Zestaw: 2

1. Sprawność mechaniczna źródła strat mechanicznych.

Sprawność mechaniczna - miara strat mechanicznych spowodowanych tarciem ruchomych części silnika oraz strat wynikających z napędu mechanizmów pomocniczych Stanowi ona stosunek pracy użytecznej silnika do pracy indykowanej.

Na wartości sprawności mechanicznej madą przede wszystkim wpływ maksymalne ciśnienie obiegu oraz średnie ciśnienie użyteczne. Ze wzrostem prędkości obrotowej oraz maksymalnego ciśnienia obiegu wartość η_m maleje, co związane jest ze wzrostem prędkości obrotowej oraz maksymalnego ciśnienia obiegu wartość η_m maleje, co związane jest ze wzrostem oporów tarcia i oporów wentylacyjnych, natomiast, ze wzrostem obciążenia silnika wyrażonego za pomocą pe sprawność η_m powiększa się. Wynika to stąd, że straty tarcia nie powiększają się wprost proporcjonalnie do średniego ciśnienia użytecznego, innymi słowy przyrost po jest większy nit związany z nim przyrost p_t.

Ustalenie wartości ,
przeprowadza się kilkoma sposobami:

- wyłączenie z pracy kolejno po 1-cylindrze silnika, wartości p_t wyznacza się przez określenie spadku mocy silnika,

- obracanie wału korbowego silnika silnikiem elektrycznym i ustalanie mocy u2ytej do tego celu,

- wyznaczenie p_i z wykresu indykatorowego silnika oraz obliczenie p_e na. podstawie mocy użytecznej zmierzonej na hamulcu, ­

- pomiar mocy użytecznej oraz godzinowego zużycia paliwa dla różnych obciążeń i biegu jałowego silnika. Wyniki określa się we współrzędnych G_e -N_e i otrzymany wykres ekstrapoluje się do przecięcia z osią odciętych punktu B. Odcinek CB przedstawia w przybliżeniu moc straconą na opory wewnętrzne silnika Stąd sprawność mechaniczna dla obciążenia w punkcie A wynosi:

2. Technologia wykonania walu korbowego.

Wały w produkcji wielkoseryjnej wykonuje się dwoma sposobami:

- metodą kucia dokładnego na gorąco z równoczesną obróbką cieplną w celu otrzymania odpowiedniej struktury materiału,

- metodą odlewania.

Na wały kute stosuje się stale węglowe do ulepszania cieplnego np. stal 45, lub stale stopowe: chromowo-niklowe lub manganowo-niklowe. Waty z czopami azotowanymi są ze skali z dodatkiem niewielkich ilości Cr, Ni, Al, W i Mo. Rzadziej wały kuje się z żeliwa ciągliwego.

Czopy wałów korbowych, w celu ich utwardzenia, hartuje się powierzchniowo prądami o wysokiej częstotliwości i odpuszcza lub azotuje.

Wały odlewane wykonane są w ogromnej większości z żeliwa sferoidalnego, mającego dobre własności wytrzymałościowe i dużą odporność na zmęczenie materiału Wały te mają również lepsze własności tłumienia drgań skrętnych wału.

3. Budowa katalizatora 3-funkcyjnego.

< rysunek>

Najczęściej stosowane są nośniki ceramiczne. Są one tańsze niż stalowe z blachy nierdzewnej a trwalsze i mają mniejsze opory przepływu nit kulkowe.

4. Zadania układu podającego paliwo w silnikach ZS.

Podstawowym zadaniem układu podającego paliwo w silnikach ZS jest podawanie odpowiednio czystego paliwa do układu wtryskowego w każdych warunkach eksploatacji silnika. Ujmując to bardziej szczegółowo układ podający paliwo musi spełniać następujące zadania:

• utrzym. stałego ciśnienia paliwa na wej. do ukł. wtryskowego

• zatrzymanie zanieczyszczeń i wody zawartej w paliwie

• usunięcie powietrza z paliwa i z systemu zasilania

• wyrównanie temperatury między sekcjami i chłodzenie głowicy zespołu wtryskowego

Zestaw: 3.

1. Wyprowadzenie równania na moc silnika.

Praca wykonana podczas jednego obiegu w jednym cylindrze silnika:

L_i = p_i ⋅ V_s lub L_t = p_t ⋅ V_s

P_i - ciśnienie indykowane [Pa]

V_s - [m³]

Moc dla jednego cylindra jest równa ilorazowi pracy obiegu i czasu jego trwania.

Jeżeli prędkość obrotowa wynosi n [obr/s], to czas jednego obiegu wynosi:

Uwzględniając powyższe równania oraz objętość skokową V_ss całego silnika otrzymamy równanie mocy silnika

N_e - równanie mocy silnika określa jego średnią moc w ustalonych warunkach pracy.

Dla jednostek: p_e [Mpa], V_ss [dm³], n [obr/min]:

-dla silników czterosuwowych

-dla silników dwusuwowych

2. Technologia wykonania główki korbowodu - materiały i sposób osadzenia panewki

W główce korbowodu (przy sworzniu pływającym) umieszcza się panewki łożysk ślizgowych. Wykonane są one jako tulejki lite (rzadko dzielone) zwykle z brązu fosforowego B101. W nowoczesnych rozwiązaniach tulejki z taśmy bimetalowej (zwijane). Tulejka taka składa się ze stalowej powłoki zewnętrznej pokrytej od środka cienką warstwą stopu łożyskowego. Grubość ścianek z taśmy ok. 0,03 średnicy sworznia (nie mniej niż 1mm) - prowadzi do zmniejszenia wymiarów główki (lżejszy korbowód, korzystniejszy rozkład masy). W silnikach z natryskiem oleju na denko tłoka w główce stosuje się dwie tulejki nie stykające się ze sobą - szczelina między nimi w środku główki służy jako kanał oleju. W celu ułatwienia wciskania w główkę tulejki pokrywa się często warstwą cyny (1 do 2mm).

3. Co to jest Eurotest i od kiedy obowiązuje.

Eurotest jest to metoda badań emisji CO, HC, NOx podczas jazdy według cyklu miejskiego ECE. R15 + EUDC. Przy czym pierwszą część testu ECE R15) - cykl miejski a EUDC (EXTRA URBAN) cykl pozamiejski, w którym maksymalna prędkość jazdy to 120[km/h]. EUROTEST obowiązuje od 1991 roku, kiedy to dodano do ECE R15 drugą część EUDC.

EUE R12 (URBAN) - droga (4,05 km), czas (780s 4x195), V_max (50km/h), V_śr (18,7km/h)

EUDC (EXTRA URBAN) - droga (6,96 km), czas (400s), V_max (120km/h), V_śr (62,6km/h, 59,3km/h)

4. Cechy optymalnego układu podającego paliwo silnika ZS.

Optymalny układ podający paliwo w silniku ZS powinien utrzymywać stałe ciśnienie paliwa na wejściu do pompy wtryskowej, zatrzymywać zanieczyszczenia i wodą w paliwie, usuwa powietrze z systemu zasilania, wyrównywać temperatury między sekcjami i zapewniać chłodzenie głowicy zespołu wtryskowego.

Z podanych wyżej powodów układy podające ocenia się wg następujących kryteriów:

- zdolność i czas doprowadzenie paliwa do pompy wtryskowej silnika w określonym przedziale temperatur otoczenia,

- efektywność zatrzymywania zanieczyszczeń mechanicznych i wody,

- skłonność układu do zapowietrzania się oraz zdolności do odpowietrzani się,

- stopień złożoności obsługi i częstotliwości wymaganych czynności obsługowych

Zestaw: 4.

1. Definicja momentu obrotowego silnika, wzór.

Moment obrotowy silnika jest to średnia wartość momentu obrotowego działającego w ciągu całego obiegu, przenoszonego z wału korbowego silnika do odbiornika Znając moc użyteczną i prędkość obrotów silnika wyznaczamy średnią, użyteczny moment obrotowy z zależności:

Moment obrotowy jest ważnym wskaźnikiem pracy silnika trakcyjnego. Charakter przebiegu funkcji momentu obrotowego i średniego ciśnienia użytecznego jest taki sam:

Wobec tego ze dla danego silnika objętość skokowa i liczba suwów przypadających na jeden cykl są wielkościami ustalonymi, to widać, że charakter zmienności Mo i pe dla danego silnika jest taki sam.

2. Sposoby wykonywania ! mocowania pokrywy Stopy kordowodu:

Pokrywa stopy korowodu jest ustalona w stosunku do stopy. Przy prostym podziale stopy, wykonuje się to przy pomocy śrub korbowodu, których trzon w okolicy podziału stopy jest pasowany w otworze - umożliwia to ustalenie pokrywy we wszystkich kierunkach w stosunku do stopy. Przy skośnym podziale stopy elementem łączącym są śruby wkręcone w stopę, jednak ze względu na istnienie luzu zarówno w gwintach jak i w otworach względem stopy w tym przypadku pokrywę ustala się za pomocą połączenia ząbkowanego. Na powierzchniach podziału stopy wykonuje się metodą przeciągania zarówno na stopie jak i na pokrywie wiele ząbków w kierunku zgodnym z osią czopa korbowodowego. Ząbki wykonuje się w ten sposób, aby były przesunięte w jednej części o .... podziałki, co zapewnia właściwe wzajemne -połączenie po zamontowaniu ..... zdolność takiego połączenia do przenoszenia składowych poprzecznych - częściowe odciążenie śrub od obciążeń zginających. Innym sposobem jest ustalenie pokrywy za pomocą rowków i występów wykonanych na pokrywie i na stopie. Spotyka się również rozwiązanie w których oba występy są wykonane na jednej części a oba rowki na. drugiej.

3. Metody zmniejszania toksyczności spalin w silnikach ZS.

Metody te można podzielić na:

- efektywne - poza osiągnięciem zamierzonego celu nie obniżają wskaźników pracy silnika,

- pasywne - osiągnięcie zamierzonego celu kosztem pogorszenia wskaźników pracy silnika. Z punktu widzenia rozwiązań technicznych:

- wprowadzenie optymalnej regulacji,

- wprowadzenie zmian konstrukcyjnych,

- stosowanie specjalnych dodatków do paliwa,

- wprowadzenie systemy dwupaliwowego (jako drugie gaz),

Zabiegi konstrukcyjne: drobne zmiany konstrukcyjne nie naruszające zasadniczej koncepcji silnika (zmniejszenie epsilon, doładowanie powietrza na wlocie, recyrkulacja spalin, zmienne fazy rozrządu, zmiany systemu spalania, przejście na zasilanie dwupaliwowe, zastosowanie elektronicznego sterowania i nowoczesnej aparatury paliwowej.

4. Budowa układu podającego paliwo w silnikach ZS.

Układ podający paliwo w silnikach ZS zbudowany jest z następujących części i zespołów: pompy zasilającej (zwykle tłoczkowej), filtrów paliwa (wstępne, zgrubne, główne - dokładnego oczyszczanie), zbiornika paliwa, zaworu przelewowego, przewodów zasilających.

Zestaw: 5.

