oka 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)
16)Definicja sprawności ogólnej silnika oraz związek między sprawnością ogólna i jednostkowym zużyciem paliwa.
*sprawność ogólna silnika jest to stosunek pracy użytecznej Le do ciepła doprowadzonego wraz z paliwem Qp zużytym dla
jej wytworzenia.
Le- praca użyteczna
` Qp- ciepło doprowadzone wraz z paliwem
·o = Le / Qp
·o =Le/(ge*Wp) ge- jednostkowe zużycie paliwa
Wp- wartość opałowa paliwa
17)Równanie mocy silnika I (jednostki)
Równanie mocy silnika określa jego chwilową moc. Moc chwilowa odnosząca się do przedziału krótszego od czasu jednego
obiegu, podobnie jak chwilowa wartość ciśnienia w cylindrze przyjmuje wartości zmienne w czasie.
Ne=pe*Vss*n/225Ä pe[kG/cm^2]- Å›r .ciÅ›nienie użyteczne
Vss[dm^3]-objętość skokowa
n[obr/min]-prędkość obrotowa
Ne[KM]-moc
lub:
Le=pe*Vss Ä -liczba suwów obiegu silnika
Ne=Le/t t=Ä /2n pe[N/m^2]
Vss[m^3]
t[s];Ne[W]
****znalezione w necie (nie wiem na ile prawdziwe)
Jest to tak zwane równanie mocy silnika. Mówi ono o tym, z czego tak naprawdę powstaje moc. Dzięki niemu
możemy się dowiedzieć jak poszczególne czynniki wpływają na jej kształtowanie. Uzależniając od siebie pewne
wielkości fizyczne otrzymujemy równanie mocy, które w najprostszej postaci wygląda tak:
Pojskok × n × Sprmech × Wspnap × Gp
Moc =                  ×X
Lambda
Występują tu znane wszystkim tuningowcom pojęcia:
Pojskok - to oczywiście pojemność skokowa. Czyli widać, że powiększając pojemność proporcjonalnie
zwiększamy moc.
n - to prędkość obrotowa silnika, przy której ma wystąpić określona moc
Sprmech - to sprawność mechaniczna, która jest tym lepsza im niższe są straty w silniku (mniejsze tarcie, lepszy
bilans cieplny itp.)
Wspnap - to współczynnik napełniania, jeden z najważniejszych składników tego równania, czyli stosunek tego ile
mieszanki udało się zmieścić w cylindrze do geometrycznej pojemności skokowej cylindrów. Zmieniając wałki,
modyfikując głowicę czy montując turbosprężarkę zmieniamy właśnie współczynnik napełniania. W seryjnych
silnikach wynosi on około 70-85%. W turbodoładowanych przekracza nawet 150%.
Gp - to gęstość powietrza. Im wyższa temperatura, tym powietrze jest rzadsze (inaczej mówiąc ma mniejszą
gęstość). Stąd wynika, że należy do silnika doprowadzać zawsze jak najzimniejsze powietrze (tzw. zimny dolot), a
umieszczenie filtra stożkowego w gorącej komorze silnika tylko pogarsza moc.
Lambda - to istniejÄ…cy w naszym silniku stosunek masy powietrza do masy paliwa
X - to współczynnik , który zawiera wartość opałową paliwa oraz inne nie związane z punktem naszych rozważań
wielkości.
18) Równanie mocy silnika II
19) Doładowanie silników
Stosowane są dwa zasadnicze doładowania silników
1)sprężarki napędzane mechanicznie
2)turbosprężarki
Ad1. Sprężarka jest sprzęgnięta z wałem silnika i pobiera od niego napęd. Sprzęgnięcie to jest najczęściej stałe o stałym
przełożeniu. Moc silnika zostaje zmniejszona o moc potrzebną do napędu sprężarki. Ponieważ jednak przyrost mocy
wynikający z doładowania jest znacznei większy niż strata mocy na napęd sprężarki (przy prawidłowym rozwiązaniu silnika
i sprężarki oraz dobrych warunków doładowania) ostatecznie uzyskuje się zwiększenie mocy silnika
Ad2. Silnik jest zasilany przez zespół doładowujący, składający się ze sprężarki i turbiny gazowej, która jest napędzana
(turbina ta wykorzystuje energię gazów spalinowych opuszczających silnik). Turbosprężarka nie ma żadnych mechanicznych
powiązań z silnikiem, powoduje to, że może być umieszczana w pojez
dzie mechanicznym w dowolnym miejscu przedziału
silnikowego, jednak najlepiej tak, aby zastosowane przewody wydechowe i napełniające były możliwe jak najkrótsze w celu
ograniczenia strat przepływu.
