Podział silników: 1. Według zasady działania: a) czterosuwowe (cykl roboczy przypada na 2 obroty wału korbowego) b) dwusuwowe (cykl roboczy przypada na 1 obrót wału korbowego); 2. Wg ciśnienia powietrza dolotowego: a) wolnossące b) doładowane; 3. Wg liczby cylindrów: a) jednocylindrowe, b) wielocylindrowe; 4. Wg ustawienia cylindrów: a) rzędowe, b) widlaste, c) ukł. w gwiazdę; 5. Wg prędkości obrotowej: a) wolnoobrotowe, b) średnioobrotowe, c) szybkoobrotowe; 6. Wg rodzaju spalonego paliwa: a) na paliwa ropopochodne, olejowe, b) benzynowe, c) ciężkie, d) dwupaliwowe; 7. Wg średniej prędkości tłoka: a) wolnobieżne, b) średniobieżne, c) szybkobieżne. Średnia prędkość tłoka cśr.= Sn/30. Zasada działania tłokowego silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym Cztery suwy:1)- ssanie(ładowanie)2)- sprężanie3)- rozprężanie(praca)4)- wylot gazów spalin.(wydech)ad.1.Zassanie świeżego ładunku:otwarty jest zawór dolotowy, zamknięty jest zawór wylotowy. Tłok porusza się z GMP w stronę DMP. Do przestrzeni nad tłokiem z atmosfery zasysany jest świeży ładunek powietrza. Powietrze to wstępnie ogrzewa się od elem. konstrukcyjnych tłoka.Ad.2. Sprężanie:Zawór dolotowy i wylotowy jest zamknięty. Tłok minąwszy DMP porusza się w stronę GMP. Następuje przyrost ciśnienia i temp. Równocześnie aparatura paliwowa przygotowuje się do podania odpowiedniej dawki paliwa. Na kilkanaście stopni obr. Wału korb. (°OWK) przed GMP następuje wtrysk paliwa pod odpowiednim ciśn. w postaci mgły. Paliwo odparowuje ogrzewając się od sprężonego powietrza i tworzy mieszaninę paliwowo- powietrzną. W wyniku sprężania mieszanki następuje dalszy przyrost ciśń. i temp. i na kilka stopni (OWK) przed GMP pojawia się samozapłon. Od tego momentu następuje gwałtowny przyrost pi t przy zachodzącym procesie zamiany energii chem. zawartej w paliwie na energię cieplną.Ad.3. Rozprężanie (praca) Zawór dolotowy i wylotowy jest zamknięty, tłok minąwszy GMP w wyniku działania ciśn. gazów na tłok zostaje zepchnięty w kierunku DMP. Następuje rozprężanie gazów spalinowych i spadek ciśn. i temp. Została wykonana praca, czyli zamiana energii cieplnej na mechaniczną.Ad.4. Wylot spalin:Zawór dolotowy zamknięty, zawór wylotowy otwarty. Tłok minąwszy DMP porusza się w stronę GMP wypychając z przestrzeni roboczej gazy spalinowe znajdujące się nad tłokiem. Pod koniec suwu wylotu otwiera się zawór dolotowy i cykl rozpoczyna się od nowa.SILNIK DWUSUWOWYW silniku dwusuwowym jeden cykl pracy trwa jeden obrót wału korbowego, czyli dwa suwy tłoka. Wymiana czynnika roboczego, polegająca na usunięciu z przestrzeni roboczej spalin i napełnieniu jej powietrzem, odbywa się pod koniec suwu pracy i na początku suwu sprężania. Wylot spalin odbywa się przez okna wylotowe lub zawór wylotowy, a dolot powietrza przez okna dolotowe. Oba rodzaje okien są rozmieszczone na obwodzie dolnej partii tulei cylindrowej. Ich odsłanianie i przysłanianie jest dokonywane przez poruszający się tłok. Suw