1. Definicja średniego ciśnienia Indykowanego i efektywnego - wartości.

Średnim ciśnieniem indykowanym nazywamy iloraz pacy indykowanej L i objętości skokowej V_s. (1)

(1),
(2),
(3),
(4),

Sens fizyczny ciśnienia p; jest to takie niezmienne ciśnienie, działające podczas całego suwu rozprężania w wyniku którego zostaje wykonana praca równa pracy indykowanej. Inaczej, jest to średnie całkowe ciśnienie jednego obiegu. (2)

W związku z tym, że kolejne obiegi pracy silnika nie są identyczne podana definicja choć scisła traci sens użytkowy, gdyż interesuje nas wartość średnia dla pewnego, skończonego przedziału czasu, a więc (3)

W samochodach stosowane są silniki wielocylindrowe, więc V_ss = i V_s

W silniku wielocylindrowym obiegi pracy w poszczególnych cylindrach nie są idealne. Rozszerzając pojęcie średniego ciśnienia indykowanego na cały silnik otrzymuje się (4)

x - nr kolejnego obiegu pracy w rozpatrywanym przedziale czasu,

y - nr cylindra

Część wytworzonej w cylindrach pracy indykowanej zostaje zużyta na pokonanie oporów mechanicznych, jest nazywana stratą oporów mechanicznych Pozostała część nazywana jest pracą użyteczną Le, może być wykorzystywana np. do napędzania samochodu.

L_e=L_i - L_m dzieląc przez Vs lub Vss:

Średnie wartości: ZI osobowy: 0,6 -1,4; cięzarowe: 0,6 -1,0; motocykle: 0,4

2. Technologia wykonania korbowodu - materiały.

Na korbowody silników mniej obciążonych stosuje się przeważnie stale węglowe 35, 40 lub 45 ulepszone cieplnie do Rm = 700 — 800 Mpa lub żeliwo ciągliwe niekiedy modyfikowane magnezem w silnikach bardzo wysilonych stosuje się stale niskostopowe 40H lub 36HNM ulepszone cieplnie do Rm = 1000 — 1100 Mpa lub stale stopowe o strukturze ferrytyczno-perlitycznej (manganowe, chromowo-niklowe).

Korbowody kute odkuwa się przewaznie z foremnika - łącznie trzon z pokrywą albo dwa trzony jako jedną odkuwkę zaś jako drugą - dwie pokrywy. Kucie w dwóch fazach odkuwki korbowodu ZS oraz bardzo wysilonych ZI poddaje się zwykle kulowaniu po uprzednim szlifowaniu.

Korbowody odlewane - przede wszystkim w ZC Zaletami są mniejsze koszty wytwarzania oraz mniejsza wra2liwość 2eliwa na działanie karby Stosowane technologie przewidują mały naddatek materiału na obróbkę wykańczającą co znacznie obniża koszty produkcji. Korbowody pod wzgl. Średnicy otworów oraz mas główki i stopy dzieli sil na grupy selekcyjne. W celu zmieszczenia sil w odpowiedniej grupie selekcyjnej na główce i w pokrywie przewidziane są nadlewy do redukcji odpowiedniej ilości masy.

3. Kształt i technologia wykonania dźwigienek zaworowych.

Obecnie stosuje się dźwigienki jedno i dwu ramienne, a tak2e dźwigienki widełkowe - ka2da z nich otwiera równocześnie 2 zawory. Kształt dźwigienki powinien być taki, aby przy odpowiedniej wytrzymałości, miała możliwie mały moment bezwładności. Zwykle przekrój teowy o kształcie łatwym do odkucia Koniec naciskający stopkę trzonka, zawory zwykle w formie bieguna o powierzchni walcowej. Przy nataczaniu bieguna na stopko występuje poślizg, więc biegun musi być odpowiednio utwardzony, odpowiednio ustawiony i oś dźwigienki przesunięta poniżej położenia czoła trzonka zamkniętego zaworu - przesunięcie zwykle wynosi ok hmax/3. Promieni bieguna dźwigienki zwykle ok hmax. Środek promienia powinien być tak położony by punkt sztywności bieguna dźwigienki przy otwieraniu zaworu przesunął się symetrycznie względem środka zaworu. Dźwignie odkuwa się ze stali 45, 55 lub odlewa z żeliwa sferoidalnego (czasem odbielanego np. BMW). Spotyka się dźwigienki odlewane ze staliwa metodą wytopionego modelu oraz lekkie dźwignie wytłoczone z blachy niskostopowej stali lub ze stopów lekkich z wtopioną stopką z wysokowytrzymałej stali o niskim ni, Aby zwiększyć twardość i wytrzymałość stosuje się odbilanie, hartowanie i azotowanie. W dźwigienkach stalowych dwuramiennych wprasowywuje się czysto tuleje łożyskowe z żeliwa lub brązu.

4. Metody skrócenia nieefektywnego okresu pracy katalizatora 3-funkcyjnego (silnik zimny).

Przy zimnym silniku nie następuje oczyszczania spalin. Dlatego też dąży się do jak najszybszego rozgrzania katalizatora do temp. pracy. Prowadzą do tego następujące metody:

• izolacja przewodów wydechowych - odcinek silnik-katalizator,

• elektryczne podgrzanie katalizatora 0 związane ze znacznymi wydatkami energii elektrycznej ok. 44[W] dla średniego silnika sam. osobowego, nie stosuje się jako pojedynczego rozwiązania,

• układ z katalizatorem rozruchowym - mały katalizator o nośniku metalowym umieszczonym zaraz za kołnierzem wydechowym. Ma on mniejszą przepustowość odp. dla rozruchu i biegu jałowego. Szybkie rozgrzanie podgrzewaczem elektrycznym i małe zużycie energii. Ze wzgl. na małą przepustowość katalizator rozruchowy musi być zbocznikowany aby umożliwić pracę katalizatora głównego.

Zestaw: 6.

1. średnie jednostkowe zużycie paliwa przez silnik - wartości.

Jednostkowe zużycie paliwa ge jest to godzinowe zuzycie paliwa na jednostkę mocy rozwijanej przez silnik, a jego związek ze sprawnością efektywną wyra2a. się wzorem:

Ogólnie można stwierdzić, że silniki mniejsze mają w tych samych warunkach przy podobnych rozwiązaniach konstrukcyjnych mniejszą sprawność, a więc większe ge.

ZI: 2,2 — 3,0[dm³] g_emin=235 —250 [g/kwh]

ZI: — 1,2[dm³] g_emin=265 —290 [g/kwh]

ZS: 2,5 — 3,0[dm³] g_emin=230 —260 [g/kwh]

Stosowanie ge jako wielkości porównawczej silników może być powodem nieporozumienia, ponieważ paliwa ró2nią się między sobą wartościami opałowymi. Aby uniknąć nieporozumienia lepiej posługiwać się sprawnością ogólną (efektywną) silnika

2. Budowa korbowodu i wskaźnik lambda.

Korbowód jest łącznikiem przenoszącym siłę wywieraną na tłok przez ciśnienie gazów, ze sworznia tłokowego na wał korbowy. Poza tym korbowód przenosi siły wynikające z bezwładności elementów ukł. korbowego. Korbowód składa się z główki korbowodu, łba, trzonu, tulejki główki korbowodu, pokrywy, śruby. Dł. korbowodu tj. odległość między osiami otworów na sworzeń tłokowy. na panewkę czopa korbowego wału wynika z kompromisu konstrukcyjnego. Krótszy korbowód pozwala na wykonanie silnika nizszego a więc i lżejszego, dłuższy natomiast powoduje mniejsze naciski tłoka na cylinder. Wskaźnik długości korowodu X wyraża stosunek promienia korby wału korbowego R do długości korbowodu L i im jest niższy to tym dłuższy jest korbowód

Wskaźnik lambda dla silników ZI przyjmuje wartość 0.20 - 0.32 a dla ZS 0.27 - 0.4. Większa wartość dla ZS wynika z większego stopnia sprężania w najnowszych konstrukcjach zaczyna się dążyć do zwiększenia długości korbowodu kosztem zmniejszenia wys. główki tłoka, przy zachowanej wysokości kadłuba.

3. Charakterystyka ogólna silnika.

4. Rodzaje filtrów paliwowych i budowa filtra wstępnego.

We współczesnych układach zasilania silników stosuje się trzy rodzaje filtrów: - wstępne zwykle siatkowe, umieszczone na kolcu wylotowym ze zbiorników,

- zgrubnego oczyszczania położone najczęściej miedzy zbiornikiem a pompą zasilającą lub przy pompie,

- dokładnego oczyszczania (główne) umieszczone za pompą zasilającą a przed pompą wtryskową. Coraz częściej stosuje się filtry wielofunkcyjne spełniające rolę wszystkich trzech filtrów.

Filtry wstępne - wykonuje się w formie króćca wkręconego w dno odstojnika. zbiornika paliwa elementem filtrującym jest siatka metalowa o oczkach ok 0.25mm (nie zapewniają one oddzielenia wody i małych cząstek mechanicznych).

Zestaw: 7.

1. Średnie jednostkowe zużycie paliwa przez pojazd - wartości jednostkowe.

W sposób zadawalający w danej klasie zu2ycie paliwa przez samochód można ocenić za pomocą G_p - średniego zuzycia paliwa na 100 km. Międzynarodowa norma ECE ustala jednolitą metodę, aby w wyniku pomiarów zużycia paliwa otrzymywać wartości powtarzalne i porównywalne. Podawane w katalogach średnie zużycie paliwa jest to średnia arytmetyczna z trzech pomiarów: zużycie paliwa przy prędkościach stałych 90 - 120 km oraz cyklu zmiennych prędkości i obciążeń (cykl miejski). Przy pomiarze zużycia paliwa samochód osobowy jest obciążony połową obciążenia dopuszczalnego. Z kolei odniesienie tego zuzycia do masy całkowitej samochodu pozwala otrzymać wskaźnik jednostkowego zużycia paliwa przez samochód gr

Wskaźnik ten mówi jakim kosztem wyrażonym objętością zużytego paliwa samochód przemieszcza 1 M_g masy na odległość 100 km drogi. W zasadzie w miejsce masy całkowitej powinna być podstawiona wielkość pomniejszona o połowę obciążenia dopuszczalnego ale w celu obniżenia wpływu na zużycie paliwa z zasadzie nie przewozowego, a manewrowego cyklu miejskiego, przyjęto do obliczeń masę całkowitą. Dzięki temu można z mniejszym błędem porównywać samochody osobowe z innymi środkami transportu, dla których podawane jest przewozowe zużycie paliwa

Wartości dla samochodów osobowych: 2.903 do 7.450.

2. Selekcja tłoków i sworzni tlokowych.

Selekcja tłoków jest przeprowadzana na, średnicy zewnętrznej częsci prowadzącej i na średnicy otworu pod sworzeń tłokowy w wielu przypadkach stosuje się także selekcję masy tłoków, gdy nie można otrzymać dopuszczalnej różnicy masy poszczególnych tłoków, nawet przy wykorzystaniu obróbki dodatkowych nadlewów, przeznaczonych do regulaćji masy. Dopuszczalna ró2nica masy poszczególnych tłoków silników ZI wynosi 2.5 - 59, a do dużych samochodów do 159.

W ZS istotną sprawą jest zachowane jak największej odległości między głowicą silnika i jego tłokami EMP. Ta nominalna odległość na zimno powinna wynosić ok 1% skoku tłoka Średnice zewnętrzne sworzni wykonuje się przeważnie w tolerancji h4 i dzieli się na dwie grupy selekcyjne. Selekcje te zapewniają rozrzut tolerancji w poszczególnych grupach 2 - 4 mikrometry. Grupy te oznacza się tym samym kolorem co odpowiadające im otwory w ..... tłoka Niektóre firmy wykonują sworznie tłokowe w tolerancji h5 i dzielą je na trzy grupy selekcyjne. W silnikach ZS ze wzgl. na koszty związane z zastosowaniem większej liczby grup selekcyjnych, często nie wprowadza się selekcji zarówno średnicy sworznia tłokowego ja i otworu na ten sworzeń.