Prędkość obrotowa wirników turbosprężarki zależy nie tylko od prędkości obrotowej zasilanego przez nie silnika , lecz
również od natężenia wypływu spalin i od ich temperatury. Czyli od obciążenia silnika. Im większe ty, większa prędkość
obrotowa zespołu wirników turbosprężarki i tym większy stopień doładowania silnika.
Stosowane są sprężarki wyporowe i dynamiczne:
*w sprężarkach wyporowych sprężanie powietrza odbywa się w skutek zmniejszenia objętości, w której zostaje ono
zamknięte.
*w sprężarkach dynamicznych powietrzu nadawana jest znaczna prędkość, więc uzyskuje ono pewną energię kinetyczną,
która następnie ulega częściowej zamianie na energię potencjalną ciśnienia.
Jako sprężarki napędzane mechanicznie stosuje się sprężarki wyporowe najczęściej sprężarki typu ROOTS.
W zespołach doładowujących sprężarki dynamiczne reprezentowane są wyłącznie przez sprężarki odśrodkowe. Napędzane
są przez turbiny gazowe, tworzące razem z nimi jeden zespół- turbosprężarkę.
Parametrami charakteryzującymi sprężarki są:
-spręż- stosunek ciśnienia za sprężarką do ciśnienia otoczenia:
=pd/po
-stopień wzrostu gęstości ładunku- stosunek gęstości ładunku za sprężarką do gęstości ładunku przed nią:
Ćg = łd / ło
Ćg = pd/po*To/Td= *To/Td
20 i 21)Metody ograniczenia składników szkodliwych z silników ZI i ZS:
-stosowanie reaktorów katalitycznych
-stosowanie filtrów cząstek stałych
-lepszej jakości spali
-dokładniejsze wykonanie i lepiej zaprojektowane komory spalania
22)Charakterystki szybkościowe silników ZI i ZS (wsp. elastyczności, charakterystyka pełnej mocy, częściowa,
regulatorowa dla regulatora dwuzakresowego i wielozakresowego).
Charakterystyka szybkościowa przedstawia zależność mocy efektywnej, momentu obrotowego lub średniego ciśnienia
użytecznego i jednostkowego zużycia paliwa od prędkości obrotowej wału silnika dla stałego otwarcie przepustnicy lub
elementu regulujÄ…cego dawkowanie paliwa przez pompÄ™ wtryskowÄ….
Charakterystyka szybkościowa dla silnika ZI sporządzona dla całkowitego otwarcia przepustnicy przy równoczesnej
regulacji składu mieszanki oraz momentu zapłonu zapewniających każdorazowo największą moc silnika, nazywa się
charakterystykÄ… mocy maksymalnej.
Analogicznie charakterystyka dla silnika ZI sporzÄ…dzona przy normalnej eksploatacyjnej regulacji gaz
nika i zapłonu lub
pompy wtryskowej nosi nazwÄ™ charakterystyki eksploatacyjnej.
Charakterystyka prędkościowa sporządzona przy eksploatacyjnych nastawach i przy częściowym otwarciu przepustnicy lub
częściowej dawce paliwa nosi nazwę charakterystyki częściowej lub dławionej.
Eksploatacyjna charakterystyka szybkościowa:
*współczynnik elastyczności (prędkościowy) jest to stosunek prędkości obrotowej maksymalnej mocy i maksymalnego
momentu:
kn=·N /·M
N i M- indeksy odpowiednio mocy i momentu
*współczynnik elastyczności momentu obrotowego jest to stosunek maksymalnego momentu obrotowego do momentu przy
mocy maksymalnej:
M i N jak wyżej
kM=Mmax/MN
Charakterystyka regulatorowa dla
regulatora dwu-zakresowego
Charakterystyka regulatorowa dla
regulatora wielozakresowego
23) Charakterystyka obciążeniowa silników ZS i ZI
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 wymagaÅ„ prowadzonych badaÅ„ można charakterystykÄ™ uzupeÅ‚nić o np.: sprawność ogólnÄ… ·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.
51) Klasyfikacja rozpylaczy
Ze slajdów
Wtryskiwacz uniwersalny składa się z obsady i rozpylacza.