pierwszy-sprężanie.Po przejściu DMP tłok, przesuwając się w kierunku GMP, zamyka kolejno okna dolotowe, a następnie okna wylotowe. W czasie gdy okna dolotowe są otwarte, wstępnie sprężone powietrze wypiera znajdujące się w przestrzeni roboczej spaliny. Wylot spalin trwa do czasu zamknięcia okien wylotowych. Od tego momentu powietrze ulega sprężaniu, w wyniku czego wzrasta jego ciśnienie i temp. Pod koniec suwu sprężania, do komory spalania zostaje wtryśnięte paliwo. Przebieg wtrysku i zapłonu są takie same jak w silniku 4-suwowym.Suw drugi-rozprężanie. Tłok, minąwszy GMP, przesuwa się do DMP. Rozprężające się spaliny wykonuję pracę. Pod koniec tego suwu górna krawędź tłoka odsłania okna wylotowe, początkując wylot spalin. Następnie tłok odsłania okna dolotowe i świeży ładunek dostaje się do przestrzeni roboczej. Dolot powietrza kończy się w momencie, gdy w kolejnym cyklu roboczym tłok całkowicie przesłoni okna dolotowe. Ciśnienie na dolocie pd, w cylindrze pc, na wylocie pw Warunek: pd>pc>pw Przepłukanie: -a) poprzeczne (mała skuteczność), -b) zwrotne (poprzeczno-zwrotne), - c)wzdłużne (zawór wylotowy) zbliża osiągi do 4-suwów. αWOZD- kąt wyprzedzenia otwarcia zaworu dolotowego αOZZD- kąt opóźnienia zamknięcia zaworu dolotowego αWOZW-kąt wyprzedzenia otwarcia zaworu wylotowego αOZZW-kąt opóźnienia zamknięcia zaworu wylotowego αp-kąt przykrycia α-kąt OWK Jak wynika z wykresu zowory dolotowe i wylotowe otwierają się z pewnym wyprzedzeniem lub opóźnieniem w stosunku do zwrotnych położeń tłoka. Zawór dolotowy otwiera się wcześniej po to, aby zmniejszyć opory dopływu powietrza. Zamyka się później, aby umożliwić rozpędzonej masie powietrza wlot do cylindra i tym samym zwiększenie jego ilości. Zawór wylotowy otwiera się wcześniej po to aby obniżyć ciśnienie w cylindrze gdy tłok znajdzie się w DMP. Zamyka się później po to, aby umożliwić rozpędzonej masie spalin opuszczenie cylindra. Przy początku suwu i na końcu suwu wylotu obydwa zawory są otwarte i kąt ten nazywa się przykrycie.

OBIEGI TEORETYCZNE OBIEG ZAMKNIĘTY - pole pod obiegiem proporcjonalne do pracyW obiegach teoretycznych przyjęto założenia upraszczające: 1)sprężanie i rozpręzanie czynnika odbywa się adiabatycznie2)cały obieg realizowany jest przy nie zmierzonej ilości czynnika3)ciepło jest do obiegu dostarczane nie przez spalanie, lecz poprzez podgrzewaniePodgrzewanie gazu może być:a)izochoryczne OTTO b)izobaryczne DIESEL c)izochoryczne-izobaryczne SABATHE'4)skład chemiczny czynnika nie ulega zmianie, odprowadzanie ciepła odbywa się przez izochoryczne oziębianie gazu 5)ciepło właściwe czynnika jest stałe, wszystkie przemiany obiegu odbywają się nieskończenie wolno(brak strat przepływu). SPR.TEORETYCZNE - stosunek pracy teoretycznej do ciepła dostarczonego WARUNKI PODNIESIENIA SOPRAWNOŚCI 1)zwiększenie różnicy między ciśnieniem max . I min. pmax-pmin (przyjęto przerywać proces rozprężania przy stosunkowo wysokim ciśnieniu 5-10 bar, aby skierować je na turbinę do