1 Obiegi termodynamiczne porównawcze dla silników spalinowych 3 Definicje średniego ciśnienia indykowanego, średniego ciśnienia użytecznego i sprawności
Obieg porównawczy (obliczeniowy ,aproksymowany) dla silnika spalinowego to zmodyfikowany mechanicznej. Orientacyjne wartości dla ZI i ZS
Średnie ciśnienie indykowane p  takie ciśnienie ,które działając na tłok na drodze jednego suwu
i
obieg Sabathego. W obiegu teoretycznym Sabathego wyst. izentropy sprężania i rozprężania
wywoła taki sam efekt (taka sama praca) jak średnie ciśnienie wszysykich suwów.
,natomiast w obiegu porównawczym linie spręż. i rozpr. Stanowią politropy pVm1=const i
P =L /V
i i s
pVm2=const (przemiana izentropowa zachodzi bez wymiany ciepła z otoczeniem ,w przypadku
Średnie ciśnienie użyteczne p (efektywne) odok prędkości obrotowej jest miarą wysilenia silnika ;
e
przem. politropowej zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem tu: odprowadzanie ciepła mp =L /V lub p = p ; L = L -L , gdzie:
e e s e i- p
m e i m
L
e-praca użyteczna (efektywna)
L
i-praca indykowana obiegu (odpowiada ciepłu)
ó�
L :�=� �� p dV
p
i
��
V
s-objętość skokowa
Średnie ciśnienie użyteczne - p [MPa]
e
ZI, samochody osobowe: p = 0,80 �
e
1,0 MPa
ZI, samochody wyczynowe: p = 0,95 �
e
1,2 MPa
ZS, samochody osobowe
wtrysk pośredni: p = 0,55 �
e
0,65 MPa
wtrysk bezpośredni:
p = 0,60 � 0,75 MPa
e
doładowane:
p = 0,70 � 0,85 MPa
e
ZS, samochody ciężarowe p = 0,70 �
e
0,85 MPa
obieg rzeczywisty
ZS, ciągniki
obieg teoretyczny Sabathego p = 0,55 � 0,75 MPa
e
ZS, z wtryskiem bezpośrednim, doładowane p = 0,85 � 1,15 Mpa
e
obieg porównawczy
Sprawność mechaniczna : � = p / p (dla biegu jałowego � =0, największa dla największego oporu
m e i m
Równania politropy sprężania i rozprężania pVm1=const i pVm2=const powinny być jak najbardziej
przy jakim pracuje urządzenie- pod warunkiem , że opory przyrastają monotonicznie)
zbliżone do obiegu rzeczywistego. Stos. kryterium najmniejszej różnicy pracy indykowanej.
4.Definicja współczynnika napełnienia; zależność współczynnika napełnienia od prędkości
ó� obrotowej dla silników ZI i ZS .
Li1 :�=� �� p dV
p
�� Współczynnik napełnienia � (stopień napełnienia ,sprawność napełnienia (może być >1)):
V
V1 V5
� =m /m , gdzie:
V pow t
ó� ó�
m
pow-masa powietrza pozostałego w cylindrze po zakończonej wymianie ładunku
Li1 :�=� pspr(V) dV +� p3 V4 -� V3 +� prozpr(V) dV
�� (� )� ��
m
t-masa powietrza ,która może zmieścić się w objętości cylindra w warunkach odniesienia
��V ��V
V2
2 4 (warunki normalne techniczne: 25�C , 100kPa , � =1.169kg/m3) m =V * �
pow t s pow
W silniku doładowanym m > m (� >1) ; w silnikach doładowanych przyjmuje się jako
pow t V
F m1,� m2 :�=� Li -� Lip�� m1,� m2
Lip
(� )� (� )���
�� ł� odniesienie masę powietrza opuszczającego sprężarkę (tj. o większej gęstości).
��
Charakterystyka napełnienia (zależność współczynnika napełnienia od prędkości obrotowej)
� =f(n) przy s=const , gdzie: n- prędkość obrotowa ; s-ustawienie parametru sterującego pracą
V
d�F d�F
d�F d�F
silnika (np. kąt otwarcia przepustnicy)
:�=� 0 :�=� 0 m1,� m2
d�m1 d�m2
d�m1 d�m2 stad: (jeśli p r-temp resztek spalin ; � pow-temp
1-ciśnienie napełnienia ; T r-gęst. resztek spalin ; T
powietrza ,to:
gdzie: L
i1-średnie ciśnienie indykowane dla obiegu porównawczego
p ę! to � ę! ; T ę! to T ę! to � �! ; T ę! to � �! to � �! ; Tę! to � �! to � ę! (jeśli resztki
1 V pow 1 V r pow V r V
L
i-średnie ciśnienie indykowane dla obiegu rzeczywistego
spalin są mniej rozprężone to � spada)
V
m ,m
1 2-wykładniki politropy spręż. i rozpręż.
m=c /c =k (k-wykładnik izentropy)-w przypadku izentropy jeśli mp v
jeśli m>k to czynnik jest ogrzewany
W silnikach ZS m =1.30; ZI m =1.37 (wart przybliżone,dla rozprężania)
1 1
2 Modelowanie procesów obiegów termodynamicznych silników spalinowych (obiegu
Sabath�go)
W obiegu modelowym:
m ,m liczymy jak w pytaniu 1
1 2
-1-
punkt 1 dolot:
p =0.085MPa (ZS); p =0.08MPa (ZI)
1 1
T =320K (ZS) ; T =360K (ZI)
1 1
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-c )/(c-c )
p v
inaczej: TVm-1=const ; pTm/(1-m)
" izochory : c= c ; m-nieoznaczone (m=")
v
" izobary : c= c ; m=0
p
" izotermy : m=1 ; c-nieoznaczone
" izentropy : c=0 ; m=c /c =k (k-wykładnik izentropy)-w przypadku izentropy jeśli mp v
czynnik jest chłodzony, 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 m =1.30; ZI m =1.37 (wart przybliżone,dla rozprężania)
1 1
p = p *�m1 ; T = T * �m-1
2 1 2 1
p H"1.3�2MPa(ZI) ; p H"3.5�5MPa(ZS) ; p H"4.5�9MPa(ZS doładowany)
2 2 2
T H"670�800K(ZI) ; T H"800�1000K(ZS) ; T H"900�1100K(ZS doładowany)
2 2 2
punkt 3:
p = p ; w silnikach iskrowych istnieje zależność: p ę! p ę! ; p
3 max max e e-ciśnienie użyteczne (efektywne)
p H"4.5�7.5MPa(ZI) ; p H"7.5�9MPa(ZS) ; p H"6.5�8MPa(ZS z komorą wirową) ;
max max max
p H"4.5�9MPa(ZS doładowany)
max
T = T *p / p ; ą= p / p
3 2 3 2 3 2
punkt 4 koniec przemiany izobarycznej:
Ć= V / V  wsp. izobarycznego przyrostu objętości ; Ć=1.2 (ZI) ; Ć=1.4 (ZS)
4 3
T = T * Ć ; T 4 4
4 3 4-maksymalna tempratura w obiegu T H"2500�2800K(ZI) ; T H"1900�2500K(ZS)
(T w przypadku ZS niższe ,ponieważ pracuje na ubogiej mieszance o większej bezwładności
4
cieplnej)
punkt 5:
pVm2=const ; m H"1.23(ZI) ; m H"1.27(ZS)
2 2
p = p *(�/Ć)-m2 ; p H"0.3�0.5MPa(ZI) ; p H"0.2�0.4MPa(ZS)
5 4 5 5
T = T *(�/�)-m2+1 ; T H"1500�1800K(ZI) ; T H"1900�2500K(ZS)
5 4 5 5
5. Fazy rozrządu, wykres kinematyczny krzywki. Krzywki bezuderzeniowe, krzywka 7 Definicja współczynnika nadmiaru powietrza (składu mieszanki). Pojęcia mieszanek:
wielomianowa (polidyne) stechiometrycznej, ubogiej i bogatej. Zakres palności mieszanki jednorodnej (ZI)
Współczynnik nadmiaru powietrza (składu mieszanki) 
 = m /(m * L ) -stosunek ilości powietrza w mieszance (bior udział w spalaniu) do ilości
pow pal t
powietrza potrzebnego do 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 objętści):
0.25�0.4<<1.4�1.8
8 Stała stechiometryczna paliwa, współczynnik nadmiaru powietrza, współczynnik AFR.
Zakres palności mieszanki jednorodnej
 w pyt. 7
Stała stechiometryczna paliwa L  ilość powietrza potrzebna do całkowitego i zupełnego spalenia
t
1 kg paliwa.