Rozpylacze:
- otwarte - nie stosowane w silnikach samochodów i ciągników
- zamknięte
Rozpylacze zamknięte:
- otworkowe (średnica otworków (min. 0,18) 0,25 - 0,4 mm):
" jednootworkowe
" dwuotworkowe: symetryczne, niesymetryczne
" wielootworkowe: symetryczne, niesymetryczne
- czopikowe:
" zwykłe
dławiące
Z książki:
- czopikowe z cylindrycznym zakończeniem iglicy
- czopikowe ze stożkowym zakończeniem iglicy
- jednootworowy
- wielootworowy
- z płaską przylgnią iglicy
Rozpylacz nadaje strumieniowi paliwa zasadniczy kształt
Rozpylacze czopikowe: tworzą pojedynczy strumień paliwa o kącie wierzchołkowym w granicach od kilku do 45 stopni.
Kąt ten zależy od ukształtowania iglicy oraz jej gniazda.
Rozpylacze jedno- lub wielootworowe: Tworzą jeden lub wiele strumieni paliwa. Kąt rozchylenia poszczególnych
strumieni wynosi 30-180 stopni zaś liczba strumieni dochodzi do 7 i więcej
Rozpylacze z płaską przylgnią iglicy: Tworzą strumień paliwa w postaci obłoku. Obecnie w zasadzie nie są stosowane.
50) Zasada działania rozdzielaczowej pompy wtryskowej
Strona 564-566
Ze slajdów:
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 powierzchniÄ™ krzywek
- kończenie tłoczenia przy zerowej prędkości tłoczków (podciekanie 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 wymagajÄ… korekcji dawkowania
49) Zasada działania sekcyjnej pompy wtryskowej
Ze sladów:
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
48) 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
Współczynnik niejednostajności regulatora
nkońca - npoczątku nkońca - npoczątku
- -
- -
- -
´ = = 2 Å"
´ = = Å"
´ = = Å"
´ = = Å"
r
nśrednia nkońca + npoczątku
+
+
+
´r = 1,5 - 10 % dla silników samochodów osobowych
´r = 0,3 - 5 % dla silników ciÄ…gników
Współczynnik nieczułości regulatora
"n
µ =
n
gdzie "n - zmiana prędkości do chwili reakcji regulatora
47) Układ zasilania silnika ZS
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 Å›rednicach mniejszych od 10 µm
Dawka paliwa przy maksymalnym obciążeniu silnika niedoładowanego: 55 - 70 mm3/dm3 Vs  ( = 1,1 - 1,4), na biegu
jałowym: około 10 mm3/dm3 Vs.
Ciśnienie wtrysku > 12 MPa.
Zespoły układu zasilania silników o zapłonie samoczynnym
- pompa wtryskowa napędzana od silnika
- wtryskiwacze
- regulator prędkości obrotowej
- pompa zasilajÄ…ca
- filtry paliwa
- przestawiacz wtrysku
- urządzenia łączące zespoły: sprzęgło i przewody paliwowe
- urzÄ…dzenia dodatkowe: wzbogacacz dawki, korektor dawkowania
- urządzenia awaryjne, np. wyłącznik STOP
" zbiornik paliwa
" pompa paliwa
" filtry paliwa
" przewody paliwa
" pompa wtryskowa
" zaworki zwrotne
" przewody wysokociśnieniowe
" wtryskiwacze
" urzÄ…dzenia zmieniajÄ…ce kÄ…t wtrysku
" regulatory prędkości obrotowej
układy sterowania
Podział:
- układ z jednocylindrową pompą tłokową z obcym napędem
- układy z wielocylindrową pompą tłokową z własnym napędem
- układy z pompą rozdzielaczową
- układy z pompowtryskiwaczami
- układy akumulatorowe (common rail)
46) Wtryskowe układy zasilania silników ZI
Charakterystyka układu zasilania silnika o zapłonie iskrowym powinna zapewnić:
- skład ekonomiczny mieszanki (mieszankę ubogą) dla obciążeń częściowych i prędkości obrotowych pośrednich
- skład dynamiczny mieszanki (mieszankę bogatą) dla dużych obciążeń i prędkości obrotowych
- skład bogaty dla biegu jałowego oraz stopniową zmianę składu (zubożanie mieszanki) przy przechodzeniu na obciążenia
częściowe oraz przy zwiększaniu prędkości obrotowej
- skład bogaty mieszanki przy rozruchu silnika w szczególności przy rozruchu silnika nie nagrzanego
- wzbogacanie mieszanki przy szybkim otwieraniu przepustnicy
Dodatkowe funkcje układu zasilania:
- wyłączanie dawkowania paliwa przy hamowaniu silnikiem (wymuszony bieg jałowy)
- zamykanie dopływu paliwa przy wyłączeniu układu zapłonu
- korekcja dawkowania paliwa w zależności od ciśnienia atmosferycznego