3. Odmiany charakterystyk prędkościowych współczesnych silników samochodowych.

Charakterystyka prędkościowa zewnętrzna jest to charakterystyka parametrów takich jak N, M, ge w funkcji prędkości obrotowej dla max otwarcia organów sterujących systemu zasilania We współczesnych silnikach wyróżnia się tezy rodzaje charakterystyk prędkościowych zewnętrznych

<wykres>

typowe dla ZI i ZS o dużej elastyczności pracy. Przebieg Mo preferuje pracę przy niskich n, praca ekonomiczna i cicha Dobre rozpędzanie na wszystkich biegach przy niskiej prędkości obrotowej.

4. Charakterystyka filtrów wielofunkcyjnych.

Firana Frem C. o. opracowała filtr trzyfunkcyjny, który:

- oddziela wolną i zemulgowaną wodę na dwu stopniach: pierwszy w powierzchni filtracyjnej i drugi na siatce nylonowej z powłoką krzemoorganiczną zatrzymującą drobne krople wody, które przeszły stopień pierwszy,

- zatrzymuje cząstki stałe (bibuła filtracyjna),

- podgrzewa paliwo umozliwiając rozruch w niskich temp. (podgrzewacz półprzewodnikowy z tytanianem baru).

Urządzenie ma wbudowaną ręczną pompkę do odpowietrzania, mozna je wyposażyć we wskaźnik poziomu wody.

Tendencje rozwojowe:

- umozliwienie zatrzymywania zemulgowanej wody na bibule filtrującej (koalescenty i element filtrujący nasączony substancjami smolistymi)

- zwiększenie powierzchni filtrującej bez zwiększania gabarytów filtra.

Zestaw: 8.

1. Stopień sprężania i jego wpływ na sprawność i straty mechaniczne.

Stosunek objętości maksymalnej do minimalnej komory spalania nazywamy stopniem spręzania E

Objętość V_min, czyli objętość przestrzeni spręzania jest określona zaleznością:

Przeciętne wartości stopni sprężania stosowanych w silnikach samochodowych i ciągnikach wynoszą: ZIE=7,5 —10,5

ZS z wtryskiem bezpośrednim E=16 —18

ZS z wtryskiem pośrednim E--18 — 24

Jedną z grup strat oporów mechanicznych są straty tarcia tłoka i pierścieni o gładź cylindrową oraz czopów głównych i korbowych w łożyskach Straty te są zależne głównie od prędkości obrotowej silnika, oraz w mniejszym stopniu od jego obciążenia Potwierdzenie tych danych można wyrazić na rys., który przedstawia zmiany średniego ciśnienia tarcia w funkcji prędkości obrotowej na różnych E i Pmax Z wykresu widać, że począwszy od pewnej prędkości obrotowej zmiany pt w zależności od E lub pmax są nieznaczne. Spływ ciśnienia max jest stosunkowo duży przy małej prędkości obrotowej silnika

2. Technologia wykonania plerścieni tłokowych

Pierścienie tłokowe wykonuje się zwykle w postaci odlewów indywidualnych (odlewach zbiorowo w formie tzw. choinek), co zapewnia ich drobnoziarnistą strukturę. Niektóre firmy zachowały stosowaną od dawna technologię wykonywania pierścieni z tulei odlewanych odśrodkowo. Wykonanie pierścieni musi zapewniać im odp. sprężystość - uzyskuje się to dzięki ich rozcięciu Aby spełnić warunek równomiernego nacisku na tuleję ze względu na rozcięcie pierścień nie może być okrągły. Prawicowy kształt pierścienia Żeliwnego w stanie swobodnym utyskuje się przez odp. zdeformowanie pierścienia okrągłego i poddanie go w tym stanie obróbce cieplnej. Podobny efekt mo2na uzyskać przez toczenie. Dla zabezpieczenia pierścieni wykonuje się specjalne powłoki ochronne (chromowanie elektrolityczne warstwą molibdenu, plazmowe pokrywanie węglikami chromu i molibdenu, żelazowanie, warstwa cyny lub kadmu, fosforyzację lub plazmowe pokrycie ceramiczne, równiez azotowanie.

3. Charakterystyka prędkościowa silnika samochodowego.

Jest to przebieg zmian parametrów eksploatacyjnych silnika {moc, moment obrotowy) w funkcji prędkości obrotowej. Jeżeli charakterystyka ta określa parametry dla maksymalnego otwarcia organów sterujących ukł. zasilania to jest charakterystyka prędkościowa zewnętrzna Typowe charakterystyki prędkościowe współczesnych silników:

<3 wykresiki>

4. Rodzaje podgrzewaczy paliwa - podgrzewacze typu PTC.

Do najczęściej stosowanych podgrzewaczy zaliczamy podgrzewacze pobierające energię ze źródła niezależnego od ciepła wydzielanego przez silnik:

- wykorzystujące ciepło kolektora wydechu,

- wykorzystujące ciepło cieczy chłodzącej silnik

Jednym ze stosowanych rodzajów w podgrzewaczy są podgrzewacze wyposażone w przewodnikowa elementy grzejne. Charakter temperaturowej zależności rezystancji pozwala utrzymać stała temperaturę paliwa na wyjściu podgrzewacza Obecnie jednak coraz częściej stosuje się podgrzewacze typu PTC, który umieszczony często w filtrze wykonany jest na bazie ceramicznego termorezystora z tzw. dodatnim współczynnikiem temp., którego oporność przy określonej temperaturze zmienia się skokowo. Jest to przykład podgrzewacza objętościowego. Dla sam. podgrzewaczy paliwa przyjmuje się materiał tertmorezystora z temp. t_x 60—180°C. Najczęściej jest nim tytanian baru, którego rezystancja skacze w temp. anomalnej od 3 do 1000Ω. Podgrzewacze te ze względu na znacznie większą zdolność samoregulacji temp, paliwa-znalazły zastosowanie w USA i Europie Zach. dzięki wys. efektywności działania, braku wrażliwości na zmianę napięcia i samoczynnej regulacji temp. paliwa w wąskim przedziale.

Zestaw: 9.

1.Obigi teoretyczne silnika ZI.

2: Sposoby osadzania sworznia tłoka - materiały.

Sworzeń tłoka osadzony jest zwykle w sposób pływający (obrotowy w główce, piastach i zabezpieczony segerami przed przesunięciem) lub jest zaciskany w główce korbowodu (niektóre ZI w główce korbowodu stosuje się tulejki brązowe (B 101 lub B1010) lub z taśmy bimetalowej. Również w piastach tłoka (zwłaszcza w silnikach wysokowysilonych) stosuje się tulejki brązowe. Zarówno w ZI jak i w ZS stosuje się dezaksację sworznia (przesunięcie osi sworznia wzgl. osi tłoka - w celu poprawy warunków pracy tłoka. Materiały to zwykle stale 16HG oraz 15HGN. Stosuje się również stal 45 i 38HA do hartowania prądami wysokiej częstotliwości, sporadycznie stal do azotowania

3. Budowa współczesnych cichobieżnych wentylatorów układu chłodzenia.

Wentylator służy do wymuszania intensywnego przepływu powietrza przez chłodnicę. Cieczowych ukł. chłodzenia stosuje przeważnie wentylatory osiowe umieszczone za chłodnicą. Wentylator taki zasysa powietrze znajdujące się przed chłodnicą i tłoczy je za siebie zmuszając je do przepływu przez rdzeń chłodnicy w silniku. Zale2nie od wymaganego wydatku stosuje się wentylatory o liczbie łopat vvirnika 4 — 8 (12). W celu zwiększenia intensywności pr.~epłyvw wentylatory często są zabudowane odp. tunelu przechodzącym w stronę chłodnicy w krótki dyfuzor. W sam. osobowych z mniejszą jednostką napędową zwykle wentylator umieszczony jest w pierścieniu ukierunkowującym przepływ powietrza bez dyfuzora W sam. ciężarowych i osobowych, w których przez chłodnicę nie przepływa pełny strumień powietrza wywołany ruchem sam. stosowanie osłony wentylatora jest konieczne. W celu ograniczenia do min. hałaśliwości pracy wentylatora, zależnej głównie od częstotliwości jego drgali łopatek ogranicza się zwykle prędkość obwodową łopatek do 80 - 100 mln a w celu obniżenia szczytowych wartości hałasu wytwarzanego tymi drganiami, stosuje się zróżnicowaną podziałkę położenia łopatek Wentylatory mają większą sprawność pracy i mniej hałasują gdy szczelina między końcem łopatek a pierścieniem kier. jest minimalna. Gdy są dokładnie wykonane wentylatory z aluminium lub tworzyw sztucznych a nie z blachy.

4. Zadanie pompy zasilającej - PZ pompowtryskiwaczaa typu Cummins.

Przepływ paliwa w ukł. podającym zapewniają mechanicznie lub elektrycznie napędzane pompy zasilające (podające) najczęściej typu tłoczkowego, łopatkowego lub zębatego w przypadku napędu mech pompy te są umieszczone na rzędowej pompie wtryskowej na wysokości wałka krzywkowego. W systemach zasilania z rozdzielaczową pompą wtryskową pompy podające zabudowane są wewnątrz tej pompy. Ciśnienie podawanego przez nie paliwa zawierają się w granicach 2 - 4 barów. W przypadku stosowania pompowtryskiwaczy podających paliwo pod bardzo wysokim ciśnieniem wymagania w stosunku do pomp zasilających znacznie wzrastają. Szczególnie w przypadku rozwiązania pompowtryskiwaczy typu Cummins sterowanych hydraulicznie (ciśnieniowo). Pompa paliwa poza zasilaniem paliwem o znacznie podwyższonym ciśnieniu (9 -20 bar) przyjmuje wiele dodatkowych zadań, z których najważniejsze to regulacja ciśnienia paliwa w funkcji:

• prędkości obrotowej i stopnia otwarcia przepustnicy

• stopnia napełnienia silnika - zawór HFC.

Dodatkowe zadania to filtracja paliwa z cząstek metalu i innych zanieczyszczeń, tłumienie pulsacji ciśnienia, odpowietrzanie paliwa

Zestaw: 10.

1. Obiegi teoretyczne silnika ZS.

Obieg Diesla - jest teoretycznym obiegiem porównawczym dla ZS z wtryskiem paliwa za pomocą sprężonego powietrza W tym celu ciepło dostarczone jest izobarycznie i odprowadzane izochorycznie. Sprężanie i rozprężanie przebiegają adiabatycznie.

Obieg Sabathe-Stellingera - jest najbardziej zbliżonym cyklem do rzeczywistych obiegów współczesnych szybkoobrotowych silników tłokowych gdyz przy dużej liczbie obrotów w silniku o zapłonie iskrowym skończony czas wywiązywania ciepła jest bardzo widoczny, takie wykres indykowany b. odbiega od izochorycznego spalania Obiegu Otta Obieg Sabaihe-Stellingers powstaje w wyniku eliminacji z obiegu ogólnego izobary FA W cyklu tym wsp.
w wyniku czego otrzymujemy następującą postać wzoru na sprawność:

2. Materiały na pierścienie tłoka.

Odpowiedni dobór materiałów jest bardzo istotny nie tylko na wymagania stawiane pierścieniom, ale tez ze względu na szczególny charakter współpracy pierścieni z gładzią cylindrową.