doładowania) 2)zwiększenie różnicy Vmax- Vmin - objętość komory spalania polepsza się jakość paliwa - zwiększenie objętości komory przy małej Vmin - koksowanie na cylindrze Q1v+Q1p=const regulacja - Q1v, Q1p - zmiana sprawności Tg - temp. gazów spalin. ge - jednostkowe zużycie paliwa Przyjmując nast. Oznaczenia - geometryczny stopień sprężania - stopień izochorycznego przyrostu ciśnienia - stopień izobarycznego przyrostu objętości można wyrazić sprawność teoretyczna obiegu Sabathe' w postaci Sprawność teoretyczna obiegu Sabathe wzrasta ze wzrostem stopnia sprężania ε i ze wzrostem stopnia izochorycznego przyrostu ciśnienia ϕ, a maleje ze wzrostem izobarycznego stopnia przyrostu objętości ρ. ŚREDNIE CIŚNIENIE TEORETYCZNE (pt) - stosunek pracy teoretycznej Lt do przyrostu objętości ΔV=V1-V2 jakiej doznaje czynnik roboczy wytwarzając pracę Lt OBIEGI RZECZYWISTE - inaczej wykresy indykatorowe INDYKATOR MECHANICZNY - urządzenie do PRACA INDYKOWANA - wewnętrzna - proporcjonalna do pola pod wykresem Dla obiegu rzeczywistego odpowiednikiem średniego cisnienia teoretycznego jest ŚREDNIE CIŚNIENIE INDYKOWANE - jest to takie średnie, umowne, obliczeniowe i stałe ciśnienie, które działając na tłokwykonałoby taką samą pracę jak zmienne rzeczywiste ciśnienie w cylindrze Średnie ciśnienie indykowane Pi= Fi-polewykresu l-długość wykresu Sprężyna \odpowiada za kształt wykresu-ma stała strzałkę ugięcia f Dolot ładunku W silniku doładowanym powietrze o cisnieniu Pd i td napływa do zasobnika powietrza a z tamtąd do cylindra. Temp. na końcu dolotuładowania określa się w oparciu o następującą prostą zależnośćT1= TD-temp. Powietrza w zasobniku -przyrost temp. Pow. W cylindrze np. 15'-20' =współczk reszty spalin w silniku doład. 0.02-0.04Tr- temp. reszty spalin PARAMETRY SUWU SPRĘZANIa Temp. Końca suwu Tk= N1-średnia waryość wykładnika politropy spręzania =wart. Stopnia sprężania

=rzeczywisty stopień sprężania mniejszy od geometrycznego z uwagi na pozostawanie w pierwszej fazie ruchu tłoka otwartych okien lub zaworów wylotowych. Aby stworzyć war. Do samozapłonu paliwa Tk musi być wyższa od temp. Samozapłonu mieszaniny paliwowo powietrznej o ok. 250'- 300'.Ciśnienie sprężania Pk. Po utworzeniu mieszaniny paliwowo powietrznej następuje jej samozapłon w cylindrze osiągany jest zazwyczaj kilka stopni po GMP max ciśn. Spalania (wartość 8-16Mpa dla wolnoobrotowych ;6-18 dla sredn.) Max temp spalaniaTMAX powst w cylindrze nieco pózniej niż Pmax może wyn. Ponad 2000K PROCES WTRYSKU I SPALA W silniku en. Cieplna powst na skutek spalania wtryskiwanego do cylindra paliwa. Jego utleniaczem jest tlen zaw. W powietrzu dostarczonym i sprężonym w cylindrze. W ramach tej reakcji dochodzi do intensywnego wydzielania się ciepła i jednocześnie powstaje szereg produktów spalania. Są wśród nich:CO2 ,H2O,tlenki azotuNOx , tlenki siarkiSOx tlenki węglaCO i inne. Z punktu widzenia ochrony środowiska część składników spalin uznawana jest jako toksyczne w odniesieniu