- korekcja dawkowania paliwa w zależności od temperatury powietrza napełniającego cylindry i od stanu cieplnego silnika
ograniczenie maksymalnej prędkości obrotowej
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, Pier-burg CS) - 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 układami wtryskowymi
- Wielkości sterujące wartością dawki:
" prędkość obrotowa - n
" obciążenie - Mo
" stan cieplny silnika - Ts
" zakres pracy: kąt otwarcia przepustnicy na biegu jałowym - Śbj, kąt otwarcia przepustnicy przy całkowitym
obciążeniu - Śmax
dn
" stan dynamiczny silnika: przyspieszanie, hamowanie silnikiem - n,
dÄ
- Miara obciążenia silnika:
" podciśnienie w układzie dolotowym "p, temperatura czynnika w układzie dolotowym Tpow (D-Jetronic)
" objętościowe natężenie przepływu powietrza w układzie dolotowym Qw, temperatura czynnika w układzie dolotowym
Tpow (L-Jetronic)
" masowe natężenie przepływu powietrza w układzie dolotowym Qm (LH-Jetronic, Mitsubishi ECI)
" kąt otwarcia przepustnicy - Ś, prędkość obrotowa - n, temperatura czynnika w układzie dolotowym Tpow (stare
rozwiÄ…zanie - Pierburg CS)
- Stan dynamiczny:
dÕ
" przyspieszanie:
dÄ
dn dÕ
" hamowanie silnikiem: n, , Õ,
dÄ dÄ
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 pomiarowe
" miara stanu cieplnego silnika (temperatura cieczy chłodzącej silnik) - Ts
" temperatura czynnika w układzie dolotowym- Tpow
" prędkość obrotowa - n
" położenie i ruch przepustnicy - Ś
" natężenie przepływu powietrza: objętościowe i masowe
" detekcja spalania stukowego - stuk
" współczynnik składu mieszanki spalanej w cylindrach (elektrochemiczna pompa tlenowa) lub detekcja składu
stechiometrycznego współczynnika składu mieszanki spalanej w cylindrach (sonda lambda) - 
" ciśnienie maksymalne spalania - pmax
Instalacja paliwowa
" pompa paliwa
" regulator ciśnienia
" filtr paliwa
- Elementy wykonawcze
" wtryskiwacze robocze
" wtryskiwacz rozruchowy
" zawór EGR  zawór układu recyrkulacji spalin
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 wtryskiem paliwa i zapłonem mieszanki
Schemat zintegrowanego układu sterowania procesami roboczymi w silniku o zapłonie iskrowym
Pomiar maksymalnego ciśnienia obiegu oraz detekcja spalania stukowego są rozwiązaniami alternatywnymi w
zastosowaniu do optymalnego sterowania układem zapłonu.
45) Układy gaz
nika
Gaz
nik elementarny i jego charakterystyka Qpali i Qpow. =f ("p)
Korekcja charakterystyki gaz
nika elementarnego
- oddziaływanie na przepływ powietrza (zmniejszenie podciśnienia w zwężce gaz
nika i, dzięki temu, zubożenie mieszanki):
" zwężka gaz
nika o zmiennym polu przekroju, zwiększającym się przy wzroście natężenia przepływu powietrza (wkładki
przesuwane mechanicznie)
" przepływ części powietrza poza zwężką główną gaz
nika
- oddziaływanie na przepływ paliwa:
" hamowanie wypływu paliwa za pomocą iglicy sterowanej mechanicznie lub pneumatycznie
" hamowanie wypływu paliwa za pomocą powietrza
- oddziaływanie na przepływ powietrza i paliwa - system mieszany:
" korekcja składu mieszanki za pomocą dodatkowego rozpylacza
" gaz
niki dwustopniowe
Układy pomocnicze gaz
nika
- urzÄ…dzenie rozruchowe:
" przepustnica rozruchowa
" tzw. gaz
nik rozruchowy
- urządzenie biegu jałowego i układ przejściowy
- pompa przyspieszania, sterowana mechanicznie lub pneumatycznie
- urządzenie wzbogacające mieszankę przy dużych obciążeniach, sterowane mechanicznie lub pneumatycznie
Układy dodatkowe gaz
nika
- zawór odcinający dawkowanie paliwa przy hamowaniu silnikiem (wymuszony bieg jałowy)
- zawór odcinający dawkowanie paliwa przy wyłączeniu układu zapłonu
- urządzenie kompensujące wpływ ciśnienia atmosferycznego na charakterystykę gaz
nika
- ogranicznik maksymalnej prędkości obrotowej
Elektronizacja gaz
nikowych układów zasilania
System Ecotronic firm Bosch i Pierburg
44) Charakterystyka sprężyny zaworowej
Materiał
Specjalny drut ze stali węglowych lub niskostopowych, hartowany i przeciągany po odpuszczeniu.