Rzadziej do odlewania pierścieni stosuje się żeliwo ciągliwe. Równiez wazne jak materiał i konstrukcja pierścieni jest pokrycie jego powierzchni roboczej. Ma ono wpływ nie tylko na ich zużycie, ale również na zużycie oleju smarnego i toksyczność silnika Wykonujemy warstwy ochronne.

3. Hydrostatyczny napęd wentylatorów układu chłodzenia.

W duzych silnikach sam ciężarowych ze względu na znaczny pobór mocy przez wentylator i ograniczone możliwości innych rozwiązań stosuje się hydrostatyczny napęd wentylatora Jest to rozwiązanie nowoczesne, dające duzą elastyczność regulacji i rozmieszczenie względem silnika. Napęd hydrostatyczny polega na zastosowaniu silnika hydrostatycznego napędzanego strumieniem oleju doprowadzonego pod ciśnieniem z pompy olejowej napędzanej silnikiem. W zależności od sposobu regulacji silnika napędzającego układ dzielimy na:

• z pompą nie regulowaną: regulacja przerywana (zawór obejściowy),

• z pompą o regulowanym wydatku tłoczenia

Ukł. z pompą nieregulowana są tańsze ale przy wentylatorach pobierających 1—20 [kW] mocy dają większe straty.

4. Zadania i rodzaje układów wtryskowych silników ZS.

Zadaniem ukł. wtryskowego silnika ZS jest kształtowanie przebiegu wtrysku paliwa zapewniające optymalny przebieg procesu spalania w komorze silnika (zapewnienie odp. ciśnienia wtrysku, właściwej dawki paliwa, odp. rozpoczęcie i zakończenie wtrysku) oraz dostosowanie kształtu strugi do kształtu ukł. wtryskowych silnika ZS

Rodzaje ukł. wtryskowych silników ZS:

- z rozdzielaczową pompą wtryskową,
- z rzędową pompą wtryskową,

- z pompami wtryskowymi od obcego napędu,
- z pompowtryskiwaczami.

Zestaw: 11.

1. Obiegi teoretyczne silnika o przedłużonym rozprężaniu.

Silnik o przedłużonym rozprężaniu miał być konkurencją dla silnika turbospalinowego. Było to rozwiązanie raczej chybione i szybko zrezygnowano z prac nad tym rodzajem silnika. Jego obieg półteoretyczny przedstawiono na rysunku:

<wykres>

2. Rodzaje pierścieni tłokowych - kształty pierścieni zgarniających.

W silnikach współczesnych stosuje się dwa rodzaje pierścieni: uszczelniające (zwykle 2), zgarniające

Pierścienie zgarniające można podzielić na dwie grupy pod wzgl, konstrukcji: dwuelementowe, trzyelementowe

3. Rodzaje nepędu wentylatora układu chłodzenia.

Wentylator jest zwykle zamocowany na. wałku pompy cieczy chłodzącej i napędzany za pomocą jej koła pasowego lub coraz częściej ma oddzielny napęd za pomocą silnika elektrycznego. Napęd wentylatora bezpośrednio paskiem od silnika nie jest juz praktycznie od dawna wykorzystywany ze względu na niską sprawność układu. Obecnie stosuje się czasowe wyłączniki pracy wentylatora sterowane czujnikami temp. cieczy chłodzącej lub termicznymi wyłącznikami, przez sprzęgło elektromagnetyczne.

Wentylator napędzany silnikiem elektrycznym włączany i wyłączany włącznikiem termicznym w obiegu cieczy chłodzącej ma tę zaletę, że można go umieścić w dowolnym miejscu komory. W duzych silnikach sam. ciężarowych, gdzie wentylator ma znaczny pobór mocy i ze wzgl. na ograniczone możliwości przedst. rozwiązanie stosuje się napęd hydrostatyczny wentylatora Jest to w porównaniu do poprzednich rozwiązań bardzo nowoczesne z uwagi na. elastyczność regulacji i rozmieszczenie względem silnika Napęd hydrostatyczny polega na zastosowaniu silnika hydrostatycznego napędzanego strumieniem oleju doprowadzonego pod ciśnieniem z pompy olejowej napędzanej silnikiem.

Współczesne silniki samochodowe wykorzystują następujące układy napędu wentylatorów: a) zamocowane na wałku pompy cieczy chłodzącej i napęd za pomocą jej koła pasowego, b) oddzielny napęd za pomocą silnika elektrycznego,

c) bezpośrednio paskiem od silnika, d) rozwiązanie od którego się odchodzi od dawna ze wzgl. na niską sprawność układu, e) napęd hydrostatyczny (duże silniki, gdzie występuje duży pobór mocy przez wentylator).

4. Charakterystyka układów wtryskowych psilników ZS pod względem objętości szkodliwej.

Pod względem objętości szkodliwej z uwagi na znaczną długość przewodów wtryskowych równorzędne są rozwiązania z rozdzielaczową pompą wtryskową i z rzędową pompą wtryskową. Znacznie mniejszą objętość szkodliwą mają układy z pompą wtryskową od obcego napędu, gdzie przewody wtryskowe są znacznie krótsze (100 - 200mm). Najlepiej pod tym względem prezentują się ukł. z pompowtryskiwaczami; gdzie ze wzgl. na niewystępowanie przewodów wtryskowych objętości szkodliwa jest znikoma

Zestaw: 12.

1. Obiegi teoretyczne silnika turbospalinowego.

<wykresy 2>

2. Pierścienie tokowe - zadania I sposób osadzania I pracy.

Zadaniem pierścieni tłokowych jest uszczelnienie tłoka w cylindrze, ułatwienie odpływu ciepła z tłoka oraz rozprowadzenie i zgarnięcie nadmiaru oleju z gładzi cylindra. Najczęściej 3 pierścienie uszczelniają tłok w cylindrze w sposób labiryntowy. Każdy z pierścieni przylega zewnętrzną powierzchnią cylindryczną do gładzi tulei cylindra z odpowiednią siłą wywierając na nią odpowiedni nacisk, zaś górną i dolną powierzchnią czołową jest osadzony suwliwie z odpowiednim pasowaniem w rowku tłoka w stosunku do którego może się przesuwać. Gładź cylindra i tłok są smarowane olejem rozbryzgiwanym z łożyska korbowego oraz mgłą olejową zapełniającą skrzynię korbową. Duże ilości oleju osadzają się na gładzi cylindra blisko dolnej krawędzi, zaś główne partie, omywane gaza ni spalinowymi nie są wcale zroszone, trzeba rozprowadzić olej po całej gładzi. Zadanie to spełniają wszystkie pierścienie, które działają jak mini pompy. Nie można jednak dopuścić aby olej dostał się w większych ilościach do komory spalania Do tego celu służą pierścienie zgarniające umieszczone w tłoku pod pierścieniem uszczelniającym. Odpowiedni docisk pierścienia do gładzi cylindra uzyskuje się dzięki odpowiednio wysokiej sprężystości pierścienia Górny pierścień pracuje w bardzo trudnych warunkach, narażony jest na działanie dużego ciśnienia i wysokich temperatur spalin.

Podstawowe wymagania stawiane pierścieniom to: - mały współczynnik tarcia, - duża odporność na ścieranie, - znaczna wytrzymałość termiczna

3. Układ powierzchni wymiany ciepła w chłodnicy powietrze-olej i olej-ciecz.

Układ powierzchni chłodzących chłodnic oleju różnią się diametralnie w zależności od rodzaju chłodnicy (cieczowa czy powietrzna). Wynika to z różnic wartości współczynnika przejmowania ciepła od ścianki metalowej przez różne czynniki. Współczynnik ten dla cieczy chłodzącej jest wyższy kilkakrotnie niż dla oleju a dla oleju kilkakrotnie wyższy niż dla powietrza. Dlatego też w chłodnicach cieczowych rozbudowuje się powierzchnie po stronie oleju natomiast w chłodnicach powietrznych po stronie powietrza.

4. Kierunek rozwoju układów wtryskowych silników ZS.

Rozwój układów wtryskowych przebiega równolegle w kilku kierunkach, najważniejsze to: - zwiększenie ciśnienia wtrysku (modyfikacja tłoczenia pomp), - uzyskiwanie wtrysku dwufazowego (modyfikacja tłoczenia), - zmniejszenie objętości szkodliwej (stosowanie pomp od obcego napadu i pompowtryskiwaczy), - optymalna regulacja wtrysku (układ sterowania elektronicznego).

Zestaw: 13.

1. Obieg teoretyczny silnika SterIinga.

<wykres>

2. Pokrycia płaszcza tłoka.

Przy pracy tłoka na zimno pod obciążeniem może dojść do uszkodzenia gładzi cylindrowej przez krawędzie tłoka, a także pogarszają się warunki pracy ściśniętych na małej wysokości pierścieni. Aby temu zapobiec opracowano wiele specjalnych pokryć powierzchni płaszcza tłoka, przyspieszających równocześnie dotarcie się pary tłok-cylinder przy minimalnym we współczesnych silnikach zużyciu oleju na smarowanie z modnymi ostatnio tulejami ze stopów aluminium z wytrawionymi i wygładzonymi przez honowanie kształtami doskonale współpracują tłoki żelazowane lub molibdenowane. Również popularne są pokrycia ołowiane i cynowe. Poprawia poślizg i wydłuża żywotność powierzchni roboczych grafitowanie powierzchni tłoka

3. Sposoby rozmieszczenia chłodnic w wysokoobciążonych silnikach samochodowych.

w duzych silnikach coraz częsciej ze względu na wysoką temp. chłodzenia stosuje się układy wymagające chłodnicy cieczy i kondensacji pary. W dużych silnikach samochodów ciężarowych o dużym stopniu wysilenia, gdzie ilość odprowadzonego ciepła jest znaczna, chłodnice cieczy chłodzącej są ustawione szeregowo lub równolegle wraz z chłodnicami par cieczy chłodzącej i powietrza doładowującego względem wentylatora powietrza

4. Rodzaje rozdzielaczowych pomp wtryskowych.

Pompy typu: DAY - DPA, DPC, EP/VA, EP/VE, NO, PRS, SILTO.

Zestaw: 14.

1. Zalety wady silnika Wankla.

Silnik Wankla jest jedyną wdrożoną do produkcji seryjnej konstrukcją silnika z wirującym tłokiem. Do jego zalet zaliczmy:

- prostą konstrukcję,- mała masa i niewielkie gabaryty,- możliwość uzyskania bardzo dużych mocy jednostkowych,- doskonałe wyrównoważenie,- cicha praca.

Pod względem organizacji pracy łączy zalety silnika dwu i czterosuwowego, a mianowicie:

- pracuje wg obiegu czterotaktowego, najracjonalniejszego z punktu widzenia wymiany ładunku i wykorzystywania ruchu tłoka przy rozprężaniu

- ma rozrząd bezzaworowy, jak większość takowych silników dwusuwówych.

- częstotliwość taktu pracy jednocylindrowego silnika w stosunku do prędkości obrotowej wału korbowego jest taka sama jak w jednocylindrowym silniku dwusuwowym

Do najistotniejszych wad tego silnika, zalicza się: - kłopoty ze szczelnością komory spalania

- kłopoty ze smarowaniem, - kłopoty z chłodzeniem

- duże zużycie paliwa,

- duża toksyczność spalin

W drugiej generacji silnika Wankla wystąpiło szereg trudności z których najpoważniejszą okazuje się uszczelnienie poszczególnych przestrzeni roboczych.