C H O +(n+ m/ - r/ ) O nCO + m/ *H O+Q Q-ciepło
n m r 4 2 2 2 2 2
C + O CO 2H + O 2 H O
2 2 2 2 2
12kg 32kg 44kg 4kg 32kg 36kg
L =8/ c+8h  o [kg O2/ ] (zapotrzebowanie tlenu)
0 3 kg pal
L =1/ L = 1/ (8/ c+8h  o) [kg pow/ ]
t 0.23 0 0.23 3 kg pal
L =14.7�15
t
L =f(c,h,o,s,p)
t
L =a *c +a *h +a *s +a *p + a *o
t c h s p o
a ,a ,a ,a ,a >0 ; a <0
c h s p o o
Zakres palności w pyt. 7
Współczynnik AFR (A/F)
AFR= m /m AFR= * L
pow pal t
9 Definicja liczby oktanowej.
Wpływ składu chemicznego paliwa na wartość liczby oktanowej
Liczba oktanowa-wielkość charakteryzująca odporność paliwa na spalanie stukowe w silniku 
procentowa objętościowa zawartość izooktanu w mieszaninie izooktanu z m-heptanem o takiej
samej odporności na spalanie stukowe jak badane paliwo w określonych warunkach.
izooktan C H (trimetylopentan LO=100)
8 18
Wykres kinematyczny krzywki-zależności h ,v ,a od Ć[�OWR]
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)
v-prędkość ; a-przyspieszenie ; v(Ć)=dh/dĆ ; a(Ć)=d v(Ć)/ dĆ=d2h/ dĆ2
W-współczynnik wypełnienia krzywki
ó�f�
1
(� )�
W :�=� ���� h f� df�
��
2f�
f�
-� f� n-heptan C H (łańcuch łatwy do rozerwania ,mało odporny na spalanie stukowe)
7 16
Wymagania stawiane krzywce:
" We"0.55
" małe a (obciążenie mechaniczne)
max
" małe a (powrót sprężyny)
min
" różniczkowalność a(Ć) (praca bez udarów)
" mała prędkość siadania
" jak najmniejszy możliwy promień koła podstaw
" % a / a %=2.5�4
max min
Wykres kinematyczny krzywki
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:
-wys 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(C H )
2 5 4  tetraetyloołów
Krzywka wielomianowa (polidyne)
Pb(CH )
3 4-tetrametyloołów
zw. żelaza-ferrocen
zw potasu
Te subst. działają jako inhibitory  spowalniają reakcje chemiczne
10 Definicja liczby cetanowej. Wpływ składu chemicznego paliwa na wartość liczby
cetanowej
Liczba cetanowa- charakteryzuje skłonność paliwa do samozapłonu.
Procentowy, objętościowy udział n-cetanu w mieszance n-cetanu z a�-metylonaftalenu o tej samej
skłonności do samozapłonu, co badane paliwo w określonych warunkach.
LC= 45:60
n-cetan(heksadekan, prostołańcuchowy) C H LC=100
16 34
a�-metylonaftalenu C H LC=0
10 8
Prostołańcuchowe ,duże cząsteczki mają duże LC ;małe ,nie mające prostych łańcuchów mają małe
LC .Stos. się substancje przysp. reakcję (większe LC)-ester azotowy cykloheksanolu.
h=h *Łc (Ć/Ś)i
max i
Ś-połowa kąta zarysu
Ś-kąt mierzony od h
max
i=0,2,a,b,d,e c =1
0
h= h [1+ c (Ć/Ś)2+ c (Ć/Ś)a+ c (Ć/Ś)b+ c (Ć/Ś)d+ c (Ć/Ś)e]
max 2 a b d e
a,b,d,e- parzyste, różne ,e"6 np. 6-10-14-18 ;14-26-38-50
c=[ c c c c ]T i=[a,b,d,e] T
a, b, d, e,
c = c (i) 12 Spalanie w silnikach tłokowych: podstawowe prawa kinetyki reakcji spalania
i i
v(Ć)=v(c, i, h , Ś, Ć) KINETYKA REAKCJI CHEMICZNYCH
max
a(Ć)=a(c, i, h , Ś, Ć)
max
-5- Szybkość reakcji
6 Ciepło spalania paliwa, wartość opałowa paliwa, wartość opałowa mieszanki
Wartość opałowa mieszaniny palnej w Szybkość reakcji wielofazowej (heterogenicznej) jest proporcjonalna do pola powierzchni podziału
miesz
e"1 Q=m *w
pal pal
<1 Q=m *w pal co faz, np. rdzewienia żelaza.
pal pal-"Q "Q=(1- ) m *w "Q-strata ciepła
Q= m *[ w *H(1- )]
pal pal-(1- )* w
co
Szybkość reakcji jednofazowej (homogenicznej) zależy od stężenia
Lub: Q= m *{ w *[sgn(1- )+1]/2}
pal pal-(1- )* w
co
gdzie: v - szybkość reakcji
c - stężenie substancji
t� - czas
Np.
2 H + 2 NO �� 2 H O + N
2 2 2
v = k��[H ]��[NO]
2
Q=m *w
miesz miesz
m m m =(1+ *L ) m
miesz= pow+ pal t palncgb
w = [w *H(1- )]/ (1+ *L ) w�
miesz pal-(1- )* w t
co
Wartość opałowa miesz. palnej w stanie gazowym Równanie kinetyczne reakcji v =� k ��
��[S]
Q=( m /� + m / � )*w =( *L / � +1/ � )* m * w
pow pow pal pal w st. gaz miesz w st. gaz t pow pal w st. gaz pal miesz w st. gaz
w = [w *H(1- )]/ ( *L / � +1/ � )
miesz w st. gaz pal-(1- )* w
co t pow pal w st. gaz
gdzie: k - stała reakcji
[S] - stężenia substancji: substratów, produktów, rozpuszczalników Różniczkowe równanie Arrheniusa
w� - rzędy reakcji względem poszczególnych substancji; w� - liczby rzeczywiste
d(lnk) E
=�
v = k��[A]a��[B]b������
dT
R �� T2
gdzie: k - stała reakcji
Temperatura, do której wzrasta szybkość reakcji
[A], [B], ... - stężenia substratów
a, b, ... - rzędy reakcji względem substratów A, B, ...
k
a, b, ... - liczby rzeczywiste d2 ć� ��
�� ��
Ł�
a + b + ... - całkowity rząd reakcji Ał� 0
=�
Równania kinetyczne etapu reakcji (aktu elementarnego)
dT2
Reakcja rzędu pierwszego (jednocząsteczkowa, monomolekularne)
A �� produkty
19.Równanie mocy silnika II
A �� M. + N
p V n
e s
Za1eżność N = -----------
e
d[M]
225000 t�
v = = k ��[A]
M M
przedstawia tzw. pierwszą postać wzoru na moc silnika. Nie ujmuje ona jednak wpływu na
dt�
osiągi silnika takich bardzo istotnych parametrów mocy, jak współczynnik nadmiaru powietrza,
d[N] stopnia napełnienia h� , właściwości paliwa i sprawn. ogólnej silnika.
v
v = = k ��[A]
N N
27 W h� h�
o v e
dt�
N = -------------V n ---- ---- ---- g� �
e s o�
225 632 lo t� � �a�
gdzie:
Reakcja rzędu drugiego (dwucząsteczkowa, bimolekularne)
Vs- [dcrn3]
A + B �� produkty
n-[obr/rnin],
v = k��[A]��[B]
g� -gęstość powietrza otoczenia [kg/m3]
o�
t�-� liczba suwów.
d[A]
Przy analizowaniu za1eżności na1eży wziąćpod uwagę:
v = -� = k ��[A]��[B]
A A
-iloraz W / l ma dla różnych paliwstałą wart.( 690....720)kcal/kg �
o o
dt�
-spr efektywna h� jest zależna w silnym stopniu od skł miesz a� � �oraz nieco mniejszym od n .
e
20.Doładowanie silników
d[B]
Stosowane są dwa zasadnicze systemy doładowania silników:
v = -� = k ��[A]��[B]
B B -sprężarki napędzane mechanicznie,
-turbosprężarki.
dt�
W pierwszym przypadku sprężarka jest sprzęgnięta z wałem silnika i pobiera od niego napęd.
Sprzęgnięcie to jest najczęściej stale o stałym przełożeniu.
A + B �� M. + N
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
d[M]
v = = k ��[A]��[B]
M M napęd sprężarki (przy prawidłowym rozwiązaniu silnika i sprężarki oraz doborze warunków
dt�
doładowania), ostatecznie uzyskuje się zwiększenie mocy silnika.
W drugim przypadku silnik jest zasilany przez zespól doładowujacy, składający się ze
d[N]
sprężarki i turbiny gazowej, która jest napędza. Turbina ta wykorzystuje energię gazów
v = = k ��[A]��[B]
N N
spalinowych opuszczających silnik. Turbosprężarka nie ma żadnych mechanicznych powiązań z
dt�
silnikiem. Dlatego też może być umieszczona w pojez
dzie mechanicznym w dowolnym miejscu
2 A �� produkty
przedziału silnikowego. Na1eży jednak unikać takiego jej umieszczenia, przy którym konieczne
v = k��[A]2
byłoby stosowanie długich przewodów wydechowych i napełniających, gdyż spowodowałoby to
Reakcja rzędu trzeciego (trójcząsteczkowa)
A + B +C �� produkty zwiększenie strat przepływu.
v = k��[A]��[B]��[C] Prędkość obrotowa wirników turbosprężarki za1eży nie tylko od prędkości obrotowej
A + 2 B �� produkty
zasilanego przez ni~ silnika, lecz także od natężenia wypływu spalin i od ich temperatury, a więc
v = k��[A]��[B]2
od obciążenia silnika. Im obciążenie to jest większe, tym prędkość obrotowa zespołu wirników
3 A �� produkty
turbosprężarki jest większa i tym większy jest stopień doładowania silnika.
v = k��[A]3
Do doładowania stosowane s~ sprężarki wyporowe (zwane też statycznymi lub objętościowymi)
Równanie Arrheniusa oraz dynamiczne.
W sprężarkach wyporowych sprężanie powietrza odbywa się wskutek .zmniejszania
E
E
objętości, w której czasowo zostaje ono zamknięte.
RT
k :�=� A �� e
W sprężarkach dynamicznych powietrzu nadawana jest znaczna prędkość, więc uzyskuje ono
pewną~ energię kinetyczną, która następnie ulega częściowo zamianie na energię potencjalną
J
ciśnienia.
gdzie: R - uniwersalna stała gazowa R = 8,314
Jako sprężarki wyporowe najczęściej stosowane są sprężarki typu ROOTS .
K �� mol
Są one z reguły napędzane w sposób mechaniczny.