W Polsce stosowane są druty o średnicy od 2,00 do 6,00 mm ze szwedzkiej stali Oteva 20 (C72 Extra) o
Rm=1470...1570 [MPa] dla średnicy drutu 2,0 do 2,5 mm i Oteva 60 (68CrV2) o Rm=1720...1860 [MPa] dla średnicy drutu
2,0 do 2,5 mm. Dla większych średnic Rm jest nieco niższe, ale nie mniejsze niż 1350 [MPa] i 1520 [MPa] dla średnic od
5,50 do 6,00 mm.
Sprężyny są zwijane na zimno, kulowane (śrutowane)  w celu zwiększenia odporności na zmęczenie oraz lakierowane lub
kadmowane - ochrona przed korozjÄ….
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 Å" amin
Mocowanie i prowadzenie sprężyny:
- miseczka sprężyny i zamek
- urządzenie ułatwiające obracanie się zaworu, np. typu  rotocap
43) Redukcja mas w układzie rozrządu
Redukcja mas, sił i przełożeń w układzie rozrządu
lz
Przełożenie dz
wigni zaworowej dwustronnej 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 oÅ› zaworu
( p
mred) - masa zredukowana na oÅ› popychacza
Pb( z) - siła zredukowana na oś zaworu
Pb( p) - siła zredukowana na oś popychacza
a( z) - przyspieszenie zredukowane na oÅ› zaworu
a( p) - przyspieszenie zredukowane na oÅ› popychacza
2
mspr lp Id
ëÅ‚ öÅ‚
( z)
mred = mzk + + mp+d +
ìÅ‚ ÷Å‚
3 lz 2
íÅ‚ Å‚Å‚ lz
2
ëÅ‚ öÅ‚
mspr lz
ëÅ‚ öÅ‚
Id
( p
ìÅ‚ ÷Å‚
mred) = mzk + Å" + mp+d +
ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ 2
3 lp ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚ lp
íÅ‚ Å‚Å‚
a( z) a( p)
=
lz lp
( z)
Pb( z) = mred Å" a( z)
( p
Pb( p) = mred) Å" a( p)
Pb( z) Å" lz = Pb( p) Å" lp
42) Klasyfikacja układów rozrządu
Klasyfikacja układów rozrządu
1. Ze względu na położenie zaworów w stosunku do komory spalania
- RozrzÄ…d dolnozaworowy - rozwiÄ…zanie nie stosowane obecnie
- Rozrząd górnozaworowy
2. Ze względu na napęd zaworów
- Z wałem rozrządu działającym bezpośrednio na zawory - wał rozrządu w głowicy lub na głowicy
- Z wałem rozrządu działającym pośrednio na zawory
" wał rozrządu w głowicy: układ z dz
wigniÄ… jednostronnÄ… lub z dz
wigniÄ… dwustronnÄ…
" 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 pomocÄ… krzywki: rozrzÄ…d dwukrzywkowy (desmodromowy)
41) Komory spalania silników ZI
Wymagania:
- kształt korzystny dla wymiany ładunku (m.in. duże zawory)
- małe pole powierzchni ścian (straty cieplne, emisja węglowodorów)
- zawirowanie Å‚adunku
- 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)
- stopieÅ„ 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
- pÅ‚aszczyzny denka tÅ‚oka i dolna powierzchnia gÅ‚owicy w komorze pochylone pod kÄ…tem 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 kÄ…tem do pÅ‚aszczyzny wzdÅ‚użnej silnika; kÄ…t miÄ™dzy zaworami 70 ÷ 90°
- tzw. komory półkuliste szczÄ…tkowe majÄ… ww. kÄ…t 15 ÷ 20 °
- mogą być również komory półkuliste zagłębione w denku tłoka (jednak mniejsze są wówczas zawory)
Ponadto istniejÄ… komory spalania mieszanek ubogich:
- komory spalania mieszanki uwarstwionej ( = 1,3 ÷ 1,6); wtrysk paliwa w wirujÄ…ce 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
Z ksiÄ…zki
Komora dolnozaworowe oraz komora dolno-górnozaworowa (o jednym zaworze górnym zwykle wlotowym i jednym
zaworze dolnym zwykle wylotowym)
Odstąpiono już od ich stosowania
WADY
- względnie mała wartość współczynnika napełnienia co wynikało ze skomplikowanej drogi, jaką mieszanina palna
odbywała w przewodzie i kanale dolotowym
- stosunkowo duży stosunek powierzchni komory spalania do jej objętości, co powoduje powiększenie strat ciepła do
czynnika chłodzącego
- konieczność stosowania mniejszego stopnia sprężania ze wzg. na znacznie rozbudowanie przestrzenne komory