do silników okrętowych. W pierwszej kolejności kierowana jest w tym kontekście uwaga na NOx i SOx. Aby zmniejszyc zaw. Tlenków siarki njlepiej jest zasilać silnik paliwem o niskie zaw. Siarki . O zawartości zas NOx w głównej mierze decyd. Jakość przebiegu procesu spalania. Odpowiednio modyfikując jego przebieg można skutecznie zawart. Tego związku ograniczyć Podstawowym wymaganiem stawianym przed organizacją procesu spalania jest dążność Do całkowitego i zupełnego spalania całej dawki paliwa dost. Do cylindra. Z tego powodu za podstawowy war. Uważa się przede wszystkim dosrarczenie do cylindra odp ilości powietrza . paliwo stosowane w okrętownictwie zaw. Oriętacyjnie ok. 84-88% C,11-14%H, 0,05- 3,5%S;0,005-3% O2 L0= kMol - ilość powietrza potrzebna do spalenia paliwa G0= -przelicznik molowy W silniku wysokoprężnym mieszanina paliwowo powietrzna tworzy się bezpośr. w komorze spalania w stosunkowo małej objętości i w ciągu krótkiego czasu, który zależy min.od prędkości obrotowej silnika. W związku z powyższym przyjęto dostarczać powietrze do cylindra w nadmiarze w stosunku do teoretycznego. Nadmiar ten wyznacza się eksperymentalnie-mówi się o wsp. Nadmiaru powietrza . Wielkośc ta jest rozumiana jako stos. Rzeczywistej masy powietrza zamkniętego w cylindrze do teoretycznie potrzebnej do spalania danej dawki paliwa Zwłoka wtrysku-różnica między ( -kąt geometryczny wyprzedzenia wtrysku) Proces tworz. Mieszanki zależy od : długości wtrysku,kąta opasania i jakości rozpylenia Rozpylenie paliwa na możliwie małe krople (mgłę paliwową) realizowana jest na bazie poszczególnych dysz rozpylania. Dochodzi tam do zamiany energji ciśn.na en. Prędkości (250 -350 m/s). Powstaje struga paliwa o kształcie jak na rysynku powyżej. Na proces tworzenia mieszaniny pal.- powietrz. Silny wpływ ma forma tej strugi w tym kąt opasania wtrysku i długość wtrysku L .parametry układu w tym ciś. Wtrysku i sredn. Dyszy rozpylacz powinny być tak dobrane aby struga paliwa dobrze `' wpisywały się” w kształt geometrji komory spalania silnika. Powinny one skutecznie wnikać aż do części peryferyjnych komory spalania ale nie dotykać gorących ścianek cylindra i denka tłoka. Istotny dodatkowy wpływ na kształt strugi i jakości rozpylenia mają również fizyczne własności paliwa. Z uwagi na to że w trakcie eksploatacji może nastąpić zużycie parprecyzyjnych pomp wtryskowych, zużycie otworów rozpylaczy, zakoksowanie otworów rozp., zmiana ciś. Otwarcia wtryskiwacza. Straty te mogą znacząc wplywac na jakość procesu wtr. Paliwa a co za tym idzie rozwój procesu spalania. Moc efektywna - jest to moc oddawana odbiornikowi mocy, a więc moc efektywna w stosunku do mocy indukowanej jest pomniejszona o moc związaną z oporami ruchu = - Moc znamionowa - to taka moc, która odpowiada założeniom projektowym - silnik rozwija ją w warunkach znamionowych. Moc maksymalna - to największa moc użyteczna jaką silnik może rozwijać w warunkach stałego obciążenia w ciągu określonego czasu.