E - energia aktywacji
W zespołach doładowujących sprężarki dynamiczne reprezentowane są wyłącznie przez sprężarki
T - temperatura bezwzględna
stukowego. Wpływ na kąt wyprzedzenia zapłonu na granicy spalania stukowego obciążenia
odśrodkowe są one napędzane przez turbiny gazowe tworz4ce razem z nimi jeden zespól  i prędkości obrotowej silnika
Spalaniu stukowemu ulegają nieduże ilości mieszanki znajdującej się w rejonie ścianek cylindra,
najbardziej odległych od świecy zapłonowej i poddawanej przez to dłuższemu okresowi działania
turbosprężarkę.
powiększonych ciśnień i temperatur wynikłych z przesuwania w ich kierunku frontu płomienia. W
Parametrami charakteryzującymi sprężarkę są:
pewnej chwili w nie spalonej części mieszanki powstaje naraz kilka ośrodków zapłonu
-spręż (p�)� , czyli stos ciśnienia za spręż p do ciśnienia otoczenia p
d o
powodujących spalanie detonacyjne reszty mieszanki powiązane z równoczesnym wzrostem
-stopień wzrostu gęstości ładunku ( j� ) ,czyli stosunek gęst ładunku za spręż g� do gęst przed nią g�
g d o
ciśnień.
.
g�d pd
g�d pd �� To
To
To
f�g :�=� f�g :�=�
f�g :�=� p� ��
g�o po �� Td
To +� D�T
Me
Me
D�Tad Lad
D�Tad Lad
D�T :�=� h�ad :�=�
h�ad Ld
h�e
/\T-przyrost temp. czynnika przy sprężaniu
h�
ad- współczynnik sprawn adiabatycznej
gpal
L
ad- praca zużyta dla adiabatycznego sprężania określonej ilości czynnika,
L
d- praca zużyta w sprężarce.
0 a�z
Straty w sprężarce:
[�OWK]
- szczelność między wirnikiem a obudową, Ograniczenia:
- tarcie, n=const
- strata wynikająca z ogrzania ładunku w sprężarce l�=const
21. Metody ograniczania emisji składników szkodliwych z silników ZI.
j� =const
p
26.Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki. Szkodliwe i nieszkodliwe składniki spalin
22. Metody ograniczania emisji składników szkodliwych z silników ZS. Ograniczenia:
j� =const
p
n=const
23. Charakterystyki szybkościowe silników ZI i ZS (współczynniki elastyczności,
charakterystyka pełnej mocy, częściowa, regulatorowe dla regulatora dwuzakresowego
i wielozakresowego)
Charakterystyka szybkościowa silnika przedstawia zależność mocy efektywnej, momentu
Me
obrotowego lub p i jednostkowego zużycia paliwa od prędkości obrotowej wału silnika dla stałego
e
otwarcia przepustnicy lub elementu regulującego dawkowanie paliwa przez pompę wtryskową.
Parametry efektywne
Znamionowe (nominalne)
gpal
N , n , g , h� , M , p h�e
e N N e N e N e N e N
Maksymalny moment obrotowy
M , n , g , h� , , p
e M M e M e M e M
1,2
Maksymalna sprawność ogólna (dla pełnej nastawy sterowania i dla częściowej nastawy 0,8 1,0 1,1 l�
0,9
sterowania)
g , n , , h� , p
e min g e max e M
Współczynnik elastyczności prędkości obrotowej
k = n /n
n N M
Współczynnik elastyczności momentu obrotowego
C O
HC, NOx
k = M /M
M e M e N
[%]
[ppm]
CO
Współczynnik elastyczności silnika
NOx
6
1200
k =� k �� k
n M
Charakterystyka szybkościowa dla ZI:
HC
a)- dla max otwarcia przepustnicy f� = f�
p pmax
- mocy max : regulacja l� �i �a� na mocy max,
z
- eksploatacyjna zewn. : regulacja l� �i �a� ,
z
b)- dla częściowego otwarcia przepustnicy f� < f� 3000 n
p pmax 1000
Charakterystyka szybk. dla ZS :
- mocy max  reg V i �a� na max mocy,
w
- ekonomiczna reg V i �a� na min zużycie paliwa,
w
27.Rozkład sił w mechanizmie korbowym
- eksploatacyjna reg V i �a� ,
w
W ukł korbowym silników tłokowych występują dwa rodzaje sił. Jedne siły tzw. siły gazowe
- granicy dymienia reg �a� na max mocy i V na granicznej wart. dymienia,
w
pochodzą z ciśnienia gazów powstających w cylindrze podczas obiegu cieplnego, drugie są to siły
bezwładności powstające w wyniku ruchu elementów ukł. korbowego.
Siły gazowe są siłami równoważącymi się samoczynnie wewn. silnika, natomiast siły
bezwł.(masowe) są siłami , które o ile nie są wyrównoważone, przenoszą się na zew. i powodują
Gpal
wibracje silnika. Siły gazowe oblicza się na podstawie wykresów pracy, natomiast siły
Gpal bezwładności dopiero po ustaleniu wielkości i ciężarów poszczególnych części układu
korbowego.Wielkości tych sił zmieniają się w funkcji kąta obrotu wału korbowego służą do
Gpal gpal
h�e
obliczeń wytrzymałościowych.
Siły działające w układzie korbowym :
Gpal
Siła tłokowa
P=F (p-1)g
tł
Siła działająca wzdłuż korbowodu:
Me
P =P g /cosb�
k
n
Siła normalna:
N=P g tgb� �
Siła styczna:
T=P sin(a�+�b�)� �
k
Siła promieniowa działająca wzdłuż ramienia wału korbowego
R=P g cos(a�+�b�)� �
k
P
N
b�
l�=�1,05
Gpal Pk
l�=�7:10
P
Gpal
l�=�1�.�4� �: 1.7
w mocy max
gpal
a� R
T
h�
emax
a�+�b�
Me
Wielkości sił bezwładności otrzymuje się mnożą masy poszczególnych części układu korbowego
przez odpowiednie pryspieszenia.
Rozróżnia się następujące siły bezwładności :
a) - siły bezwł. części wirujących,
na te siły składają się niewyrównoważone masy wykorbienia oraz masa części korbowodu leżąca
poniżej jego środka ciężkości.
Masa częsci wirujących
m = m +m
w n k
m
n- masa niewyrównoważona części korbowodu,
25.Charakterystyka regulacyjna kąta wyprzedzenia zapłonu. Optymalny kąt wyprzedzenia
m
k- masa części korbowodu
zapłonu, kąt wyprzedzenia zapłonu na granicy spalania stukowego. Zjawisko spalania
Siła częsci wirujących:
P = g m r w�2 [N] -większa skuteczność i równomierność chłodzenia silnika
o w
Wszystkie siły bezwł części wirującychsą siłami odśrodkowymi , które działają wzdłuż promienia
-mniejsza hałaśliwośś: tłumienie hałasu przez ciecz, mniejszy -luz między tłokiem i cylindrem
wykorbienia i nie zmieniają swych wartości podczas obrotu wału korbowego, niezależnie od
-większa masa
kątowego położenia wykorbienia.
b) - siły bezwł. części posuwisto-zwrotnych,
-większa cena
na nie składają się : masa tłoka ze sworzniem i pierścieniami oraz masa części korbowodu
-działanie korozyjne cieczy
znajdująca się powyżej środka ciężkości.
m = m + m
p tł czkorb.
-konieczność obsługi układu chłodzenia
siły bezwł. części posuwisto-zwrotnych:
-lepsze napełnienie, moc silnika większao około 10 %
P = m g r w�2 (cosa�+� l�cos2a�)�
p p
Powyższa zależność wskazuje ,że siła bezwł P zmieniają się w zalezności od kątowego położenia
p -mniejsze obciążenia cieplne
wykorbienia a�,� �działając jedynie wzdłuż osi cylindra. Rozkładając siłe P na dwie siły uzyskuje się
p
-możliwość stosowania większych stopni sprężania (o ponad 0,5)
tzw. siłę bezwł I rzędu
P = m r w�2 cosa� � -silnik krótszy (brak użebrowań)
p1 p
I siłę bezwł II rzędu
Układ chłodzenia bezpośredni (powietrzem)
P = m r w�2 l�cos2a�
p2 p
-silnik lżejszy
Ze wzgl na występowanie w wyrażeniu na siłę P cosa� �,� �okresem zmiany tej siły �jest pełny obrót
p1
wału korbowego, natomiast okresem zmiany siły P jest pół obrotu wału korbowego, a siła P jest
p2 p2
-może pracować w bardzo wysokoiej i bardzo niskiej -temperaturze
mniejsza od P o wartości współczynnika l� �zmiennego w granicach od 0,27-0,3.
p1
-szybsze nagrzewanie się po rozruchu, dzięki czemu mniejsze -zużycie części ruchomych i większa
28. Wyrównoważanie silnika: ogólne wymagania, siły nie wyrównoważone w silnikach jedno-
i wielocylindrowych.
trwałość
32. Porównanie właściwości układów wtryskowych i gaz
nikowych silników ZI -
29. Porównanie właściwości silników ZI i ZS.
Układy wtryskowe
Silniki o zapłonie iskrowym
- Dokładne sterowanie składem mieszanki palnej ze sprężeniem zwrotnym  sonda l�, a tym
�� do samochodów osobowych, dostawczych oraz małych i średnich (rzadko) ciężarowych
samym spełnienie wymagań trójdrożnego katalizatora spalin.
- Możliwość tworzenia ładunków uwarstwionych, oraz systemów z recylkulacją spalin
�� mała masa jednostkowa m /N = 2 � 4,7 kg/kW
s e
- Równomierny skład mieszanki w poszczególnych cylindrach, szczególnie w układach
�� większa prędkość obrotowa
wtryskowych wielopunktowych.
- Możliwość tworzenia zintegrowanych systemów zasilania w raz z układem zapłonowym.
�� niższy koszt produkcji: mniejsza masa, mniejsze obciążenie elementów, tańszy osprzęt
- Konieczność dokładnego filtrowania paliwa.