2. Materiały na wstawki i metody zwiększenia wytrzymałości powierzchni roboczych tłoka.

Zadaniem wstawek jest najczęściej kompensacja rozszerzalności termicznej i wzmocnienie powierzchni roboczych tłoka

Przeważnie wstawki to szkielet z włókien z ceramicznych kompozytów. Można nimi wzmacniać dolną powierzchnię tłoka, jednak z ekonomicznego punktu widzenia celowe jest wzmacnianie najbardziej odpowiedzialnych powierzchni: denka, korony i rowków pierścieni.

Wykonuje się je również ze specjalnej blachy stalowej, tzw inwarowej, pozwalającej zmniejszyć luz tłoka w tulei cylindrowej na zimno do 50-80 mikrometrów.

Kolejnym rodzajem wstawek, stosowanych szczególnie w tłokach silników ZS, są pierścienie z nirezitu z rowkiem pod pierwszy pierścień uszczelniający. Nirezit jest to wysokostopowe, odporne na korozję żeliwo austenityczne.

W celu zapobiegania uszkodzenia główki tłoka w czasie spalania detonacyjnego utwardza się koronę i pierwszy rowek tłoka warstwą niklu ( 10 do 20 mikrometrów).

Tłoki szybkoobrotowych silników ZS, wykonane ze stopów aluminium mają powierzchnię denka tłoka utwardzoną przez tzw. anodowanie.

W silnikach ZS w celu osłonięcia korony tłoka przed działaniem spalin stosuje się dezaksację sworznia tłokowego.

3. Rodzaje i budowa chłodnic cieczy chłodzącej.

Typowa chłodnica samochodowa składa się z rdzenia łączącego dwa zbiorniki cieczy - górny i dolny, rzadziej lewy i prawy, oraz z obejmy ze wspornikami do mocowania do ramy samochodu lub nadwozia Główna część chłodnicy - rdzeń spełnia zadanie wymiennika ciepła, a w nowoczesnych silnikach stosuje się dwa rodzaje chłodnic:

- rurkowo-płytkowe - mają rdzeń składający się z zespołu niezależnych rurek, nawet o przekroju płaskim, łączących w kilku rzędach zbiorniki chłodnicy. Wykonane z taśmy o grubości 0.15 do 0.20 mm rurki wlutowane są w uszczelniające je prostopadłe żebra o grubości 0.1 do 0.15 mm.

- rurkowo-taśmowe - stosuje się rurki w postaci szerokich i płaskich kieszeni usztywniających przylutowanymi do nich żebrami z taśmy falistej, ze specjalnymi - dla zwiększenia burzliwości.

4. Różnica w działaniu rozdzielaczowych pomp: DPA i VE

W pompie DPA elementami tłoczącymi są 2 przeciwbieżne tłoki poruszane dwoma popychaczami rolkowymi, a następnie rozdzielane przez rozdzielacze. Ciśnienie paliwa w rozdzielaczu jest na przemian wysokie (wtrysk) lub równe ciśnieniu przetłaczania (czas napełniania).

W pompie VE paliwo od pompy zasilającej przez filtr dokładnego oczyszczania płynie do pompy przetłaczającej. Następnie dostaje się do przestrzeni tłoczenia układu tłoczącego wyznaczonej tłokorozdzielaczem. Tłokorozdzielacz wykonuje ruch posuwisty (tłoczenie paliwa) i obrotowy (rozdzielenie paliwa). Ruch posuwisto-obrotowy jest wywołany obracaniem się tarczy skokowej z krzywkami czołowymi po rolkach. Tłokorozdzielacz działa w swej górnej części jak pompa wysokiego cisnienia a w dolnej jako urzadzenie sterujące napełnianiem paliwa.

Zestaw: 15.

1. Obiegi rzeczywiste zagęszczone - otwarte i zamknięte.

Obieg rzeczywisty zagęszczony jest wykresem pewnej określonej liczby cykli pracy silnika Cykle te są niepowtarzalne, w związku z tym, że w komorze spalania panują zmienne warunki, zmienny jest również skład mieszanki, a w dwusuwowych zdarza się również wypadanie cyklu.

Ponieważ ze względów konstrukcyjnych interesuje nas np. wartość średnia ciśnienia, a nie ciśnienie jednego cyklu na podstawie uśrednienia wartość z wykresu zagęszczonego wyznacza się środki obiegu cyklu pracy, jest to obieg otwarty

<2 wykresy>

2. Materiały na tłoki silników spalinowych.

W silnikach samochodowych stosuje się obecnie wyłącznie tłoki ze stopów aluminium. Stopy aluminium odznaczają się mniejszą wytrzymałością w wysokich temperaturach, większym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej, mniejszą odpornością na, ścieranie, mniejszą twardością, jednakże mała gęstość, bardzo dobra przewodnictwo cieplne decydują o ich powszechnym stosowaniu Obecnie do silników czterosuwowych stosuje się najczęściej tłoki ze stopu AK12 (Al, Si12 CuMgMi). Jest to eutektyczny stop aluminium z krzemem o znacznej zawartości krzemu (ok 12%) z tego względu ma on stosunkowo mały współczynnik rozszerzalności cieplnej. Do silników o większych obciązeniach cieplnych stosuje się stopy nadeutektyczne np. Ak20 o jeszcze większej zawartości krzemu (18 do 26%). Tłoki ze stopów aluminium odlewa się w kokilach

3. Rodzaje termostatów i zasada ich działania.

Działanie termostatu polega na ułatwianiu przepływu czynnika chłodzącego dopóki ten nie podniesie się do odpowiedniej temperatury. Poniżej pewnej wartości temp. czynnika chłodzącego silnika termostat zamyka się automatycznie, zmniejszając intensywność jego krążenia w układzie. Termostat otwiera lub przymyka kanał przepływ cieczy z głowicy silnika do górnego zbiornika chłodnicy. W powszechnym użyciu znajdują się dwa rodzaje termostatów:

- termostaty mieszkowe

- termostaty z wypełnieniem stałym.

Zasada działania termostatu mieszkowego:

W zależności od temp. przepływającej cieczy opływającej jego mieszek zmienia się samoczynnie ilość cieczy przepływającej do chłodnicy. Przesłania on mniej lub bardziej przekrój wlotu cieczy do chłodnicy otwierając jednocześnie bezpośrednie połączenie pompy (tzw. krótki obieg cieczy chłodzącej) z pominięciem chłodnicy.

Zasada działania termostatu z wypełnieniem stałym:

Jest zamknięty szczelnie osłoną gumową w której znajduje się trzpień prowadzący. Wypełniaczem jest wosk naturalny lub syntetyczny. Podczas pracy silnika zbiornik termostatu jest omywany gorącą cieczą chłodzącą, w wyniku czego wosk topi się i zwiększa swoją objętość wywierając nacisk na osłonę gumową i umieszczony w niej trzpień prowadzący. Dzięki stożkowemu zakończeniu trzpienia powstaje składowa siła obwodowa wywołująca ruch zbiornika, a więc i zawiera w stosunku do nieruchomego trzpienia

4. Kierunki modernizacji pomp wtryskowych.

- zwiększenie ciśnienia tłoczenia poprzez wzmocnienie pomp, zwiększenie liczby tłoków, modernizację krzywek,

- zastosowanie układów elektronicznych do regulacji dające precyzyjne odmierzanie paliwa ukł. EPIC

- modernizacja ukł. odmierzania dawki poprzez regulowany ogranicznik powrotu tłoczków do położenia wyjściowego

- poprawa rozpylania w komorze spalania poprzez modyfikację krzywek pierścieniami pompy,

- zastosowanie zaworu elektromagnetycznego, sterowanego elektronicznie do przestawiania kąta wtrysku (bez zmiany zasady działania układu,

- zastosowanie obszarów regulujących wielkości dawki (VE)

- modyfikacje elementu tłoczącego dla dostosowania dawkowania do krańcowo różnych stanów biegu jałowego i pełnego obciążenia- realizacja poprzez regulację prędkości otoczenia

Zestaw: 16.

1. Obieg rzeczywisty silnika czterosuwowego.

2. Dezaksacja sworznia i zasady jego osadzania.

W niektórych silnikach oś otworu na. sworzeń tłoka przesunięta jest z osią tłoka (tzw. dezaksacja).

W silnikach ZI dezaksacja wynosi 0.5 - 2mm i jest skierowana w stronę większego nacisku na część prowadzącą tłoka Powoduje to zmniejszenie hałaśliwości silnika, ponieważ osłabia się uderzenie tłoka o ściany cylindra w okresie zmiany kierunku nacisku.

W silnikach ZS dezaksacja wynosi 0.5 - 2.5mm a o jej kierunku decyduje konieczność ograniczenia progu ogniowego tłoków pod nadmiernym odsłonięciem przy wysokich temp. i ciśnieniach gazów. Kierunek dezaksacji moze więc być odwrotny nit w silnikach ZI. W silnikach ZS, a coraz częściej w silnikach ZI stosuje się tzw. sworznie tłokowe pływające, znaczy to, ze sworzeń jest osadzony obrotowo zarówno w główce korbowodu jak i w piaście tłoka, w których są także umieszczone zabezpieczenia przed przesuwaniem osiowym. Zabezpieczeniem są dwa pierścienie osadzone sprężynująco wewnętrzne wykonane z drutu sprężynowego.

3. Sposoby doprowadzania czynnika chłodzącego do najgorszych miejsc silnika.

Obiegi cieczy chłodzącej w silniku samochodowym odbywa się w kierunku blok-głowica tzn. w większości rozwiązań ciecz chłodząca pompowana jest przez pompę wirową do płaszcza w bloku cylindrowy, a stamtąd przez specjalne otwory przepływa równomiernie na całej długości kadłuba od głowicy, na której jej potoki są nakierowywane specjalnymi kanałami i Zebrami i okolice rozpylacza w ZS lub świecy zapłonowej ZI. W nowych wersjach silników stosuje się napływ cieczy skierowany prostopadle do ścianki rozpylacza.

Nie mniejsze trudności istnieją przy doprowadzeniu cieczy chłodzącej do części tulei cylindrowych położonych w głowicy. Szczególnie w silnikach z tulejami suchymi. W mniejszych silnikach samochodowych przy małych stosunkowo rozmiarach tulei odpływ ciepła jest ułatwiony. Dlatego tez tuleje w tych silnikach wykonane w kadłubie są często połączone między sobą, co znacznie zimniejsza długość silnika. W takim przypadku w wysilonych silnikach samochodowych w mostkach łączących tuleje mogą być wykonane nacięcia lub nawiercenia na ciecz chłodzącą. Również olej może omywać bezpośrednio suchą tuleję cylindrową w jej najgorętszym miejscu.

4. Modernizacja rzędowych pomp wtryskowych.

- zwiększenie ciśnienia wtrysku (do 100 Mpa), - skrócenie czasu wtrysku, - ścianki kadłuba z żeliwa szarego (zmniejszenie naprężeń, eliminacja erozji, wzrost niezawodności), - stosowanie hydromechanicznego wielozakresowego regulatora prędkości, - stosowanie bezprzelewowych wtryskiwaczy, - zmiana cech konstrukcyjnych elementów decydujących o przebiegu tłoczenia (krzywka, główka tłoka i skok tloka), - sterowanie tłoczeniem paliwa, wtrysk dwufazowy, - stabilizacja ciśnienia szczątkowego w objętości szkodliwej - zaworki zwrotne w zaworku tłoczącym.

Zestaw: 17.