Moc trwała - silnik pracuje rozwijając tę moc bez ograniczeń czasowych i zazwyczaj wynosi ona 85 - 95% mocy nominalnej. Moment obrotowy- stosunek mocy efektywnej do prędkości kątowej. Średnie ciśnienie indykowane to takie stałe, obliczeniowe ciśnienie czynnika roboczego, które działając na tłok podczas suwu pracy wykonałoby taką samą pracę indykowaną Li jak zmienne rzeczywiste ciśnienie w cyklu. ŚREDNIE CIŚNIENIE EFEKTYWNE pT- średnie ciśnienie strat w cylindrze średnie ciśnienie efektywne charakteryzuje rzeczywistą zdolność silnika do wykonania pracy użytecznej. 2suw ηm=0,93 4suw ηm=0,95 SPRAWNOŚĆ MECHANICZNA- stosunek ilości ciepła równoważnego pracy użytecznej do ilości ciepła równoważnego pracy indykowanej. Nm- moc potrzebna do pokonania oporów tarcia Doładowanie Ne↑Nm↑ straty tarcia -pierscienie w cylindrze SPRAWNOŚĆ INDYKOWANA- wielkość ta mówi o wykorzystaniu energii cieplnej podczas rzeczywistego procesu roboczego. Ge- godzinowe zużycie paliwa [kg/h] W- wartość opałowa [kJ/kg] Ni [kW] SPRAWNŚĆ EFEKTYWNA JDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA- stosunek godzinowego zużycia paliwa do mocy efektywnej FAZY PROCESU SPALANIA Faza 1 - zwłoka zapłonu lub okres indukcji. Wpływ na proces spalania ma nie tylko „mechaniczna” strona związana z pracą układu wtryskowego ale i procesy fizykochemiczne. Krople paliwa wtryskiwane do cylindra kontaktują się z gorącym powietrzem ( parametry powietrza uzyskane w procesie sprężania ). Dochodzi do ich odparowania i mieszania się z powietrzem. Intensywność tego procesu zależy min od wielkości kropel paliwa, jakości rozpylania, od prędkości ruchu kropel paliwa względem powietrza, od temperatury i ciśnienia powietrza oraz od rodzaju paliwa. Powstające pary paliwa odrywają się od kropel i mieszają z powietrzem. Początkowo powstaje jednak niejednorodna mieszanina, bowiem odparowaniu w pierwszej kolejności podlegają najlżejsze frakcje paliwa. Na skutek tej niejednorodności do zapłonu tylko dojdzie w niektórych rejonach komory spalania, a w innych nastąpi później. Podsumowując można powiedzieć, że w 1 fazie procesu spalania tworzy się tzw. Gorąca mieszanina co składa się rozpad paliwa na krople, tworzenie się strugi, przenikanie strugi w głąb objętości powietrza, podgrzewanie kropel ich odparowanie i dalsze się mieszanie, a także procesy chemicznego przygotowania mieszaniny do spalania. Opisany okres obejmuje przedział wyznaczony punktami odpowiadającymi momentowi wtrysku paliwa do cylindra i samozapłonu paliwa w cylindrze. Faza 2 - szybkie spalanie paliwa. Opisany jest przedziałem wyznaczonym przez punkty odpowiadające samozapłonowi paliwa w cylindrze i uzyskaniu w cylindrze max. Ciśnienia spalania pmax. Cechą charakterystyczną tej fazy jest znaczny przyrost ciśnienia w funkcji stopni obrotu wału korbowego, a jego wyróżnikiem