spalania, większe przestrzenie nagrzewające miejscową mieszaniną palną i uniemożliwiające dostatecznie
intensywny ruch Å‚adunku
- powiększenie pow. Komory spalania od strony głowicy co powoduje przy takim samym ciśnieniu spalania dużą siłę
odrywającą głowicę od kadłuba silnika
- konieczność umieszczenia zaworów w kadłubie silnika. A szczególnie zaworu wylotowego  powoduje to
nierównomierne nagrzanie kadłuba, a tym samym odkształcenia jego geometrii, ponadto odlew kadłuba jest bardziej
skomplikowany
- niemożliwość zastosowania mokrych tulei cylindrowych
ZALETY
- niska głowica silnika (brak zaworów i kanałów), a tym samym niski silnik
- prosty odlew głowicy
- w głowicy dolno-górnozaworowej zawór wlotowy zwykle był umieszczony w głowicy co umożliwiało znaczne
powiększenie jego średnicy i poprawienie współczynnika napełnienia
komory górnozaworowe  obecnie stosowane
ZALETY:
- możliwość stosowania dużych stopni sprężania, ze względu na ich zwartą budowę i względnie mały stosunek pow.
Komory spalania do jej objętości; powoduje to również mniejsze straty ciepła do czynnika chłodzącego, a więc
sprzyja powiększeniu sprawności ogólnej silnika
- możliwość uzyskania stosunkowo dużych wartości współczynnika napełnienia, co umożliwia powiększenie
koncentracji mocy
- możliwość zastosowania mokrej tulei cylindrowej
WADY:
- głowica jest stosunkowo wysoka przez co silnik jest wyższy, szczególnie gdy napęd zaworów umieszczony jest na
głowicy
w nowoczesnych silnikach są stosowane komory klinowe, wanienkowe oraz komory umieszczone w denku tłoka
40) Komory spalania silników ZS
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:
- stopieÅ„ sprężania 16 ÷ 19
- małe straty cieplne
- Å‚atwy 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
Å›rednicy 2 ÷ 4 mm. Wtrysk nastÄ™puje do komory wstÄ™pnej. Stosuje siÄ™ wtryskiwacze czopikowe.
Komora wirowa ma ksztaÅ‚t kuli lub walca. Zajmuje 2/3 ÷ 3/4 objÄ™toÅ›ci caÅ‚ej komory spalania. PoÅ‚Ä…czona jest z przestrzeniÄ…
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)
- stopieÅ„ sprężania 18 ÷ 24
- mała twardość biegu
- mniejsza sprawność
- duża szybkoobrotowość
- trudność rozruchu
- mała emisja składników szkodliwych
39) Głowice silników chłodzonych bezpośrednio: zasady budowy, wymagania materiały
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.
38) Głowice silników chłodzonych pośrednio: zasady budowy, wymagania materiały
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 o 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 jednÄ… stronÄ™
Materiały: żeliwo lub stopy aluminium (najczęściej).
37) Tuleje cylindorwe  klasyfikacja, materiały
Materiały na tuleje cylindrowe:
- żeliwa austenityczne: 12 ÷ 17 % Ni, 2 % Cr (b. drogie)
- silchromy - żeliwa stopowe z dodatkami Cr, Mo, P. (tańsze)
niskostopowe żeliwa do hartowania
Klasyfikacja:
- mokre i suche
- osadzane w górnej płycie kadłuba, osadzane w dolnej płycie kadłuba i podparte na obniżonym kołnierzu
35, 36) Kadłuby
Kadłub łączy 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
-
Budowa kadłuba
- blok cylindrowy:
" górna płyta
" płaszcz
" cylindry
" dolna płyta
- skrzynia korbowa
- miska olejowa
Podział kadłubów ze względu na sposób chłodzenia silników:
- kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą)
- kadłuby silników chłodzonych bezpośrednio (powietrzem)
Kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą)
- z odlanymi tulejami cylindrowymi
- z suchymi tulejami cylindrowymi
- z mokrymi tulejami cylindrowymi
- Materiały na kadłuby
Głównie żeliwo: wytrzymałe, rzadkopłynne  o małych siłach tarcia wewnętrznego ułatwiających dużą swobodę
przemieszczania siÄ™.