1. Obieg rzeczywisty silnika dwusuwowego.

2. Tłoki silników.

Są bardziej masywne niż tłoki silników ZI. Jest to wynik przeszło dwukrotnie większych maksymalnych sił gazowych, a także w przypadku dużych silników średnioobrotowych, znacznie mniejszych sił bezwładności, które w ZI mogą znacznie przewyższyć siły gazowe.

Tłoki ZS mają zazwyczaj znaczne trudności z chłodzeniem przegrzewających się miejsc. W silnikach o wtrysku bezpośrednim tym przegrzanym miejscem jest krawędź umieszczonej w tłoku komory spalania. Denko w tłokach ZS z uwagi na znaczne siły gazowe ma dużo grubszą ściankę niż w ZI. Dodatkowo w silnikach o wtrysku bezposrednim w denku umieszczona jest dość głęboka, o różnym kształcie komora spalania. W silnikach z wtryskiem posrednim komora wirowa lub wstepna znajduje się w głowicy, a w denku wykonane jest odpowiednie płytkie wgłębienie. Większość komór spalania w doku wszystkie wgłębienia z wyjątkiem komór silników 4-zaworowych położone są względem osi denka symetrycznie. Komora w celu lepszego jej napełnienia i zawirowania ładunku jest najczęściej przesunięta w stronę asymetrycznie położonego wylotu rozpylania. W ZS główka tłoka jest znacznie wyższa niż w ZI. W celu poprawy warunków pracy wysokoobciążonego sworznia tlokowego w piaście tłoka szybkoobrotowych ZS montuje się panewki z brązu. W ZS stosuje się takze dezaksację sworznia.

3. Rodzaje układu chłodzenia pośredniego i regulacja ciśnienia.

Obecnie w silnikach chłodzonych cieczą stosuje się dwa systemy chłodzenia: - półzamknięty system chłodzenia, - zamknięty system chłodzenia.

Zamknięte układy chłodzenia pośredniego tzn. taki; w których ubytki lub nadmiar cieczy chłodzącej w chłodnicy wyrównywane są z połączonego z nią zbiornika wyrównawczego. Stosowane są dwa rodzaje zamkniętych systemów chłodzenia W pierwszym ciśnienie w układzie chłodzenia utrzymuje tak jak w układzie półzamkniętym, zawór parowo-powietrzny połączony miską przelewową ze zbiornikiem wyrównawczym zaopatrzony w zawór wyrównawczy z ciśnieniem atmosferycznym. W drugim rozwiązaniu w korku chłodnicy nie ma zadnego zaworu i przestrzeń nad tym korkiem jest połączona bezpośrednio rurką przelewową ze zbiornikiem wyrównawczym, na którym znajduje się zawór dwustronny regulujący ciśnienie. Jego spręzyny pozwalają na otwarcie zaworu przy nadciśnieniu w zbiorniku 0.3-0.5 bara i przy podciśnieniu 0.05-0.07 bara odp. ciśnienie otwarcia zaworu parowo-powietrznego wynosi 0.4-0.6 bara. i 0.01-0.04 bara.

Rzadziej stosowano układy półzamknięte mają chłodnicę z kolektorem o zwiększonej pojemności cieczy chłodzącej, zaopatrzoną w zawór parowo-powietrzny umieszczony w korku wlewu chłodnicy

4. Udoskonalanie rzędowych pomp wtryskowych na tłoczeniu.

Regulacją parametrów wtrysku (sterowanie wtryskiem) osiąga się poprzez zmianę cech konstrukcyjnych decydujących bezpośrednio o tłoczeniu (krzywka, główka tłoka, skok tłoka). W klasycznej pompie odpowiednio kształtując zarys krzywki, można przeprowadzić dwufazowy wtrysk paliwa, co prowadzi do poprawienia wskaźników pracy silnika ZS. Różne rozwiązania konstrukcyjne główki i elementu tłoczącego dają różne przebiegi tłoczenia: -stały początek, zmienny koniec, -zmienny początek, stały koniec, -zmienny początek, zmienny koniec, -dążenie do wzrostu ciśnienia wtrysku prowadzi w objętości szkodliwej do niekontrolowanych zjawisk hydrodynamicznych

Zestaw:18.

1. Obieg rzeczywisty silnika doładowanego sprężaniu =2.

<wykres>

2: Tłoki silników Zl.

Tłoki silników ZI ulegają stałej modyfikacji - zmniejszanie wysokości (główka) i część prowadząca, odchudzenie tłoka (płaszczyzna osi piasty w dolnej części). Jest tendencja do zmiany kształtu z X na T. Do projektowania wykorzystuje się metodę elementów skończonych Zmniejszenie wysokości części prowadzącej pogarsza pracę na zimno pod obciążeniem i warunki pracy pierścieni, dlatego wykonuje się specjalne pokrycia płaszcza tłoka, które również ułatwiają dotarcie pary tłok - cylinder. Odchudzenie tłoka uzyskuje się również poprzez skrócenie sworznia Przy stosowaniu tłoków do silników wysilonych tłoki wzmacnia się poprzez pogrubienie ścianek, wprowadzenie dodatkowych lub większych wkładek kompensacyjnych lub ożebrowanie denka i piasty. Denko tłoka ZI ma zróżnicowany kształt przez płaskie aż do wklęsłych z podobieństwem do toroidalnych komór ZS. Kształt i wielkość nadlewu lub wybranie w denku zależy od ε, kształtu, wielkości komory spalania i położenia świecy. W silnikach dwuzaworowych z płaską głowicą, komora znajduje się praktycznie w denku. Oprócz tego w denku wykonuje się wgłębienia na, zawory i stosuje się powierzchnie wyciskające.

3. Budowa i działanie pośredniego układu chłodzenia.

Pośredni układ chłodzenia składa się z następujących elementów i zespołów:

-płaszcz cieczowy obejmujący cylindry w kadłubie i komorze sprężania głowicy, -termostat, -pompa cieczy chłodzącej, -chłodnica, w przypadku układu zamkniętego z dodatkowym zbiornikiem wyrównawczym, -wentylator.

Poza wylej wymienionymi zespołami, które muszą być między sobą połączone przewodami, mogą występować takie urządzenia dodatkowe, jak podgrzewacz paliwa w silnikach ZS, chłodnica oleju silnikowego, oleju przekładniowego i in.

4. Zalety i wady 1-sekcyjnych pomp wtryskowych od obcego napędu

zalety:

znaczne skrócenie przewodów wtryskowych w wyniku umiejscowienia każdej pompy w poblizu odpowiadającego jej wtryskiwacza. Zmniejszenie objętości szkodliwej.

Zestaw: 19.

1. Obieg silnika doładowanego Millera.

<wykres>

2. Kształt denka i tłoka silnika ZI i ZS

Denka tłoków ZI mają bardzo zróżnicowany kształt od wypukłych poprzez gładkie do wklęsłych z dużym podobieństwem do toroidalnych komór spalania. Kształt i wielkość nadlewu lub wybranie w denku zalety od stopnia sprężania kształtu i wielkości komory spalania w głowicy, położenia świecy zapłonowej. W silnikach z zaworami na cylinder i płaską główką tłok podchodzi wysoko do głowicy i komora znajduje się prawic w całości w denku - konieczność głębokiego wybrania. W denku tłoka wykonuje się często niewielkie wgłębienie na, zawory które w ZI są uchylne. W tłokach są jeszcze tzw. powierzchnie wyciskające świeży ładunek w stronę świecy zapłonowej, wykonuje się je jako nadlewy - stanowią 1—18% powierzchni tłoka, położone są z jednej strony tłoka lub dwu stron. Denka w silnikach ZS mają grubszą ściankę (duje siły gazowe) a w silnikach o wtrysku bezpośrednim w denku umieszcza się komorę spalania - zwykle otwarta toroida. W silnikach o wtrysku pośrednim gdzie komora spalania znajduje się w głowicy a w denku jest odpowiednie płytkie wgłębienie. Większość komór spalania w tłoku i wszystkie wgłębienia położone są asymetrycznie względem osi denka Komora najczęściej jest przesunięta, w stronę wylotu rozpylacza Podobnie jednak w silnikach ZI stosowane są wgłębienia na grzybki zaworowe.

3. Bilans energetyczny silnika samochodowego.

29% - straty wylotu

32% - chłodzenie

7% - opory ruchu

32% - praca użyteczna

4. Kierunki rozwoju pompowtryskiwaczy GMC.

Rozdziela się funkcje tłoczenia od wtrysku poprzez zastosowanie gładkiego tłoka i dodatkowego zaworu sterowanego odpowiednim sterownikiem którego zamknięcie zastępuje zasłonięcie górnego otworu zasilającego przez górną krawędź sterującą w starszych typach.

Wielkość dawki paliwa reguluje się długością czasu przymknięcia zaworu. Praca pompowtryskiwaczy GMC sterowana jest elektronicznie (poprzednio mechanicznie). Zmieniono również kształt otworów zasilających (z prostokątnych na owalne) przez co zmieniono na korzyść charakterystykę wtrysku paliwa

Zestaw: 20.

1. Obieg teoretyczny silnika doładowanego.

<2 wykresy>

2. Problem utrzymania odpowiedniej temperatury tłoka - chłodzenie.

Tłok poddawany jest działaniu wysokich temperatur - dopuszcza się dojście wartości temp. prany do 580 K Konieczny jest więc odbiór ciepła z tłoka, czyli jego chłodzenie. Podstawową drogą odprowadzenia ciepła z tłoka są pierścienie, które przewodzą ciepło do chłodzonych tulei cylindrycznych. Jednak przy znacznym stopniu wysilenia silnika takie chłodzenie nie wystarcza. W starszych typach tłoków w piastach znajdowały się wybrania, których zadaniem było przyspieszanie odprowadzenia ciepła wraz z olejem smarującym sworzeń Obecnie coraz częściej do chłodzenia najgorętszych części tłoka (denka) stosuje się bezpośredni natrysk oleju.

3: Rodzaje układów chłodzenia.

Bezpośrednie

- klasyczne

- z dodatkowym chłodzeniem tulei olejem.

Pośrednie (cieczowe)

- półzamknięte ze zbiornikiem wyrównawczym oddzielnym

- zamknięte (ze zbiornikiem wyrównawczym w chłodnicy)

4. Rodzaje wtryskiwaczy paliwowych silników ZS

-uniwersalne: czopikowe (do komór dzielonych), zwykłe, z doładowaniem, wielootworowe (do niedzielonych)

-typu PINTAUX ( z otworem pomocniczym I faza wtrysku)

-kombinowane — konwencjonalne z zaworami elektromagnetycznymi

- mikrowtryskiwacze CAV (grzybkowe)

Zestaw: 21.

1. Podział silników pod względem układu cylindrów.

Do najczęściej stosowanych układów cylindrów w tłokowych silnikach trakcyjnych należą:

- układ rzędowy (2-6, a sporadycznie 8 cylindrów)

- układ widlasty (4-16 a sporadycznie 20 cylindrów)

Stosowane kąty rozwidlenia 30-120 stopni

- układ boxer - (4-16 cylindrów)

Znacznie rzadziej mozna spotkać następujące układy cylindrów:

-dwurzędowy pionowy U

-trójrzędowy W (stosowany w silnikach BMW)

-układ H

W stadium konstrukcyjnym pozostały silniki dwusuwowe z przepłukaniem wzdłużnym i przelotowym i przeciwbieżnymi tłokami budowane w trzech odmianach:

- junkers,- trójwałkowy typu D,- Commer

2. Wstawki i segmentowa konstrukcja tłoka.

We współczesnych tłokach stosuje się następujące warunki:

- szkielety z kompozytów ceramicznych, pierścienie nirezitowe (żeliwo austenityczne), wkładki kompensacyjne z blachy ze stali specjalnej (np. inwarowej do ok. 37% W), tulejki brązowe w piastach (silniki wysokowysilone).