- Bardziej skomplikowana konstrukcja
�� łatwiejszy rozruch (szczególnie nie nagrzanego silnika)
Układy gaz
nikowe
�� większa emisja tlenku węgla i węglowodorów
- Brak możliwości dokładnego sterowania składem mieszanki palnej  wyjątek gaz
niki
�� nieznacznie mniejsza emisja tlenków azotu i praktycznie brak emisji cząstek stałych
elektroniczne.
- Nierównomierny skład mieszanki w poszczególnych cylindrach silnika
�� łatwość katalitycznego oczyszczania spalin
wielocylindrowego.
�� prostsza oraz rzadsza obsługa i niższy koszt napraw
- Tłumienie przepływu powietrza przez gardziel przy pełnych otwarciach przepustnicy.
- Obladzanie gaz
nika
�� mniejsza sprawność
- Możliwość powodowania przez siły masowe zakłóceń w ciągłości dostarczanego
Silniki o zapłonie samoczynnym
paliwa (np. przy przyspieszaniu, hamowaniu  szczególnie ważne w silnikach
lotniczych.
�� szybkoobrotowe silniki po 1936 r.
�� do samochodów dostawczych, ciężarowych, autobusów, ciągników i samochodów
osobowych 32. Śruba korbowodowa: obciążenie, konstrukcja, materiały, eksploatacja
�� masa jednostkowa m /N = 4,7 � 9,5 kg/kW
s e Jeden z najbardziej obciążonych elementów silnika: duże siły, małe wymiary.
�� mniejsza prędkość obrotowa Uszkodzenie śruby - zniszczenie silnika
�� koszt produkcji o 50 � 100 % większy niż silnika ZI (głównie koszt aparatury paliwowej) Wymagania i właściwości
-� zmniejszenie do minimum zjawiska karbu ze względu na wytrzymałość zmęczeniową:
�� trudniejszy rozruch (szczególnie nie nagrzanego silnika)
-� duży promień łuku przejścia od łba śruby do trzpienia
�� trudna obsługa, wysoki koszt napraw
-� gwint drobnozwojny, zwykle walcowany
�� mniejsza emisja tlenku węgla i węglowodorów
-� nakrętki śrub mają o 15 % mniejszą rozwartość klucza i o 15 % większą wysokość
�� większa emisja tlenków azotu i cząstek stałych ; bardzo duże trudności techniczne
ograniczenia tych emisji -� śruby korbowodów o prostym podziale łba mają walcową część ustalającą części korbowodu
H8/e9
�� większa hałaśliwość
-� ze względu na duże naprężenia wstępne - brak dodatkowych zabezpieczeń przed
�� większa sprawność
odkręcaniem się
�� łatwa poprawa właściwości użytkowych przez doładowania
-� śruby korbowodów o skośnym podziale łba nie mają części ustalających
�� niższa cena paliwa
Materiały śrub korbowodowych oraz nakrętek
30. Porównanie właściwości silników czterosuwowych i dwusuwowych
Stale o R = 1000 � 1200 MPa
m
Silniki czterosuwowe
R = 900 � 1100 MPa
�� mniejsza moc - dwa razy mniejsza częstotliwość pracy silnika niż w wypadku silnika e
Najczęściej stale stopowe, np. 36HNM.
dwusuwowego
Obciążenie śrub - II model obciążeń
�� konieczny wyodrębniony konstrukcyjne układ rozrządu
Obciążenie złącza siłą pulsującą P /2 oraz siłą napięcia wstępnego P .
pk ws
�� większe, cięższe i bardziej skomplikowane
�� lepsza wymiana ładunku, lepsze napełnienie, łatwiejsze kształtowanie charakterystyki
napełnienia
(� )�
Ppk =� r �� w�max2 �� mtk +� mkp �� 1 +� l� +� mko -� mpk
(� )�
[� ]�
�� znacznie mniejsza toksyczność spalin i łatwiejsze oczyszczanie spalin
m - masa tłoka kompletnego
tk
�� mniejsze obciążenia cieplne tłoka i komory spalania
m - masa pokrywy korbowodu
pk
�� możliwość ułożyskowania wału korbowego w łożyskach ślizgowych i zastosowania
m , m - masy korbowodu: posuwista i obrotowa
kp ko
obiegowego układu chłodzenia
Sztywność śruby jest około 3 razy mniejsza niż sztywność złącza, amplitudy obciążenia są w śrubie
�� większa sprawność
zatem 3 razy mniejsze niż w złączu.
�� stosowanie mniej kosztownych materiałów, mniejsze zużycie elementów i mniejszy wpływ
Maksymalne obciążenie śruby
zużycia elementów na właściwości efektywne
k �� Ppk
Silniki dwusuwowe
Ps =� Pws +�
2
�� mniejsza masa jednostkowa, mniejsze wymiary
gdzie: k � 0,25
�� objętość skokowa cylindra ograniczona do 250 � 375 cm3
Warunki doboru napięcia wstępnego P , stanowiącego minimalne obciążenie śruby
ws
�� liczba cylindrów ograniczona do 3 - trudność wykonania i uszczelnienia wału korbowego
-� Napięcie wstępne kilkakrotnie większe od amplitudy obciążenia pulsującego (w odniesieniu
�� moc maksymalna nie przekraczająca 40 kW
do złącza)
�� duże obciążenia mechaniczne i cieplne
�� mniejsza sprawność Pws
=� 3�� 4
�� bardzo duże emisji substancji szkodliwych (szczególnie węglowodorów i cząstek stałych) Ppk / 2
�� silniki dwusuwowe o zapłonie samoczynnym: możliwość stosowania olejenia obiegowego,
-� Naprężenie maksymalne równe
nie ma ograniczeń objętości skokowej cylindra i liczby cylindrów, konieczność stosowania
s�max =� (�0,75 �� 0,85)� �� Re
wyodrębnionego układu rozrządu i dużych sprężarek; bardzo dobre właściwości efektywne
Kryterium wytrzymałościowym śruby jest spełnienie warunku pewności zmęczeniowym dla cyklu
o ww. obciążeniach ekstremalnych.
Śruby korbowodów o skośnym podziale łba
Obciążenie złącza
Siła podłużna
�� ł�
sin(�180��-�b�)�
180��-�b�
S =� Ppk �� ę� -� �� cos(�180��-�b�)�ś�
p� 180��
31. Porównanie właściwości silników chłodzonych pośrednio i bezpośrednio ę� ś�
�� ��
Układ chłodzenia pośredni (cieczą chłodzącą)
Siła poprzeczna
-90 % silników ma taki układ chłodzenia
GZP (wylot): siła P 
b
180��-�b�
T =� Ppk �� �� sin(�180��-�b�)� 34. Obciążenie stopy i pokrywy korbowodu - 2 punkty
180��
Obciążenie łba korbowodu w części przytrzonowej - I model obciążeń
b� - kąt podziału łba korbowodu w stosunku do podziału prostego
Ściskanie: P
g max
Ustalenie pokrywy:
Założenie: naciski łba korbowodu na panewkę i panewki na czop korbowy są skierowane
-� za pomocą występów
prostopadle do powierzchni, a ich wartość zmienia się wg sinusoidy.
obciążenie śruby siłą pochodzącą od
S
�� k Dla kąta g�, mierzonego od osi korbowodu:
2
siła poprzeczna
-� za pomocą ząbków
g�
dodatkowa siła rozciągająca od pochylenia ząbków (około 0,8 T)
T =� Pgmax �� �� sin g�
obciążenie śruby siłą pochodzącą od
180��
S siła podłużna
ć� ��
�� +� 0,4 �� T�� �� k
Ł� ł�
2
ć� sin g� g� ��
S =� Pgmax �� �� -� �� cosg���
Ł� ł�
p� 180��
Uwagi eksploatacyjne
Moment dokręcania śrub korbowodowych (wzór empiryczny) Moment gnący względem punktu, będącego środkiem geometrycznym przekroju oddalonego od osi
łba o  l wynosi
Pws �� d
s
M =� [�N �� m]�
ws
6500
Mg =� S �� l
d [mm] - średnica nominalna śruby
s
od T - t�
P [N]
ws
S - s�
r
Im lepsze jest wykonanie śruby, tym moment jest mniejszy (mniejszy jest moment tarcia).
g g
Pomiar napięcia wstępnego w szczególnie odpowiedzialnych połączeniach- przez pomiar M - s�
Naprężenie zastępcze (wytężenie)
wydłużenia śruby.
Pierwsze dokręcanie śruby dogładza gwint. Dlatego należy dokręcić śrubę określonym momentem,
2
s�z =� s�r +� s�g +� 3�� t�2
odkręcić o około 90� i dokręcić ponownie tym samym momentem. (� )�
Niekiedy dokręca się nie określonym momentem tylko o określony kąt - skutek jest podobny.
Prze skośnym podziale łba - identyczny model obciążeń.
Śruby korbowodowe są częściami jednorazowego użytku.
Obciążenie pokrywy korbowodu - II model obciążeń
33. Trzon i główka korbowodu - obciążenia, wymagania i materiały na korbowód
Przyjmuje się działanie siły P w w GZP (a� = 0�) przy w�
pk max
Główka korbowodu
(� )�
Szerokość główki jest o około 50 % większa od długości podparcia sworznia w piaście. Ppk =� r �� w�max2 �� mtk +� mkp �� 1+� l� +� mko -� mpk
(� )�
[� ]�
Luz osiowy między główką a piastami 1 � 3 mm na stronę.
m - masa tłoka kompletnego
tk
Tulejka główki (tylko dla sworzni pływających) wciskana w główkę z pasowaniem H6/s6 lub
m - masa pokrywy korbowodu
pk
H6/t6.
m , m - masy korbowodu: posuwista i obrotowa
kp ko
Starsze rozwiązanie: tulejka lita z brązu fosforowego B101 - toczona, nowe: tulejka zwijana
Na pokrywę działają:
z taśmy bimetalowej - taśmy stalowej o grubości około 1 mm, pokrytej na grubość 0,3 � 0,5 mm
dwie siły skupione P /2
pk
brązem cynowo - ołowiowym B1010.
sinusoidalnie rozłożone naciski
Otwór wewnętrzny tulejki po wciśnięciu w główkę podlega selekcji (2 grupy).
