współczynnik nadmiaru powietrza +

obieg Atkinsona a obieg Otta

zasada działania silnika 2-suwowego

jakie parametry musimy znać aby zmierzyć ilość ciepła oddaną przez kocioł -

jakie znasz rodzaje pomp ciepła

zasada działania absorpcyjnej pompy ciepła

co to jest pow. wymiany ciepła w kotle

jakie są straty w kotle

od czego zależy strata kominowa

straty niecałkowitego spalania paliwa

sposoby spalania paliwa w kotle (górne i dolne?)

rodzaje rusztów

co to jest rozrząd 

rodzaje zasilania paliwa ??

silnik Wankla - omówić zasadę działania

obieg Rankine'a, jak zwiększamy sprawność

czy ciśnienie w kotle kondensacyjnym może być mniejsze nie atmosferyczne

co to jest turbo i do czego służy

rodzaje kotłów, od czego zależy sprawność

silniki 2 i 4-suwowe, różnice, budowa

co to jest wał korbowy i do czego służy

straty kotła i od czego zależą

tendencja rozwoju silników

- porównanie zasady działania silnika z zaplonem iskrowym i samoczynnym,

- obieg rankina - narysowac i opisac

- omówić jakąś charakterystyke silnika,

- co to jest walczak i do czego słuzy,

- rodzaje doładowań silnika - wymienic i opisać

Doładowanie silników spalinowych

1. Wstęp: Pojęcie doładowania silników

2. Porównanie Kompesora i Turbosprężarki

3. Twin turbo a Biturbo

4. Podsumowanie

 

 1.                 Pojęcie doładowania

 

            Technologia doładowania silników spalinowych zanim znalazła swoje zastosowanie w  branży motoryzacyjnej była obecna w silnikach napędzających stałe elementy w przemyśle gazowym i naftowym. Zastosowanie opierało się głównie na osobnych turbinach, które dostarczały sprężone powietrze bezpośrednio do cylindrów.

 

Samo doładowanie silnika to proces który pozwala na wprowadzenie większej ilości powietrza, czy też mieszanki paliwa i powietrza do komory silnika aby możliwa była zwiększona reakcja spalenia. Oczywiście z tym wiąże się uzyskanie większej mocy oraz dokładne spalenie mieszanki paliwa, a co za tym idzie zmniejszenie zużycia energii czyli paliwa.

 

Przeniesienie tej metody do motoryzacji wymagało znaczącej ewolucji, ponieważ nadrzędnym celem było zwiększenie mocy silnika oraz zmniejszenie zużycia paliwa, oczywiście przy zachowaniu pełnej sprawności i trwałości silnika. Począwszy od lat 20-tych XX wieku do początku lat 70 wielu konstruktorów zmagało się z opracowaniem skutecznego systemu doładowania silnika spalinowego. Takie próby podjęte były min przez konstruktorów Mercedesa, a także koncern General Motors oraz BMW. W roku 1975, w oparciu o doświadczenie ze sportów motorowych firma Porsche wprowadziła już w tej chwili legendarny model 911, co zapoczątkowało erę silników turbodoładowanych o zadowalającej sprawności.

Patrząc na dzisiejszą motoryzację 99% silników wprowadzonych na rynek i zarówno tych napędzanych olejem napędowym i benzyną to silniki turbodoładowane. Producenci prześcigają się w technologiach tworząc silniki turbodoładowane wprowadzając oszczędne i małolitrażowe jednostki napędowe.

 

            2. Kompresor a turbosprężarka, różnice

 

Rozpoczynając analizę obu rozwiązań z pewnością można stwierdzić iż wspólną ich cechą jest cel jaki mają za zadanie osiągnąć, czyli zwiększenie mocy silnika. Ściślej mówiąc chodzi o wtłoczenie  jak największej ilości powietrza w komorze silnika w celu dokonania reakcji spalenia i uzyskania pożądanej mocy. Powietrze to wtłaczane jest do komory za pomocą wirnika sprężarki, który występuje zarówno w silnikach doładowanych kompresorem jak i turbosprężarką.

 

Zagłębiając się bardziej szczegółowo podstawową różnicę między wspomnianymi rozwiązaniami jest sposób w jaki owy wirnik jest napędzany.

 

W przypadku turbosprężarki wirnik napędzany jest przez wylatujące gazy czyli spaliny. Jeżeli chodzi natomiast o kompresor wirnik napędza specjalny pas podłączony do wału korbowego. Jeżeli chodzi o kwestie techniczne to w zasadzie tyle. Kompresor napędzany wałem korbowym zużywa w praktyce część mocy silnika, turbosprężarka napędzana spalinami czyli energią zużytą.