Ostatnio pojawiła się nowa konstrukcja tłoka o budowie segmentowej: główka tłoka z piastą wykonana ze specjalnej stali, a część prowadząca ze stopu Al wykonana jest oddzielnie i w trakcie montażu silnika łączona jest z główką na sworzniu - są to tłoki do wysokogatunkowych dużych ZS o n<2000 [1/min].

3. W których miejscach umieszcza się separatory oleju z gazów "karterowych".

Labiryntowe separatory umieszcza się w pokrywie glowicy silnika.

4. Wskaż miejsca modernizacji wtryskiwaczy paliwowych.

We wtryskiwaczach paliwowych modernizacji podlegają:

-rozpylacze czopikowe - kształt czopika igły,

-kanał przepływu paliwowe wtzyskiwaczu,

-przewody wtryskowe,

Zestaw: 22.

1. Rodzaje silników napędowych.

Silniki napędowe są produkowane w wielu różnych ukł. konstrukcyjnych i wg różnych zasad działania. Można je podzielić na następujące rodzaje:

O spalaniu zewnętrznym: tłokowe, turbinowe.

O spalaniu wewnętrznym: tłokowe, turbinowe, odrzutowe.

(chłodzone powietrzem, chłodzone cieczą, suwowe, obrotowe, o zapłonie wymuszonym, o zapłonie samoczynnym, dwusuwowe, czterosuwowe)

2. Budowa tloka.

- denko przejmujące ciśnienie gazów

- powierzchnia wyciskająca w denku tłoka - przemieszczająca ładunek w stronę świecy lub rozpylaczy

- główka tłoka - mierzona od osi piasty sworznia do górnej części tłoka

- Komora tłoka (górna część główki, dawniej zwana progiem ogniowym) powierzchnia cylindryczna nad głównym pierścieniem

- dwie piasty do osadzenia sworznia - są związane żebrami

- część prowadząca - spełnia rolę wodzika i przekazuje większość bocznych nacisków na gładź cylindrową ( nazywana również płaszczem tłoka).

3. Zadanie układu wentylacji skrzyni korbowej

Odpowietrzenie skrzyni korbowej ma za zadanie zmniejszyć nadciśnienie gazów spalinowych w skrzyni korbowej, a na ich miejsce w nowocześniejszych rozwiazaniach doprowadzić świeże powietrze, co znacznie ogranicza proces pogarszania właściwości oleju silnikowego.

4. Zalety i wady wtryskiwaczy dwusprężynowych silników ZS.

Wtryskiwacze 2-spręzynowe 5-otworowe stosowane są w turbodoładowanych silnikach ZS o wtrysku bezpośrednim 2,5 dm³ samochodów osobowych, w silnikach do samochodów ciężarowych koncernu Hino i in. Zalety: zapewnienie wtrysku dwufazowego, zmniejszenie hałasu silnika.

Zestaw: 23.

1. Definicja współczynnika nadmiaru powietrza, wartości.

Ilościowy stosunek powietrza czyli tlenu do paliwa w mieszance paliwowej wyrazy współczynnik nadmiaru powietrza lambda wyraża on stosunek powietrza doprowadzonego do określonej ilości paliwa l do ilości powietrza teoretucznie niezbędnej lt. Gdy lambda =1 - mieszanka stechiometryczna (zrównoważona) lambda = 1/lt. Dla zapewniania prawidłowego przebiegu procesu spalania określone rodzaje silników muszą pracować przy ściśle określonym lambda.

ZI gaźnikowe 0.85 — 1.1

ZI na paliwo gazowe 0.95 —1.4

ZS (wartości minimalne): z wtryskiem bezpośrednim 1.4-1.8, z wtryskiem pośrednim 1.15-1.4, doładowane 1.7-2.2

2. Wymagania stawiane tłokom silnika.

Tłok wraz z pierścieniami pracuje w najtrudniejszych warunkach mechanicznych i termicznych. Przejmuje on przez denko siłę wywołaną ciśnieniem spalin i przekazuje ją przez sworzeń tłokowy i korbowód na wał korbowy. Temp. pracy dopuszcza 580K a siły gazowe osiągają wartość 35-75 tys. N dla samochodów osobowych i do 200 tys. N dla dużych silników samochodów ciężarowych Dlatego tez konstrukcja tłoka musi być odporna na tak duże obciążenia mechaniczne i termiczne a ponadto musi zapewniać:

- optymalny kształt denka z punktu widzenia przebiegu spalania w komorze

- prowadzenie tłoka w tulei i przejęcie bocznego nacisku wynikającego z kinematyki układu korbowego

- współpracę z tuleją z minimalnymi stratami tarcia

- dobre odprowadzenie ciepła z denka

3. Co to są elementy tłumiące pienienie oleju i czego niezawodną pracę zabezpeczają.

Elementy tłumiące pienienie oleju są to poziome wzmocnienia ścianek bocznych miski olejowej lub osłony wału korbowego zamocowane do jego łożysk głównych lub jeszcze dodatkowo do kołnierza skrzyni korbowej wraz z miską olejową - element "VRS". Mogą być tez stosowane dwa rozwiązania równocześnie: tłumik oleju i element "VRS" lub kratownica usztywniająca łożyska główne i tłumik oleju.

Ich zadaniem jest tłumienie pienienia się oleju, dzięki czemu zmniejsza się jego powierzchnię styku z gazami w skrzyni korbowej (ograniczenie starzenia się oleju) oraz zapobiega się zasysaniu oleju z pęcherzykami gazów, co z kolei zakłóciłoby pracę hydraulicznych kasowników luzu zaworowego.

4. Rodzaje układów regulacyjnych silników ZS.

Dotychczas stosowane są następujące układy regulacyjne, podział ich określono na podstawie zasady działania:

- mechaniczne (najczęściej spotykane) ,

­- pneumatyczne,

- hydrauliczne,

- elektroniczne.

Zestaw: 24.

t. Współczynnik napełnienia cylindra świeżym ładunkiem wartości.

Jakość procesu ssania ocenia się zwykle poprzez współczynnik napełnienia η_v sprawnością wolumetryczną η_v równy stosunkowi ilości świeżego ładunku znajdującego się w cylindrze w początkowej chwili rzeczywistego sprężania (zamknięcie zaworu ssącego) do ilości ładunku, którą można by zapełnić roboczą objętość cylindra pozy danych warunkach na dolocie. Współczynnik η_v gdy ładunkiem jest świeże powietrze niewiele różni się od przypadku gdy ładunkiem jest mieszanka Dlatego określa się wg ilości napływającego do cylindra powietrza

zgodnie z definicją:

gdzie: p₀ - gęstość ładunku w p₀ i t₀

V_m - objętość zajęta świeżą mieszanką w odniesieniu do po i ta Wartości rl,, wynoszą ponizej 0.2 w zalezności od rodzaju silnika

2. Wymagania stawiane układom korbowym.

Zadaniem jest zmiana ruch posuwisto - zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału korbowego z przeniesieniem sił gazowych zamienionych w wyniku tego ruchu na moment obrotowy silnika Na układ ten działają od strony słabo chłodzonego tłoka najwyższe temperatury oraz siły, i momenty wywołujące w poszczególnych elementach układu duże naprężenia i znaczne odkształcenia Jego powierzchnie poddane są szkodliwemu działaniu produktów spalania oleju i paliwa Na układ korbowy w wyniku dużej prędkości obrotowej silnika działają:

- siły ciśnienia gazów spalinowych - siły masowe

- momenty gnące i skręcające.

Układ korbowy jest jednym z najbardziej odpowiedzialrych za prawidłową pracę układów silnika Jego rozwiązanie konstrukcyjne i technologia wykonania decydują o takich walorach jak:

- trwałość,

- niezawodność,

- cichobiezność silnika,

- sprawność efektywna i mechaniczna silnika,

- przebieg międzynaprawczy (150 - 500 tys. km),

- proces roboczy (tolerancja kształtu komory i stopnia sprężania).

3. Rodzaje i budowa chłodnic oleju.

Stosuje się je przy przekroczeniu temp. oleju 140°C. Stosuje się dwa. rodzaje chłodnic:

-cieczowe —głównie samochody osobowe,

-powietrzne — duże, wysokoobciązone silniki ZS w samochodach ciężarowych,

Chłodnice cieczowe mają rozbudowaną powierzchnię po stronie oleju a powietrzne po stronie powietrza Zaletą chłodnicy cieczowej są jej małe wymiary i zdolność do szybkiego rozgrzania oleju przy rozruchu silnika (od cieczy). Wadą jest skomplikowana budowa (koszt) i trudność z usuwaniem wykrywaniem przecieków. Stosuje się w nich zawory obiegowe, sterowane ciśnieniem obiegu powodujące samoczynne włączanie i wyłączanie chłodnicy i zabezpieczanie układu. Powietrza: chłodnice oleju zbudowane są z jednej lub wielu nerek stalowych (odpowiednio ukształtowanych użebrowanych). Ustawione są zwykle tuż pod chłodnicą cieczy chłodzącej w prądzie zimnego powietrza a w silnikach chłodzonych powietrzem w prądzie powietrza nadmuchiwanego prze. dmuchawę.

4. Zadania korektorów dawki paliwa w ukł. regulacyjnych.

Zadania korektorów paliwa w układach regulacji zaletą od rodzaju zastosowania silnika D samochodów osobowych stosuje się regulatory dwuzakresowe mające za zadanie samoczynne utrzymanie obrotów maksymalnych i minimalnych silnika Przy jeździe z prędkością pośredni kierowca dostosowuje dawkę paliwa do stopnia obciążenia silnika W zastosowaniu do ciągników ciężkich pojazdów i autobusów stosuje się regulatory wielozakresowe, których zadaniem jest utrzymanie każdego wybranego przez operatora zakresu prędkości obrotowej. Do silników stacjonarnych o jednym ściśle określonym zakresie prędkości pracy (i prędkości obrotowej) stosuje się regulatory jednozakresowe, które w zasadzie są regulatorami wielozakresowymi o bardzo wąskim zakresie pracy.

Zestaw: 25.

1. Współczynnik zanieczyszczenia ładunku spalinami.

Współczynnik reszty spalin γ - stosunek masy pozostałych w cylindrze spalin do masy mieszanki lub powietrza dostarczonych do cylindra w procesie napełniania.

Ilość pozostałych gazów mocno zalety od stopnia sprężania Zwiększenie η powoduje zmniejszenie M_t i γ

Wartości:

- silniki ZS γ = 3 - 4%

- silniki gaźnikowe γ = 7 -14%.