W przekroju położonym pod kątem g� do osi prostopadłej do osi korbowodu
W celu smarowania łożyska główka korbowodu - sworzeń stosuje się niekiedy nacięcia lub
wypadkowa siła poprzeczna
nawiercenia główki.
90��-�g�
Trzon korbowodu
T =� Ppk �� �� sin g�
180��
Przekrój dwuteowy z dużymi, łagodnymi zaokrągleniami. A
agodne zmiany przekrojów ze
względów zmęczeniowych. wypadkowa siła podłużna
Materiały i wykonanie korbowodów
ć� sin g� 90��-�g� ��
S =� Ppk �� �� +� �� cosg���
Korbowody mniej obciążone - stale węglowe 35, 40, 45, ulepszone cieplnie do R = 700 � 800 Ł� ł�
m p� 180��
MPa.
moment gnący względem środka geometrycznego przekroju oddalonego od osi łba o  l
Korbowody b. obciążone - stale niskostopowe 40H, 36HNM, ulepszane cieplnie do R = 1000 �
m
��b sin g� 90��-�g� ł�
ć� ��
Mg =� Ppk �� -� l �� �� +� �� cosg���ś�
ę�4 Ł� p� 180�� ł���
1100 MPa.
��
Korbowody kute
gdzie: b - odległość między osiami śrub korbowodowych
Kucie w foremnikach, najczęściej trzon razem z pokrywą w dwóch fazach: średniej i większej
od T - t�
dokładności. Pochylenia kuz
nicze około 7�. Często dodatkowa obróbka powierzchniowa -
S - s�
r
kulowanie po gratowaniu i szlifowaniu wypływek. Dzięki temu poprawa wytrzymałości
M - s�
g g
zmęczeniowej o 40 � 45 %.
Naprężenie zastępcze (wytężenie)
Po odcięciu pokrywy - obróbka skrawaniem.
2
Niekiedy jako operacja ostatnia - polerowanie trzonów (stosowane rzadko, np. w silnikach Leyland
s� =� s� +� s� +� 3�� t�2
(� )�
z r g
oraz silnikach lotniczych), mimo że polerowanie powoduje powstanie warstwy amorficznej,
35. Obciążenie czopów wału korbowego - model wyodrębnionego wykorbienia
niekorzystnej ze względów zmęczeniowych (niejednorodność strukturalna warstwy wierzchniej).
Model wyodrębnionego wykorbienia
Korbowody odlewane
Założenia:
Od lat 70. (GMC, FIAT) coraz częściej stosowane, głównie do silników ZI.
-� wał nieskończenie sztywny
Żeliwo ciągliwe, modyfikowane magnezem.
-� w jednym cylindrze w GZP: P = P , w drugim: P = 0.
g g max g
Korbowody odlewane są tańsze, bardziej wytrzymałe zmęczeniowo, konieczne jednak
-� dla wałów przestrzennych obciążenie jest również przestrzenne
wzmocnienie trzonu.
Przykład: wał silnika czterosuwowego
Obciążenie główki korbowodu - II model obciążeń
Siła obciążająca łożysko
Siła bezwładności P tłoka kompletnego ze sworzniem w GZP (a� = 0�) przy w�
b max
Pp =� Pp1 +� Pp2
P = m � r � w� � (1 + l�)
b tłoka ze sworzniem max
Pp max +� Pb2 -� Pb1
Pp =�
2
Oblicza się naprężenia wg różnych modeli, np. wg Lam�go lub rozciąganego pręta oraz sztywność
(odkształcenia) główki.
Pb1 =� r �� w�2 �� mwo +� mko +� mtk +� mkp ��(�1+� l�)�
(� )�
[� ]�
(� )�
Obciążenie trzonu korbowodu Pb2 =� r ��w�2 �� mwo +� mko +� mtk +� mkp �� 1-� l�
(� )�
[� ]�
-� Obliczenia statyczne - I model obciążeń
m - masa wykorbienia z przeciwciężarami, zredukowana na oś wykorbienia
wo
Naprężenia ściskające w najmniejszym przekroju od siły P
g max
Pg max
2
-� Obliczenia zmęczeniowe - III model obciążeń Pp =� -� l� �� mtk +� mkp �� r �� w�
(� )�
2
Ściskanie
Według I modelu obciążenia
GZP:
Pg max
P = P - P 
n p max b
Pp =�
2
gdzie P  = (m + m ) � r � w� (1 + l�)
b tłoka kompletnego kp
Jest tu pewna nieścisłość: zamiast masy m powinna być masa korbowodu nad minimalnym
kp
37. A
ożyskowanie wałów korbowych
przekrojem.
A
ożyska
DZP:
Stosowane są praktycznie tylko łożyska ślizgowe.
P  = (m + m ) � r � w� (1 - l�)
b tłoka kompletnego kp
Wymagania:
Do obliczeń jako siłę ściskającą przyjmuje się większą z wartości P lub P  .
n b
-� dobre odprowadzanie ciepła
Rozciąganie
-� dobre utrzymywanie filmu oleju -� duża sztywność - trwałość silnika
-� odporność na duże i zróżnicowane obciążenia cieplne
-� wytrzymałość na duże naciski (zmienne) i uderzenia
-� technologiczność, łatwość obróbki
-� umożliwienie wgniatania się twardych cząstek w stop łożyskowy
Struktura kadłuba
-� nieprzyspawywanie się do materiału wału
-� blok cylindrowy:
-� nieuleganie korozji
-� umożliwienie stosowania małych luzów
�� górna płyta
-� niezmienność właściwości w długim czasie oraz przy podwyższonych temperaturach
�� płaszcz
i ciśnieniach
�� cylindry
Obecnie stosuje się wyłącznie panewki cienkościenne.
Panewka cienkościenna - dokładność kształtu otworu wewnętrznego panewki zależy tylko od
�� dolna płyta
dokładności kształtu gniazda.
-� skrzynia korbowa
Stosunek grubości panewki do średnicy wewnętrznej mniejszy od 0,04.
- miska olejowa
Wykonywanie panewek cienkościennych
Kadłuby silników chłodzonych pośrednio (cieczą)
-� materiał: taśma stalowa walcowana na zimno, niskowęglowa 08X lub 10, grubości 1,25 �
-� z odlanymi tulejami cylindrowymi
3,6 mm
-� z suchymi tulejami cylindrowymi
-� na płaską taśmę:
-� z mokrymi tulejami cylindrowymi
�� wylewa się Materiały kadłubów
Głównie żeliwo: wytrzymałe, łatwopłynne.
�� spieka się
Kadłuby z wciskanymi lub wstawianymi tulejami - Zl 250 z dodatkiem Cr (0,5 %) i Ni (0,3 %).
�� nawalcowywuje się
Kadłuby z odlewanymi tulejami - żeliwo niskostopowe: NI (1 %), Cr (0,5 %).
stop łożyskowy
Stopy lekkie: aluminiowe, np. AK9.
-� taśmę tnie się na odcinki
Właściwości kadłubów ze stopów lekkich:
-� na prasie nadaje się kształt półpanewek
-� mniej wytrzymałe od kadłubów żeliwnych
-� wewnętrzny otwór obrabia się przez przeciąganie lub przez toczenie diamentem
-� mają grubsze ściany, mimo to lżejsze od kadłubów żeliwnych o ponad 50 %
(w mniejszych seriach); tolerancja grubości 0,005 � 0,01 mm.
-� łatwiejsza i szybsza obróbka
Zalety panewek cienkościennych:
-� lepsze odprowadzanie ciepła
-� całkowita wymienność panewek
-� droższe
-� dobre przyleganie do gniazda (dobre odprowadzanie ciepła i duża sztywność)
-� delikatne powierzchnie obrabiane
-� zmniejszenie gabarytów i masy łba korbowodu
Zastosowanie kadłubów ze stopów lekkich - głównie do mokrych tulei cylindrowych lub z
Zalecana szerokość panewek 0,3 � 0,5 średnicy czopa jako kompromis między nośnością łożyska
zalewanymi tulejami żeliwnymi.
a naciskami krawędziowymi wywołanymi ugięciami wały.
Zabiegi polepszające jakość odlewu
Stopy łożyskowe
-� W celu usunięcia naprężeń odlewniczych:
-� Stopy cynowo - ołowiowe (białe metale)
-� sezonowanie naturalne (kilka lat)
-� Brązy ołowiowe
-� sztuczne starzenie (6 h w temperaturze 500 � 550 �C oraz 18 h studzenie wraz z piecem)
-� Brązy aluminiowe do 45MPa
dodatek Cr do żeliwa, stabilizujący jego strukturę
Stopy cynowo - ołowiowe (białe metale)
39. Kadłuby silników chłodzonych bezpośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
-� wysokocynowe (> 82 % Sn, 11 %Sb, 6 % Cu, 0,35 %Pb)
Kadłuby silników chłodzonych bezpośrednio (powietrzem)
-� niskocynowe (>75 %Pb, 10 % Sn, 14 %Sb, 1 % Cu)
Konieczne jest zapewnienie dobrego omywania cylindrów powietrzem.
Mają małe dopuszczalne naciski:
Cylindry jako oddzielne części osadzone są w kadłubie, tworząc blok cylindrów.
-� wysokocynowe 15 MPa
Kadłub jest skrzynią korbową.
-� niskocynowe 10 MPa
Kadłub jako całość jest mniej sztywny - przedłuża się go poniżej osi wału korbowego.
Stosowane są do mało wysilonych silników.
Tuleje cylindrów są mocno użebrowane.
Grubość warstwy 0,15 � 0,30 mm, do 0,45 mm w panewkach nadwymiarowych.