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: aluminium z krzemem, np. AK 52 (AlSi5Cu2), AK 51(AlSi5Cu1), AK9 (AlSi9Mg).
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.
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 wewnÄ™trznej cylindrów wynosi 15 ÷ 23. Temperatura na gÅ‚adzi
powinna być mniejsza od 220 °C. Wymiary żeber uwarunkowane sÄ… ich poÅ‚ożeniem i obciążeniami cieplnymi. Å»ebra sÄ…
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.
Kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą) z odlanymi tulejami cylindrowymi
Zalety:
- dobre chłodzenie tulei
- sztywna budowa
- małe gabaryty (długość) i masa silnika
Wady:
- trudny odlew
- materiały wysokiej jakości na cały kadłub
- pracochłonna naprawa tulei
Zastosowanie: głównie w silnikach ZI
Kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą) z suchymi tulejami cylindrowymi
Zalety:
- sztywna budowa
- małe gabaryty (długość) i masa silnika
- większa trwałość (dobre materiały)
- kadłub może być wykonany z gorszych materiałów
- zmniejszenie asortymentu nadwymiarowych tłoków (można wymieniać tuleje)
Wady:
- trudny odlew kadłuba
- dokładna obróbka tulei odlanej w kadłubie i suchej tulei
- gorsze chłodzenie tulei
Zastosowanie: głównie w silnikach ZS
Podział tulei suchych:
- wtłaczane
- wciskane
- pasowane z luzem
Kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą) z mokrymi tulejami cylindrowymi
Tuleje podparte:
- na górnym kołnierzu (głównie w silnikach ZS)
- na kołnierzu w środkowej lub dolnej części (głównie starsze silniki ZI)
Zalety:
- łatwy odlew kadłuba
- Å‚atwa wymiana tulei przy naprawie
- dobre chłodzenie tulei
- zmniejszenie asortymentu nadwymiarowych tłoków (można wymieniać tuleje)
- kadłub może być wykonany z gorszych materiałów
Wady:
- mniejsza sztywność kadłuba
- większa masa kadłuba (grube płyty podtrzymujące tuleje, usztywnienia kadłuba)
Mokre tuleje są narażone na kawitację i drgania, dlatego muszą mieć dużą grubość.
Tuleje mokre nie sÄ… roztaczane tylko wymieniane.
34) A
ożyskowanie wału korbowego:
A
ożyska wału korbowego
Praktycznie stosowane są 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
- niedopuszczenie do przyspawanie 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.
33) Trzon i główka korbowodu-obciążenia, wymagania i materiały na korbowód:
Główka korbowodu
Szerokość główki jest o około 50 % większa od długości podparcia sworznia w piaście.
Luz osiowy miÄ™dzy główkÄ… a piastami 1 ÷ 3 mm na stronÄ™.
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 gruboÅ›ci okoÅ‚o 1 mm, pokrytej na grubość 0,3 ÷ 0,5 mm brÄ…zem cynowo - oÅ‚owiowym 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.
A
eb korbowodu
Dzielony, składa się z części przytrzonowej (stopy) i pokrywy.
Wymagania:
- duża wytrzymałość
- duża sztywność
Wymiary łba korbowodu wyznaczają: średnica czopa korbowego i śrub korbowodowych. B. celowe jest zapewnienie
możliwości wyjmowania korbowodu przez tuleję cylindrową.
Podział łbów korbowodu:
- prosty (prostopadły do osi korbowodu)
- skoÅ›ny (40 ÷ 55°)
32) Åšruba korbowodowa:
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 drugiego szeregu, zwykle walcowany po obróbce cieplnej
- 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
W wypadku odłamania pokrywy korbowodu nie występuje potrzeba środkowania pokrywy na śrubie korbowodowej,
ponieważ pokrywa odłamuje się na granicy ziaren.
Materiały śrub korbowodowych oraz nakrętek
Stale o wytrzymaÅ‚oÅ›ci na rozciÄ…ganie Rm = 1000 ÷ 1200 MPa
Re = 900 ÷ 1100 MPa
Najczęściej stale stopowe, np. 36HNM.