 

Zarówno jedno i drugie rozwiązanie ma swoich zwolenników i przeciwników. Dla jednych kierowców równoległy wzrost mocy silnika wspomaganego kompresorem jest zdecydowanie bardziej pożądany niż jak w przypadku silników turbodoładowanych przyrost mocy od określonej wartości obrotów. Równoległy wzrost mocy kompresora umożliwia doładowanie jednostki napędowej od najniższych obrotów, co przemawia bardziej za niż w przypadku turbo biorąc pod uwagę efekt turbo dziury. Ale z drugiej strony turbosprężarka jest w stanie wytworzyć większe ciśnienie niż kompresor. Większe ciśnienie, czyli większe przyrosty mocy co jest szczególnie pożądane dla kierowców lubiących przeprowadzać modyfikacje w swoich silnikach, oraz fanów tuningu. Reasumując kompresor wspomaga silnik umożliwiając zwiększenie mocy w sposób bardziej stonowany. Turbosprężarka ma większe możliwości, natomiast poprzez różnicę między turbo dziurą i późniejszym nagłym wzroście mocy może powodować efekt utraty przyczepności. Na to jednak producenci również znaleźli rozwiązanie w postaci elektronicznych systemów wspomagania toru jazdy samochodu. Na koniec kompresory to rozwiązanie szczególnie umiłowane przez taką markę jak np. Mercedes.

 3.                  Twin turbo i Biturbo.

 

Technologie w motoryzacji również wymagają coraz to większych pożądanych efektów. Celem jest stworzenie jednostek napędowych generujących dużą moc oraz legitymujących się bardzo dobrą kulturą pracy. Tym samym producenci proponują technologię Biturbo oraz Twin Turbo.

 

Ogólnie zasada działania jest identyczna jak w przypadku silników turbo doładowanych jedną sprężarką. Różnica polega na tym, iż powietrze sprężane jest jak sama nazwa wskazuje przez dwie turbo sprężarki. Takie rozwiązanie stosuje się szczególnie w silnikach o wyższej pojemności poczynając od 2500 wzwyż.

 

Twin turbo to rozwiązanie charakteryzujące się dwoma turbosprężarkami o takiej samej charakterystyce pracy. Takiej samej bowiem obie turbosprężarki pracują w sposób równoległy przez  co są w stanie minimalizować efekt bezwładności turbiny, szczególnie jeżeli mówimy o opisywanym wcześniej efekcie turbo dziury. Technologia ta szczególnie pozwala na zastosowanie w silnikach rzędowych.

 

Biturbo to również zastosowanie dwóch turbosprężarek lecz w innej specyfikacji. W tej technologii jedna turbina pracuje w specyfikacji niższych obrotów spełniając swoje pracę do wartości około 1500 obr. Dzięki tej mniejszej turbinie zdecydowanie poprawia się skuteczność pracy turbiny od najniższych obrotów. Natomiast druga zdecydowanie większa dołączana jest w trakcie zwiększonego zapotrzebowania na moc, a co za tym idzie rosnącego momentu obrotowego. Turbina  bierze ciężar wspomagania silnika po przekroczeniu wartości około 2500 tys obr. Tylko w tej metodzie tylko jedna z dwóch turbosprężarek jest napędzana gazami wtórnymi. Druga natomiast załączana jest w miarę potrzeb. Podobnie jak w przypadku twin turbo rozwiązanie to zmniejsza efekt turbo dziury. Zaletą tej metody jest również fakt iż druga turbina dołączana posiada określoną prędkość obrotową jeszcze zanim będzie aktywowana. Metoda dostępna jest w samochodach grupy Ford oraz PSA.

 4.                 Podsumowanie

Odwieczne pytanie zadawane przez kierowców przed zakupem samochodu: samochód z silnikiem wolnossącym czy turbodoładowany? Poddając analizie układy doładowanie silnika i rodzaje wspomagania nasuwa się stwierdzenie, iż doładowanie w samochodach dedykowane jest nie tylko dla użytkowników liczących na się ze sporymi osiągami, ale również ceniących sobie kulturę pracy i mniejsze spalanie. Silniki te natomiast wymagają większej świadomości od użytkownika tego samochodu szczególnie jeżeli chodzi o sposób użytkowania takiego samochodu. Producenci opracowując coraz to nowoczesne jednostki napędowe bazują głównie na technologii doładowania co zdecydowanie wyżej stawia je w hierarchii rozwoju motoryzacji i produkcji silników.

1. Silnik dwusuwowy jest najprostszym rodzajem silnika spalinowego. Dawniej napędzał małe samochody (np.Syrena, Trabant) i motocykle (WSK , Romet). Obecnie stosowany jest w kosiarkach, piłach spalinowych, lekkich motocyklach i motorowerach (np. Peugeot peedfight). Dziś wychodzi z Użycia, ze względów ekologicznych. Najważniejszymi wadami silników wusuwowych są: niska sprawność silnika (wysokie zużycie paliwa) oraz wysoka emisja spalin. Głównym tego powodem jest niedokładne wypłukanie spalin z cylindra oraz spalanie wraz z paliwem oleju silnikowego (do paliwa dodaje się olej, co zapewnia smarowanie podzespołów silnika).