Ułożyskowanie wału rozrządu w kadłubie - w głowicy jest b. znaczna komplikacja konstrukcji.
Brązy ołowiowe
Cylindry i głowica mocowane są tymi samymi śrubami dwustronnymi wkręconymi w kadłub.
-� stopy miedzi z cyną i ołowiem: Cu, Pb, około 4 % Sn
Górne i dolne wzmocnienie cylindrów zapobiega deformacji.
-� stopy miedzi z ołowiem: Cu, Pb, około 0,2 % Sn
Cylindry są pasowane w kadłubie H9/f8.
Stopy miedzi z cyną i ołowiem
Stosunek pola powierzchni użebrowanej do pola powierzchni wewnętrznej cylindrów wynosi 15 �
-� duża trwałość
23. Temperatura na gładzi powinna być mniejsza od 220 �C. Wymiary żeber uwarunkowane są ich
-� mała odporność na korozję
położeniem i obciążeniami cieplnymi. Żebra są wykonywane na gotowo z odlewu.
-� tendencje do przyspawywania się do wału
Materiały na cylindry
Powierzchnię łożyska pokrywa się elektrolitycznie warstewką Pb z dodatkiem Sn i Cu o grubości
-� Niskostopowe żeliwa odlewane odśrodkowo
0,03 � 0,04 mm. Poprawia się nośność, odporność na korozję. Dopuszczalne naciski do 32 MPa.
-� Stopy aluminium (w obciążonych silnikach ZI)
Między brąz ołowiowy a warstwę ołowiu kładzie się elektrolitycznie Ni o grubości 1 � 2 m�m.
Metoda Al.-Fin wykonywania cylindrów
Zapobiega to wykruszaniu się warstwy zewnętrznej.
Zanurzanie tulei cylindrowej wykonanej z silchromu w kąpieli z aluminium. Na powierzchni
Dodatkowo dodaje się zewnętrzną warstwę indu o grubości kilku m�m. Zapobiega ona korozji.
zewnętrznej tworzy się cienka warstwa stopu Al - Fe. Następnie odlewa się wokół ścianek żebra z
Dopuszczalne naciski do 45 MPa.
aluminium. Cylindry te dobrze odprowadzają ciepło i mają dużą trwałość.
Stopy miedzi z ołowiem
40. Tuleje cylindrowe: klasyfikacja, materiały
Podział tulei suchych:
-� mniejsza twardość
-� Wtłaczane -wciskane -pasowane z luzem
-� trudność odlewania (wydzielanie się ołowiu w czasie zastygania)
Tuleje wtłaczane
-� możliwość spiekania stopu miedzi i ołowiu w temperaturze 850 �C w atmosferze N i H .
2 2
Grubość ścianki 1,5 � 3 mm. Pasowanie H6/r6, H7/t7.
-� stosuje się podobne warstwy dodatkowe jak w stopie wysokocynowym
Po wtłoczeniu średnicę wewnętrzną szlifuje się i honuje się lub tylko honuje się. Do wtłoczenia
Dopuszczalne naciski do 40 MPa.
ochładza się tuleję w ciekłym powietrzu.
Grubość warstwy stopu 0,2 � 0,4 mm, do 0,85 w panewkach nadwymiarowych.
Tuleje wciskane
Stopy aluminiowe
Grubość ścianki 2 � 3,5 mm. Pasowanie H6/n6, H6/m6.
Stopy Al z Sn (około 6 � 20 %). Są one nawalcowywane.
Po wciśnięciu nie ma obróbki. Do wciśnięcia ochładza się tuleję w ciekłym dwutlenku węgla.
Grubość warstwy przed obróbką wynosi 0,5 � 1 mm. W celu ułatwienia docierania i ochrony przed
Tuleje pasowane z luzem
korozją po obróbce warstewka Sn lub Sn - Pb o grubości kilku m�m.
Grubość ścianki 2,5 � 4,5 mm. Pasowanie H6/g6.
Duża wytrzymałość zmęczeniowa.
Niebezpieczeństwo zapieczenia się oleju w szczelinie.
Naciski dopuszczalne do 45 MPa.
Materiały:
Stopy aluminiowe są najczęściej stosowanymi stopami łożyskowymi.
-� żeliwa austenityczne: 12 � 17 % Ni, 2 % Cr (b. drogie)
-� silchromy - żeliwa stopowe z dodatkami Cr, Mo, P. (tańsze)
-� niskostopowe żeliwa do hartowania
41. Głowice silników chłodzonych pośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
Zadanie: szczelne zamknięcie przestrzeni spalania.
38. Kadłuby silników chłodzonych pośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały
W silnikach 4 - suwowych kanały doprowadzające mieszankę lub powietrze oraz odprowadzające
Kadłub wiąże poszczególne zespoły silnika i służy jako baza do mocowania osprzętu. Jest
spaliny.
najbardziej skomplikowaną, największą i najcięższą częścią silnika.
Głowice silników chłodzonych pośrednio
Wymagania stawiane kadłubom:
Budowa:
-� zwarta budowa - gabaryty silnika
-� mocna płyta dolna
-� cieńsza płyta górna Komory zwarte powszechnie stosowane są w dużych silnikach, ostatnio również w małych (DI oraz
TDI).
-� ścianki boczne
Komory otwarte współpracują z rozpylaczami wielootworkowymi, komory półotwarte mogą
-� kanały dolotowe i wylotowe
współpracować z jednootworkowymi.
-� słupki na śruby mocujące głowice
Komory półotwarte mają gorszą sprawność niż otwarte.
-� osadzenie świecy lub wtryskiwacza
Komory dzielone
-� przestrzeń wypełniona przez ciecz chłodzącą
-� wstępne
-� ew. łożyska wałka rozrządu
-� wirowe
Cyrkulacja cieczy chłodzącej:
Komora wstępna ma około 25 % objętości całej komory spalania. Połączona jest z przestrzenią nad
-� przestrzeń między zaworami
tłokiem otworkami o średnicy 2 � 4 mm. Wtrysk następuje do komory wstępnej. Stosuje się
-� nadlewy świec lub wtryskiwaczy
wtryskiwacze czopikowe.
-� komora spalania
Komora wirowa ma kształt kuli lub walca. Zajmuje 2/3 � 3/4 objętości całej komory spalania.
-� kanały wylotowe (powinny być chłodzone na całej długości)
Połączona jest z przestrzenią nad tłokiem szerokim stycznym kanałem. Paliwo jest wtryskiwane w
Kanały dolotowe i wylotowe - pola przekrojów zmniejszają się w stronę cylindrów o około 20 %.
wir (rozpylacz czopikowy, ew. dwuotworkowy).
W pobliżu zaworów powinny mieć przekrój zbliżony do kołowego.
Cechy komór dzielonych:
Odpływ cieczy - w najwyższym punkcie, aby nie powstawały korki parowe. Niekiedy odbiór cieczy
-� powszechnie stosowane w małych silnikach komory wirowe, tylko Daimler Benz stosuje
w kilku punktach.
komorę wstępną)
Śruby mocujące głowicę umieszczone jak najbliżej tulei cylindrowej i w jednakowych
-� stopień sprężania 18 � 24
odległościach.
-� mała twardość biegu
Głowice silników ZS
-� mniejsza sprawność
Głowice dzielone tylko dla dużych silników. Niekiedy dla silników wysokodoładowanych, bo
-� duża szybkoobrotowość
łatwiej jest uszczelnić cylindry.
-� trudność rozruchu
W silnikach ZS o wtrysku bezpośrednim kanały dolotowe i wylotowe są najczęściej wyprowadzane
-� mała emisja składników szkodliwych
na przeciwne strony.
44. Komory spalania silników ZI
W silnikach ZS o wtrysku pośrednim kanały są wyprowadzane na jedną stronę, po drugiej stronie
Wymagania:
jest komora (wirowa lub wstępna).
-� kształt korzystny dla wymiany ładunku (m.in. duże zawory)
Kolektory dolotowe
-� małe pole powierzchni ścian (straty cieplne, emisja węglowodorów)
W silnikach z wtryskiem bezpośrednim:
-� zawirowanie ładunku
-� kanał styczny (starsze rozwiązanie)
-� obszary oddalone od świecy muszą być dobrze chłodzone i mieć małą objętość
-� kanał śrubowy
(niebezpieczeństwo spalania stukowego)
Wtryskiwacz umieszczony jest często w stalowej tulejce wciśniętej w głowicę. Mogą być też tulejki
-� brak szczelin (niebezpieczeństwo gaśnięcia płomienia i emisji węglowodorów)
mosiężne roztaczane w głowicy. Tulejki te można uszczelniać pierścieniami gumowymi i klejami
-� nie zawierać elementów ulegających przegrzewaniu (niebezpieczeństwo spalania stukowego
odpornymi na wysokie temperatury.
i samozapłonu)
Wtryskiwacze mocowane są śrubami dwustronnymi M8.
-� stopień sprężania 7,5 � 11,0
Głowice silników ZS bywają wykonywane z żeliwa (te same materiały co na kadłub) lub ze stopów
Komory spalania silników ZI
lekkich.
-� wanienkowe
Głowice silników ZI
-� klinowe
Jednolite obejmujące wszystkie cylindry. W silnikach mniej wysilonych kanały dolotowe i
-� półkuliste
wylotowe bywają łączone parami dla sąsiednich cylindrów, co upraszcza konstrukcję.
Komory wanienkowe
Kanały dolotowe i wylotowe mogą być skierowane w jedną stronę lub w dwie. Zależy to głównie
-� najprostsza, zawarta w głowicy
od komory spalania:
-� zawory w jednym rzędzie, równolegle do osi cylindrów
kulista - na dwie strony
-� świeca w bocznej części między zaworami
klinowa - na jedną stronę
W rzucie poziomym:
Materiały: żeliwo lub stopy aluminium (najczęściej).