Uwagi eksploatacyjne
Moment dokręcania śrub korbowodowych (wzór empiryczny)
Pws Å" d
s
M = [ ]
N Å" m
ws
6500
ds [mm] - średnica nominalna śruby
Pws [N]
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 dokrÄ™canie Å›ruby dogÅ‚adza gwint. Dlatego należy dokrÄ™cić Å›rubÄ™ okreÅ›lonym momentem, odkrÄ™cić o okoÅ‚o 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.
29) Porównanie właściwości silników czterosuwowych i dwusuwowych:
Obieg
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
- objÄ™tość skokowa cylindra ograniczona do 250 ÷ 375 cm3
- liczba cylindrów ograniczona do 3 - trudności z uszczelnieniem wału korbowego
- moc maksymalna nie przekraczajÄ…ca 40 kW
- duże obciążenia mechaniczne i cieplne
- niższa sprawność
- bardzo duża emisja substancji szkodliwych, (zwłaszcza 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
28) Porównanie właściwości silników ZI i ZS:
Silniki o zapłonie iskrowym
- do samochodów osobowych, dostawczych
- maÅ‚a 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 zimnego silnika)
- większa emisja tlenku węgla i węglowodorów
- nieznacznie mniejsza emisja tlenków azotu i praktycznie brak emisji cząstek stałych
- łatwość katalitycznego oczyszczania spalin
- prostsza obsługa i niższy koszt napraw
- niższa 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 % wiÄ™kszy niż silnika ZI
- trudniejszy rozruch (szczególnie zimnego 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
- wyższa sprawność
- stosunkowo łatwa poprawa właściwości użytkowych przez doładowanie
- niższa cena paliwa
25) Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki. Szkodliwe i nieszkodliwe składniki spalin.
Składniki spalin:
a)Toksyczne:
-tlenek węgla
-węglowodory
-tlenki azotu
-tlenki siarki
-aldehydy
-cząstki stałe
b)Nietoksyczne:
-dwutlenek węgla
Na razie chwilowy brak charakterystyki regulacyjnej składu mieszanki.
24) 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.
Spalanie stukowe:
Główną przyczyną występowania s.s jest zbyt duży stopień sprężania w stosunku do liczby oktanowej użytego paliwa.
S.s jest wywołane rozprężającą się w komorze spalania częścią już palącej się mieszaniny palnej, którą podgrzewa i spręża
jeszcze nie zapaloną, pozostałą mieszaninę. Po przekroczeniu pewnej granicy ciśnienia i temperatury pozostała, nie spalona
mieszanina spala się gwałtownie, powodując znaczne wahania ciśnienia w komorze spalania i powstanie dz
więku-stuku,
charakterystycznego dla tego rodzaju spalania. Na korzyść takiego tłumaczenia zjawiska przemawia fakt, że paliwa, a ściśle
mieszaniny palne odznaczające się niewielką prędkością przenoszenia płomienia, łatwiej ulegają spalania stukowemu.
Prędkość przenoszenia płomienia podczas s.s jest znacznie większa niż podczas normalnego spalania i przekracza nawet
1000m/s. Fala  detonacyjna uderzając w ścianki głowicy, cylindra i denko tłoka wywołuje charakterystyczny, metaliczny
dz
więk, słyszalny w stosunkowo dużym promieniu wokół silnika.
Podstawowymi środkami, które pozwalają uniknąć spalania stukowego w całym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej
silnika sÄ…:
- odpowiednio dobrany stopień sprężania
- paliwo o dostatecznie dużej liczbie oktanowej
- starannie dobrany, zaprojektowany i przebadany kształt komory spalania
Kąt wyprzedzenia zapłonu:
Dla właściwego przebiegu spalania szczególne znaczenie ma właściwy kat wyprzedzenia zapłonu. Zbyt wczesny czy też
zbyt póz
ny w stosunku do GMP przeskok iskry miedzy elektrodami świecy zmniejsza, poza innymi ujemnymi skutkami,
pole pracy obiegu silnika. Zbyt wczesny zapłon powoduje ponadto gwałtowny wzrost ciśnienia w czasie, kiedy tłok jest
jeszcze znacznie oddalony od położenia GMP. Sprzyja to powstawaniu znacznych obciążeń układu korbowego.
Zbyt póz
ny zapłon powoduje z kolei przesunięcie właściwego spalania na suw rozprężania, co staje się przyczyną znacznego
pogorszenia sprawności ogólnej silnika, a ponadto grozi niebezpieczeństwem przegrzania cylindra, tłoka a przede wszystkim
zaworu wylotowego. To przegrzanie może w rzeczywistych warunkach spowodować zatarcie tłoka, a więc ciężkie
uszkodzenie silnika.