Dla dwusuwów jeszcze większa wartość szczególnie dla tych, które mają rozrząd symetryczny. Wyjątkiem są silniki dwusuwowe o tłokach przeciwbieżnych, gdzie osiąga się γ<2%

2. Obciążenia działające na układ korbowy.

Na układ korbowy działają następujące obciążenia:

- siły od zmiennego ciśnienia gazów działających na tłok:
,

gdzie: D - średnica tłoków, p

- nadciśnienie w cylindrze

- siły bezwładności pierwszego i drugiego rzędu (Pb1 i Pb2) pochodzące od przyspieszeń mas ukł. będących w ruchu posuwisto - zwrotnym P_b=m_p⋅a=P_b1+P_b2=m_a1+m_a2

m_p - masa układu korbowo-tłokowego wykonująca nich posuwisto-zwrotny,

a₁, a₂ - przyspieszenie pierwszego i drugiego rzędu

- siły bezwładności wynikłe z ruchu obrotowego części układu korbowo-tłokowego

P_b=m₀ω²R

m₀ - zredukowana (na oś wykorbienia) masa w ruchu obrotowym

ω - max prędkość kątowa układu

R - promień wykorbienia

- Momenty gnące od niewywazonych sił bezwładności pierwszego i drugiego rzędu

3. Rodzaje illtrów oleju.

- pełnoprzepływowe (szeregowe) stosowane coraz częściej, cały strumień oleju przepływa przez filtr, - bocznikowe (równoległe) - część strugi oleju kierowana jest przez filtr

- kombinowane - filtr bocznikowy i pełnoprzepływowy w jednej obudowie,

- filtry odśrodkowe napędzane: mechanicznie, hydraulicznie, pracujące: szeregowo, równolegle

- filtry wstępne (zwykle siatkowe) - umieszczone w smoku króćca ssawnego pompy oraz filtrów specjalnych,

- filtry specjalne (najczęściej magnetyczne) - zwykle w komorach spustowych oleju_

4. Charakterystyka wtryskiwacza typu Pintaux i mlkrowtryskiwacza grzybkowego CAV (ZS)

Pintaux - daje wtrysk dwufazowy

- pierwsza faza przez otwór pomocniczy

- druga faza przez otwór główny,

przy niskich obciążeniach: redukcja emisji CO o 60%, HC o 60%, NOx o 10% aldehydów znacznie mniejsza niz zwykle, zadymienie spalin na progu widoczności. Mikrowtryskiwacz - działa na zasadzie różnicowej przy czym kierunek otwarcia igły grzybkiem zamykającym przeciwny nit we wtryskiwaczach konwencjonalnych Nie stosuje się zaworu przelotowego. Nie występuje powtórne otwarcie rozpylacza i podciekanie paliwa po zakończeniu wtrysku.

Zestaw: 26.

1. Fazy rozrządu silnika 4-suwowego, kąty alfa I beta

Kąt otwarcia zaworu =180° + alfa + beta

α_d + β_w - kąty współotwarcia zaworów

α_w= 40-60; β_w = 0-20, β_d = 40-70

Fazy rozrządu dobiera się eksperymentalnie tak, aby:

- otrzymać przebieg M₀ silnika,

- zyskać max napełnienie cylindra. świeżym ładunkiem.

2. Budowa i zadanie układu korbowego.

Układ korbowy jest układem dynamicznym (w ciągłym ruchu), składa się z kompletnego tłoka (z pierścieniami i sworzniem), korbowodu połączonego z tłokiem (poprzez sworzeń) i z wału korbowego z zamontowanym na. nim kołem zamachowym. W połączeniach ślizgowych są włożone panewki łożysk. W skład układu wchodzą również dodatkowe elementy z nimi związane (koło zębate i pasowe, tłumiki drgań skrętnych). Zadaniem układu korbowego jest zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego na ruch obrotowy wału korbowego z przeniesieniem sił gazowych zamienionych w części na moment napędowy (obrotowy) silnika

3. Zabezpieczenia układu olejowego dla utrzymania właściwego cisnienia oleju.

Ilość oleju kierowana do silnika jest regulowana w taki sposób, aby ciśnienie oleju w głównym kolektorze wynosiło przy rozgrzanym oleju 0,2 - 0,7 MPa, przy czym wyższe wartości stosuje się w silnikach ZS. Podczas biegu jałowego silnika ciśnienie oleju w kolektorze nie powinno być niższe niż 0,1 MPa w silnikach ZS i 0,08 MPa w silnikach ZI. Ciśnienie oleju w silniku jest regulowane przez zawór przelewowy umieszczony w pompie lub - w większych silnikach - przez dwa zawory: pierwszy w pompie, zwany zaworem bezpieczeiistwa, ustawiony na ciśnienie ok 1 MPa i drugi ­zwany redukcyjnym - umieszczony najczęściej w kolektorze głównym i ustawiony na ciśnienie o połowę niższe.

Ciśnienie oleju w zależności od temperatury oleju i prędkości obrotowej silnika zmienia się i aby przy znacznie większej liczbie punktów zasilania nie dopuścić do zbyt znacznego spadku ciśnienia minimalnego (rozpylacze chłodzące tłok, zawór zwrotny kanału zasilania rozrządu). W drogim przypadku zadaniem zaworu zwrotnego jest również utrzymanie oleju we wrażliwych na zapowietrzenie popychaczach hydraulicznych (po zatrzymaniu silnika).

4. Sposoby mocowania wtryskiwaczy na silniku ZS.

Przy pomocy jarzma lub kołnierza - stanowią całość z korpusem wtryskiwacza lub nakrętki. Wkręcane na gwint do głowicy.

Zestaw: 27.

1. Czasoprzekroje otwarcia kanałów w silnikach 2-suwowych z rozrządem niesymetrycznym.

Rozrząd niesymetryczny w silnikach dwusuwowych realizowany jest zwykle przez jedno z trzech rozwiązań:

<3 wykresy>

2: Zadania i technologia wykonania pokryw głowicy.

Zadania:

- zamknięcie przestrzeni roboczej ukł. Rozrządu położonej w górnej części głowicy, - ograniczenie do minimum hałasu emitowanego przez rozrząd,

- zapewnienie dodatkowych przestrzeni roboczych (labiryntowy separator oleju z gazów ze skrzyni korbowej, kolektor dolotowy, kanały przewodów zapłonowych)

- zapewnienie mocowania (punktu podparcia) kolektorów mocowanych wysięgnikowo.

Pokrywy wykonuje się jako:

- odlewy ze stopów aluminium lub magnezu - sztywniejsze,

- wytłoczki z blachy - mniej sztywne

- odkuwki - coraz rzadziej stosowane.

3.. Rodzaje filtrów olejowych.

Spośród dwu rodzajów stosowanych filtrów oleju - pełnoprzepływowe (szeregowe) i bocznikowe (równoległe) - obecnie stosuje się filtry pełnoprzepływowe.

Ze względu na budowę filtry dokładnego oczyszczania mozna podzielić na: - z wkładem papierowym

- filtry odśrodkowe o napędzie mechanicznym lub hydraulicznym

4. Scharakteryzuj stopień nieczułości regulatora.

Jest to przedział prędkości obrotowej, w której zespół sterujący nie reaguje na zmiany prędkości obrotowej. Związany jest z oporami mechanicznymi, tarciem i bezwładnością mas ruchowych w układzie regulacji. Zwiększa wahania prędkości obrotowej, pogarsza regulację. Wartość 2-40%

Zestaw: 28.

1. Czasoprzekroje otwarcia kanałów w silnikach dwusuwowych z rozrządem symetrycznym.

Rozrząd jest symetryczny jezeli kąty ostre między promieniem korby a prostą przechodzącą przez os obrotu wału i równoległe do osi cylindra w chwili odpowiadającej począdcowi otwierania okna w cylindrze lub zaworu α oraz zakończenie zamykania (beta) są równe.

<wykres>

2. Metody zwiększania sztywności osadzenia wału korbowego w kadłubie.

- wykonanie podpór wału korbowego co kazde wykorbienie wału lub co kazdy cylinder,

- stosowanie sztywnej, odlewanej kratownicy usztywniającej podpory wału, przykręconej razem z pokrywami łozysk głównych do kadłuba,

- osadzenie wału w sztywnym kadłubie (np. tunelowym).

3. Rodzaje pomp olejowych.

- o zazębieniu wewnętrznym (bezpośrednio na wale)

- o zazębieniu zewnętrznym (napędzana zwykle przekładnią zębatą lub łańcuchową jednorzędowi Mają one zwykle wydatek 2—3 razy większy niz rzeczywiste zapotrzebowanie silnika

4. Scharakteryzuj stopień niejednostajności regulatora.

Określa stateczność układu regulator - silnik - maszyna napędzana lub pojazd. Stateczność układu rośnie, gdy maleje δ. Jezeli silnik przy nie zmienionym położeniu dźwigni sterującej zostanie nagle obciążony jego prędkość obrotowa wrasta tylko o ściśle określoną wartość (zależną od stopnia niejednostajności) np. od n₀ do n_lm,

Stopień niejednostajności regulatora:
, gdzie:

zestaw 29

1. Czasoprzekroje otwarcia kanałów w silnikach dwusuwowych z tłokami przeciwbieżnymi.

W silnikach dwusuwowych z tłokami przeciwbieżnymi (tylko duże silniki) występuje rozrząd asymetryczny.

<rysunek + wykres>

2. Klasyfikacja misek olejowych pod względem sztywności i emisji hałasu.

Miska olejowa współczesnego samochodu zamyka skrzynię korbową kadłuba, zapewnia magazynowanie i częściowe chłodzenie oleju a także zapewnia odpowiednią sztywność skrzyni korbowej kadłuba i całego zespołu napędowego. Stosowane do pewnego momentu powszechnie miski wytłaczane z blachy miały dużą powierzchnię i były źródłem silnego hałasu w silniku. Pożądany efekt zmniejszenia hałasu daje połączenie z kadłubem i miską obudowy sprzęgła i skrzynki biegów. Miska jest wtedy odlewana. Do zabiegów usztywniających miskę należy zaliczyć:

- odlewanie zamiast wytłoczenia (stosowanie zeber i innych wzmocnień a także gubsze ścianki i odp. nadlewy),

- unikanie dużych, gładkich płaszczyzn,

- stosowanie w płaskich częściach ożebrowania wzmocnień,

- miska dzielona w miejscu wiązania kadłuba (górna część) możliwie płaska

Jeżeli nie da się wykonać dość sztywnego kadłuba, hałas ogranicza się poprzez ekranowanie miski (ekran w kształcie miski ale większy, mocowany poprzez poduszki gumowe).

W ostatnich latach w miskach stosuje się elementy zapobiegające pienieniu się oleju i jego falowaniu. W prototypie silnika H1 (Stayer-Daimler-Puch) zastosowano miskę dzieloną w płaszczyźnie pionowej będącą dodatkowo osłom akustyczną.

3. Układ olejenia silnika z chłodzeniem olejowo-powietrznym.

W mniejszych silnikach chłodzonych powietrzem wykorzystanie ukł chłodzenia do podgrzewania kabiny kierowcy jest: mało efektywne. Dlatego wykorzystano do chłodzenia silnika obok powietrza także olej silnikowy. W obiegu chłodzącym silnik i grzewczym kabiny płynie on pod znacznie niższym ciśnieniem.

4. Ważniejsze zmienne nastawianie w silnikach ZS i kryteria optymalizacji pracy silnika.

Wielkość nastawialna	Zmienne wpływające na optimum	Kryteria optymalizacji wielkości nastawialnej
Max dawka paliwa	Prędkość obrotowa, ciśnienie i temperatura powietrza zasysanego do cylindra	Moc max, obciążenia mechaniczne, skład spalin
Kat wyprzedzenia wtrysku	Prędkość obrotowa, obciążenie silnika, jakość paliwa, temp.silnika, temp.i ciśn.powietrza zasysanego do cylindrów	Sprawność silnika, skład spalin, hałaśliwość, obciążenia mechaniczne i termiczne
Stopień recyrkulacji spalin	Obciążenie silnika	Skład spalin, spadek mocy

16

---