-� elipsa, owal
42. Głowice silników chłodzonych bezpośrednio: zasady budowy, wymagania, materiały -� trójkąt
Najczęściej oddzielne dla każdego cylindra. W małych silnikach 2 - cylindrowych jedna głowica.
-�  serce
Głowice są odlewami kokilowymi ze stopów aluminium.
Komory klinowe
b.silne użebrowanie: około 75 % powierzchni chłodzącej silnik znajduje się w głowicy.
-� płaszczyzny denka tłoka i dolna powierzchnia głowicy w komorze pochylone pod kątem 20
Kanał wylotowy powinien być jak najprostszy i jak najkrótszy ze względu na obciążenie cieplne
� 35 �
głowicy.
-� zawory ustawione w rzędzie, nachylone do osi cylindrów
43. Komory spalania silników ZS
-� świeca jak w komorach wanienkowych
Wstawka komory spalania
-� wyciskach o grubości minimum 1 mm (intensywne zawirowanie, ale większa emisja
Komory spalania wstępne lub wirowe znajdują się w głowicy. Stosuje się niekiedy wstawki z
węglowodorów)
żaroodpornego stopu.
Komory półkuliste
Komory spalania silników ZS
-� kształt najbardziej zbliżony do ideału
Wymagania: zapewnienie dużej prędkości względnej kropelek paliwa i powietrza, umożliwienie
-� możliwość umieszczenia dużych zaworów
spalania z ograniczoną szybkością narastania ciśnienia
Komory spalania silników ZS: -� umieszczenie świecy w środku komory
-� komory zwarte (niedzielone) - mieszczące się we wgłębieniu w denku tłoka (wtrysk -� zawory umieszczone pod kątem do płaszczyzny wzdłużnej silnika; kąt między zaworami 70
bezpośredni) � 90�
-� komory dzielone - mieszczące się częściowo w głowicy (wtrysk komorowy, pośredni) -� tzw. komory półkuliste szczątkowe mają ww. kąt 15 � 20 �
Komory zwarte -� mogą być również komory półkuliste zagłębione w denku tłoka (jednak mniejsze są
Ruch powietrza wywołany jest w suwie dolotu, spotęgowany w suwie sprężania. Zawirowanie w wówczas zawory)
suwie dolotu spowodowane jest ukształtowaniem kanałów dolotowych. Ponadto istnieją komory spalania mieszanek ubogich:
Podział komór zwartych ze względu na kształt: -� komory spalania mieszanki uwarstwionej (l� = 1,3 � 1,6); wtrysk paliwa w wirujące
-� toroidalne powietrze
-� półkuliste -� dzielona komora i zapłon strumieniowy (Honda CVCC); mieszanka zasilająca cylindry jest
-� cylindryczne uboga, jednocześnie do komory wstępnej doprowadzana jest mieszanka bogata i ona ulega
Podział komór zwartych ze względu na położenie: zapłonowi od iskry
-� 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:
45. Klasyfikacja układów rozrządu
-� stopień sprężania 16 � 19
1. Ze względu na położenie zaworów w stosunku do komory spalania
-� małe straty cieplne
- Rozrząd dolnozaworowy - rozwiązanie nie stosowane obecnie
-� łatwy rozruch
- Rozrząd górnozaworowy
-� duża sprawność
2. Ze względu na napęd zaworów
-� duża twardość biegu
- Z wałem rozrządu działającym bezpośrednio na zawory - wał rozrządu w głowicy
-� duże emisje składników szkodliwych (w szczególności tlenków azotu i cząstek stałych)
- Z wałem rozrządu działającym pośrednio na zawory
-� ograniczenie szybkoobrotowości
�� wał rozrządu w głowicy: układ z dz
wignią jednostronną lub z dz
wignią dwustronną - dawkowanie centralne (jednopunktowe) - SPI (Single Point Injection): Mono-Jetronic, ZEK,
Mitsubishi ECI, GMC, Ford, Hitachi
�� wał rozrządu w kadłubie: popychacz, drążek popychacza, dz
wignia zaworowa i zawór - tzw.
- dawkowanie bezpośrednio do cylindra - rozwiązanie historyczne
ciężki rozrząd
- dawkowanie przed wlotem do poszczególnych cylindrów (wielopunktowe):
3. Klasyfikacja wg sposobu wymuszania ruchu zamykania zaworu
�� bezpośrednio na zawory dolotowe - rozwiązanie historyczne
- za pomocą elementów podatnych:
�� do kanałów dolotowych - MPI (Multi Point Injection): D-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic,
�� sprężyna walcowa o stałym skoku
Pierburg, Lucas, Toyota, Nissan, GMC
�� układ dwóch sprężyn walcowych o stałych skokach
Klasyfikacja układów wtryskowych ze względu na realizację wtrysku w czasie
�� sprężyny stożkowe
- wtrysk ciągły: K-Jetronic, ZEK
�� sprężyna walcowa o zmiennym skoku
- wtrysk okresowy:
�� sprężyna agrafkowa
�� zsynchronizowany z cyklami pracy silnika: D-Jetronic, L-Jetronic, LH-Jetronic, Ford,
�� drążek skrętny
Lucas, Toyota, GMC
- za pomocą krzywki: rozrząd dwukrzywkowy (desmodromowy)
�� niezsynchronizowany z cyklami pracy silnika: Mitsubishi ECI, KE-Jetronic
46. Redukcja mas w układzie rozrządu
Przełożenie dz
wigni zaworowej Sterowanie układów wtryskowych
lz
i =� =� 1,2 �� 1,6 - Wielkości sterujące wartość dawki:
l
p
�� prędkość obrotowa - n
m - masa zaworu kompletnego
zk
�� obciążenie
m - masa sprężyny zaworowej
spr
�� stan cieplny silnika - t
s
m - masa drążka popychacza
d
�� zakres pracy: kąt otwarcia przepustnicy na biegu jałowym - f� , kąt otwarcia przepustnicy
bj
m - masa popychacza
p
przy całkowitym obciążeniu - f�
max
m - masa popychacza i drążka popychacza
p+d
�� stan dynamiczny silnika: przyspieszanie, hamowanie silnikiem - n,
dn
I - moment bezwładności dz
wigienki zaworowej względem osi obrotu
d
dt�
( z)
- Miara obciążenia silnika:
mred - masa zredukowana na oś zaworu
�� podciśnienie w układzie dolotowym �-� �D�p, temperatura czynnika w układzie
( p
dolotowym �-� �t (D-Jetronic)
pow
mred) - masa zredukowana na oś popychacza
�� objętościowe natężenie przepływu powietrza w układzie dolotowym �-� �Q temperatura
w,
czynnika w układzie dolotowym �-� �t (L-Jetronic)
pow
Pb( z) - siła zredukowana na oś zaworu
�� masowe natężenie przepływu powietrza w układzie dolotowym �-� �Q (LH-Jetronic,
m
Mitsubishi ECI)
Pb( p) - siła zredukowana na oś popychacza �� kąt otwarcia przepustnicy - f�, prędkość obrotowe - n, temperatura czynnika w układzie
dolotowym �-� �t (stare rozwiązanie - Pierburg CS)
pow
- Stan dynamiczny:
a( z) - przyspieszenie zredukowane na oś zaworu
dj�
�� przyspieszanie:
dt�
a( p) - przyspieszenie zredukowane na oś popychacza
2 dj�
dn
mspr lp Id
ć� ��
( z)
�� hamowanie silnikiem: n, , f�,
mred =� mzk +� +� mp+�d +�
�� ��
2
3 lz lz
Ł� ł�
dt� dt�
2
Schemat funkcjonalny wtryskowych układów zasilania ze zintegrowanymi układami
mspr ć� ��
ć� �� lz Id
( p
�� ��
mred) =� mzk +� �� +� mp+�d +�
�� ��
�� 2 sterowania
3 lp �� lp
Ł� ł�
Ł� ł�
- Jednostka centralna
a( z) a( p)
�� mapy zerowych przybliżeń wielkości sterowanych: współczynnik składu mieszanki, kąt
=�
lz lp
wyprzedzenia zapłonu,
�� komputer
( z)
Pb( z) =� mred �� a( z)
�� algorytm
( p
- Układy pomiarów
Pb( p) =� mred) �� a( p)
�� miara stanu cieplnego silnika (temperatura cieczy chłodzącej silnik)
Pb( z) �� lz =� Pb( p) �� lp
�� temperatura czynnika w układzie dolotowym � �
�� prędkość obrotowa
47. Charakterystyka sprężyny zaworowej �� położenie i ruch przepustnicy
Materiał
�� natężenie przepływu powietrza: objętościowe i masowe
Specjalny drut ze stali węglowych lub niskostopowych, przeciągany po odpuszczaniu.
�� detekcja spalania stukowego
Sprężyny są zwijane na zimno, kulowane (śrutowane) - zwiększanie odporności na zmęczenie oraz
�� współczynnik składu mieszanki spalanej w cylindrach (elektrochemiczna pompa tlenowa)
lakierowane lub kadmowane - ochrona przed korozją.
lub detekcja składu stechiometrycznego współczynnika składu mieszanki spalanej w cylindrach
Obciążenie sprężyny zaworowej siłą bezwładności elementów układu rozrządu
(sonda lambda)
dla maksymalnego przyspieszenia ujemnego krzywki: wartości masy zredukowanej układu
�� ciśnienie maksymalne spalania
rozrządu m i przyspieszenia krzywki odniesione do osi zaworu a
z min
-� �Instalacja paliwowa
Pb =� mz �� amin
�� pompa paliwa
�� regulator ciśnienia
Mocowanie i prowadzenie sprężyny:
�� filtr paliwa
- miseczka sprężyny i zamek
- Elementy wykonawcze
-urządzenie ułatwiające obracanie się zaworu, np. typu  rotocap
�� wtryskiwacze robocze
48. Charakterystyka układów gaz
nika
Zależność skł mieszanki od war pracy silnika nazywamy charakterystyką gaz
nikowego ukł.