wielkości narastanie ciśnienia 0,4 - 0,6 owk. Podstawowym czynnikiem , który decyduje o dynamice procesu fazy drugiej jest ilość paliwa podana do cylindra w fazie pierwszej. W fazie drugiej zazwyczaj nie zdąży się spalić cała dawka paliwa dotychczas do paliwa dostarczona. Faza 3 - intensywne wydzielanie się ciepła lub izobarycznego spalania. Faza ta trwa od momentu uzyskania w cylindrze do momentu zakończenia podawania paliwa przez wtryskiwacz. W cylindrze pali się ta część paliwa w otoczeniu powietrza, która wcześniej spalaniu nie podlegała. Zazwyczaj do fazy trzeciej udaje się efektywnie spalić około 70 - 80% całkowitej dawki paliwa wtryskiwanej do cylindra. Cechą charakterystyczną tej fazy jest intensywne wydzielanie się ciepła czemu towarzyszy silny wzrost temperatury gazów w cylindrach, aż do uzyskania temperatury max.aż do uzyskania temp max FAZA IV -dopalenie paliwa. Jak wynika z poprzednich analiz w poprzednich fazach nie dochodzilo do spalenia calkowitego wtrysnietej dawki paliwa 20 do 30% dawki dopala się w fazie 4 jest to proces niekorzystny. Spalenie paliwa w fazie 4 wplywa zazwyczaj na obnizenie wskaznikow ekonomicznych pracy silnika wzrost temp. gazow oraz towazyszacy temu takich nie korzystnych zjawisk jak przeciazenie cieplne zaworow wylotowych koksowania otworow wyloczenie rozpylacza najlepiej wiec byloby aby faza 4 trwala możliwe krotko. WSKAZNIKI PRACY SILNIKA 1)wskazniki energetyczne: - predkosc obrotowa - moc - srednie cisnenie indykowane i efektywne - moment obrotowy - sprawnosc - jednostkowe zuzycie paliwa (wskaznik ekonomiczny) PREDKOSC OBROTOWA okresla się jako liczbe obrotow walu korbowego w jednostce czasu n[obr/min]. W katalogach podawana jest za zwyczaj znamionowa, nominalna predkosc obrotowa tj. taka dla ktorej silnik obciazony jest namionowym momentem i rozwija znamionowa moc [nn]ROZRUCHOWA PREDKOSC OBROTOWA (nr) jest najmniejsza predkosc obrotowa która umozliwia inicjacje procesu rozruchowego można przyjac ze wynosi ona oklo nr=(1/3-1/5)nn należy pamietac ze proces ten zalezny jest od parametrow termodynamicznych powietrza, stanu cieplnego silnika i jego stanu technicznego.MINIMALNA PREDKOSC OBROTOWA nmin jest to najmniejsza predkosc obrotowa z jaka silnik może pracowac.EKSPLOATACYJNA PREDKOSC OBROTOWA nm predkosc która rozwija silnik w warunkach eksploatacyjnych z jaka zwylke pracuje jest ona zazwyczaj mniejsza niż znamionowa MAX OBROTOWA nmax najwieksza predkosc jaka dopuszcza producent podajac jednoczesnie ograniczenie czasowe jej wystepowania (zazwyczaj >1,1 nn, 1-1,5h) PREDKOSC OBROTOWA mierzona jest przy pomocy tzw. obrotomierzy. Dla wiekszosci silnikow wystepuje jednak dodoatkowy licznik obrotow które sumuje i rejestruje kolejne obroty walu korbowego.MOC SILNIKA indykowana Ni=[Pi(∏D^2/4)Snz]/1000 [KW] 16. Korzystając z wykresu indykotorowego silnika dwusuwowego z przepłukaniem szczelinowym omów zasadę działania tego silnika. hw -wysokość szczelin dolotowych 1' - otwarcie szczelin dolotowych 1 - zamknięcie szczelin dolotowych 5 - otwarcie zaworu wylotowego 5' - zamknięcie zaworu wylotowego 5-1' - wylot swobodny spalin 1-1' - wylot wymuszony i dolot świeżego powietrza 1-5' - strata świeżego ładunku Wykres indykotorowy jest zbliżony do silnika 4-suw. Z tym że pętla dolotu i wylotu zastępuje przepłukanie. 17. Korzystając z wykresu indykotorowego silnika dwusuwowego z przepłukaniem szczelinowo-zaworowym omów zasadę działania tego silnika 19. Na podstawie kołowego wykresu faz rozrządu silnika czterosuwowego wyjaśnij dlaczego zawory otwierają się z pewnym wyprzedzeniem i zamykają się z pewnym opóźnieniem w stosunku do zwrotnych położeń tłoka.

---