�� wtryskiwacz rozruchowy
zasilania. Rozróżnia się przy tym char. pożądaną (teoretyczną) i char rzeczywistą, dotyczącą
ustalonych i nieustalonych warunków pracy silnika. �� zawór EGR
Dla każdego otwarcia przepustnicy istnieje taki skład mieszanki , przy którym silnik uzyskuje najw.
Przykładowe wtryskowe układy zasilania
moc oraz inny, dla którego jednostkowe zużycie jednostkowe paliwa jest najmniejsze. Gdy silnik
pracuje najoszczędniej (g ), wówczas moc jego jest najmniejsza od maksymalnej. Gdy silnik - D-Jetronic firmy Bosch - wykorzystanie pomiaru podciśnienia i temperatury powietrza w układzie
emin
uzyskuje N wówczas jego zużycie jendostkowe jest większe do minimalnego. Max mocy dolotowym jako miary obciążenia silnika; MPI
e max
występuje przy mniejszej wart. współczynnika nadmiaru powietrza . - 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
49. Wtryskowe układy zasilania silników ZI
Klasyfikacja układów wtryskowych ze względu na sterujące elementy wykonawcze Schemat zintegrowanego układu sterowania procesów roboczych w silniku o zapłonie
- mechaniczne układy z pompami wtryskowymi (Bosch, Schaefer) - rozwiązania historyczne iskrowym
- 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
- czopikowe:
�� zwykłe
�� dławiące
Regulatory prędkości obrotowej
Podstawowe funkcje:
- ograniczenie maksymalnej prędkości obrotowej
- utrzymania prędkości obrotowej biegu jałowego
Regulatory silników trakcyjnych:
- dwuzakresowe
Pomiar maksymalnego ciśnienia obiegu oraz detekcja spalania stukowego są rozwiązaniami
- wielozakresowe
alternatywnymi w zastosowaniu do optymalnego sterowania układu zapłonu
Klasyfikacja ze względu na układ wykonawczy:
50. Układ zasilania silnika ZS
- mechaniczne (odśrodkowe)
Zadania układów zasilania silników o zapłonie samoczynnym
- hydrauliczne
- doprowadzenie paliwa do komór spalania poszczególnych cylindrów w odpowiednim czasie w
- pneumatyczne (najczęściej podciśnieniowe)
cyklach pracy silnika i w odpowiedniej ilości
- złożone, np. odśrodkowo-podcisnieniowe
- nadawanie odpowiedniego kształtu strudze
Współczynnik niejednostajności regulatora
- rozpylanie paliwa na krople o średnicach mniejszych od 10 m�m
Dawka paliwa przy maksymalnym obciążeniu: 55 - 70 mm3/dm3 V - (l� = 1,1 - 1,4), na biegu nkońca -� npoczątku nkońca -� npoczą tku
ss
d� =� =� 2��
jałowym: około 10 mm3/dm3 V
ss - (l� = 7 - 10).
nśrednia nkońca +� npoczątku
Ciśnienie wtrysku > 12 MPa.
d� = 1,5 - 10 % dla silników samochodów osobowych
Zespoły układu zasilania silników o zapłonie samoczynnym
0,3 - 5 % dla silników ciągników
- pompa wtryskowa napędzana od silnika
Współczynnik nieczułości regulatora
- wtryskiwacze
- regulator prędkości obrotowej D�n
e� =�
- pompa zasilająca
n
- filtry paliwa
gdzie D�n - zmiana prędkości do chwili reakcji regulatora
- przestawiacz wtrysku
Przewody paliwowe
- urządzenia łączące zespoły: sprzęgło i przewody paliwowe
- niskociśnieniowe: rurki miedziane, stalowe kadmowane lub z tworzyw sztucznych wzmocnionych
- urządzenia dodatkowe: wzbogacacz dawki, korektor dawkowania
- wysokociśnieniowe: grubościenne rurki z miękkiej stali
- urządzenia awaryjne, np. wyłącznik STOP
Napęd pompy wtryskowej
Pompy wtryskowe sekcyjne (rzędowe)
- przekładnie zębate
Zespół pomp tłoczących paliwo (sekcji) umieszczonych we wspólnej obudowie, wspólnie
- łańcuchowe
napędzanych i sterowanych:
- przekładnie z pasem zębatym (najczęściej obejmującym również wał rozrządu)
- każda z sekcji doprowadza paliwo do jednego wtryskiwacza
51. Regulatory prędkości obrotowej
- zmiana dawkowania od 0 do 100 % przez obrót tłoczka
Regulatory prędkości obrotowej
- jednakowy obrót tłoczków (wspólne sterowanie)
Podstawowe funkcje:
Czynny skok tłoczka około 15 % skoku.
- ograniczenie maksymalnej prędkości obrotowej
- utrzymania prędkości obrotowej biegu jałowego
Zarysy krawędzi sterujących:
Regulatory silników trakcyjnych:
- o stałym początku i zmiennym końcu tłoczenia (najczęściej stosowane)
- dwuzakresowe
- o zmiennym początku i zmiennym końcu tłoczenia (praktycznie nie stosowane)
- wielozakresowe
- o zmiennym początku i stałym końcu tłoczenia (rzadko stosowane)
Klasyfikacja ze względu na układ wykonawczy:
Przy stałej nastawie sterowania dawka wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej: jest to
- mechaniczne (odśrodkowe)
skutek wzrastającego dławienia (coraz wcześniejszy początek i coraz póz
niejszy koniec tłoczenia).
- hydrauliczne
Przeciwdziała się temu stosując dodatnie korektory dawkowania.
- pneumatyczne (najczęściej podciśnieniowe)
Korekcja dawkowania
- złożone, np. odśrodkowo-podcisnieniowe
- dodatnia, zmniejszająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej
Współczynnik niejednostajności regulatora
- ujemna, zwiększająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej - stosowane w silnikach
doładowanych (rośnie współczynnik napełnienia w miarę wzrostu prędkości obrotowe)
nkońca -� npoczą tku nkońca -� npoczą tku
d� =� =� 2��
Korektory
nśrednia nkońca +� npoczą tku
- hydrauliczne - odpowiednio ukształtowany zaworek odcinający
d� = 1,5 - 10 % dla silników samochodów osobowych
- mechaniczne - sprężynowy zderzak listwy zębatej
0,3 - 5 % dla silników ciągników
Pompy wtryskowe rozdzialaczowe
Współczynnik nieczułości regulatora
- regulacja dawki przez dławienie dopływu paliwa z pompy zasilającej przez zawór sterujący
- zmienny początek i stały koniec tłoczenia
D�n
e� =�
- odmierzanie dawek do wszystkich wtryskiwaczy przez jeden cylinder
n
Wady pomp rozdzielaczowych:
gdzie D�n - zmiana prędkości do chwili reakcji regulatora
- uderzenia popychaczy o powierzchnię krzywek
52. Zasada działania sekcyjnej pompy wtryskowej
- kończenie tłoczenia przy zerowej prędkości tłoczków (podciekania rozpylaczy)
Pompy wtryskowe sekcyjne (rzędowe)
- duża prędkość obrotowa wirnika i mały luz wymagają bardzo dokładnego filtrowania paliwa
Zespół pomp tłoczących paliwo (sekcji) umieszczonych we wspólnej obudowie, wspólnie
- trudność uzyskania dawki rozruchowej
napędzanych i sterowanych:
Zalety pomp rozdzielaczowych:
- każda z sekcji doprowadza paliwo do jednego wtryskiwacza
- małe wymiary
- zmiana dawkowania od 0 do 100 % przez obrót tłoczka
- prosta konstrukcja
- jednakowy obrót tłoczków (wspólne sterowanie)
- mała liczba par precyzyjnych
Czynny skok tłoczka około 15 % skoku.
- mały rozrzut dawek
Zarysy krawędzi sterujących:
- nie wymagają korekcji dawkowania
- o stałym początku i zmiennym końcu tłoczenia (najczęściej stosowane)
Pompy zasilające
- o zmiennym początku i zmiennym końcu tłoczenia (praktycznie nie stosowane)
Najczęściej tłokowe, przeponowe lub rotacyjne
- o zmiennym początku i stałym końcu tłoczenia (rzadko stosowane)
Wtryskiwacze
Przy stałej nastawie sterowania dawka wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej: jest to
Wtryskiwacz uniwersalny składa się z obsady i rozpylacza.
skutek wzrastającego dławienia (coraz wcześniejszy początek i coraz póz
niejszy koniec tłoczenia).
W obsadzie: króciec doprowadzający paliwo z filtrem.
Przeciwdziała się temu stosując dodatnie korektory dawkowania.
W rozpylaczach zamkniętych: drążek (iglica) i sprężyna do regulacji ciśnienia otwarcia
Korekcja dawkowania
wtryskiwacza.
- dodatnia, zmniejszająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej
Rozpylacze:
- ujemna, zwiększająca dawkę wraz ze wzrostem prędkości obrotowej - stosowane w silnikach
- otwarte - nie stosowane w silnikach samochodów i ciągników
doładowanych (rośnie współczynnik napełnienia w miarę wzrostu prędkości obrotowe)
- zamknięte
Korektory
Rozpylacze zamknięte:
- hydrauliczne - odpowiednio ukształtowany zaworek odcinający
- otworkowe (średnica otworków 0,25 - 0,4 mm):
- mechaniczne - sprężynowy zderzak listwy zębatej
�� jednootworkowe
�� dwuotworkowe: symetryczne, niesymetryczne
53. Zasada działania rozdzielaczowej pompy wtryskowej
Pompy wtryskowe rozdzialaczowe
�� wielootworkowe: symetryczne, niesymetryczne
- 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
54. Klasyfikacja rozpylaczy
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