Zasada działania silnika dwusuwowego

Silnik dwusuwowy, swój cykl pracy wykonuje w przeciągu dwóch suwów.

1. wlot mieszanki paliwowo-powietrznej (wytworzonej wcześniej w gaźniku), poprzez kanał dolotowy, do przestrzeni korbowej silnika pod tłokiem oraz sprężanie mieszanki w cylindrze nad tłokiem. Tutaj tłok znajduje się w GMP.

2. Następnie w cylindrze następuje zapalenie się mieszanki od iskry elektrycznej (praca), a tłok zostaje „odrzucony” siłą spalanej mieszanki w dół (do DMP). W drugim suwie następuje wylot spalin z cylindra (poprzez kanał wylotowy) i wlot nowej mieszanki (nagromadzonej wcześniej w przestrzeni korbowej) do cylindra, dzięki kanałowi przelotowemu.

3. Nowa mieszanka przepłukuje również cylinder, usuwając z niego resztki gazów spalinowych.

Poszczególne kanały (dolotowy, przelotowy oraz wydechowy) są zakrywane przez sam tłok podczas jego ruchu.

2.Silnik czterosuwowy, cykl pracy wykonuje w ciągu czterech suwów tłoka.

1. W pierwszym suwie tłok przesuwa się z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu zasysając przy tym mieszankę paliwowo powietrzną poprzez otwarty kanał dolotowy.

2. Następnie kanał dolotowy zostaje zamknięty przez zawór, a tłok wędruję z powrotem z DMP do GMP, sprężając przy tym mieszankę (suw drugi).

3. W trzecim suwie tłoka następuje wybuch mieszanki paliwowo powietrznej, wskutek czego tłok zostaje odrzucony w dół. Wybuch mieszanki paliwowo-powietrznej spowodowany jest przeskoczeniem iskry na elektrodach świecy zapłonowej.

4. W czwartym suwie tłoka następuje wydech spalin, powstałych wskutek wybuchu mieszanki, poprzez kanał wylotowy odsłonięty w tym czasie przez zawór.

Równice w budowie silnika czterosuwowego i wysokoprężnego

Pierwszą z nich jest to, ze zamiast świecy zapłonowej w silniku wysokoprężnym znajduje się wtryskiwacz, który wtryskuje paliwo do komory spalania. Kolejną jest to, ze zamiast mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku wysokoprężnym poprzez kanał dolotowy zostaje wprowadzone samo powietrze.

Zasada działania silnika czterosuwowego

Czterosuwowy silnik wysokoprężny cykl pracy wykonuje bardzo podobnie do zwykłego silnika czterosuwowego. W pierwszym suwie tłok przesuwa się z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu zasysając przy tym powietrze poprzez otwarty kanał dolotowy. Następnie kanał dolotowy zostaje zamknięty przez zawór, a tłok wędruję z powrotem z DMP do GMP, sprężając przy tym powietrze, co skutkuje gwałtownym podniesieniem jego temperatury (suw drugi). Następnie paliwo zostaje wtryśnięte do komory spalania. Następuje samozapłon, wskutek czego tłok zostaje odrzucony w dół. W czwartym suwie tłoka następuje wydech spalin poprzez kanał wylotowy odsłonięty w tym czasie przez zawór.

 Porównanie i zakres stosowania silników spalinowych
Silniki wysokoprężne są znacznie ekonomiczniejsze od niskoprężnych. Jednostkowe zużycie paliwa w silnikach niskoprężnych wynosi ok. 250 G/kMh, podczas gdy silniki wysokoprężne zużywają tylko ok. 200G/kMh. W naszych warunkach trzeba jeszcze do tego doliczyć różnice w cenach paliwa. Do ujemnych cech silnika wysokoprężnego należy trudniejszy rozruch, konieczność stosowania precyzyjnych i drogich urządzeń wtryskowych, mocniejsza i cięższa konstrukcja oraz mniejsza moc, jaką silnik może osiągnąć w tej samej objętości skokowej. Wszystkie te czynniki spowodowały, że silniki z zapłonem samoczynnym znalazły szerokie zastosowanie w ciągnikach rolniczych i ciężkich samochodach, przy napędzie pomp, sprężarek, kombajnów i wszędzie tam, gdzie zużycie paliwa ma duży wpływ na kształtowanie się kosztów eksploatacji. Czterosuwowe silniki gaźnikowe stosuje się powszechnie do napędu samochodów osobowych, ciężarowych, agregatów prądotwórczych itp. Silniki dwusuwowe są mniej ekonomiczne niż silniki czterosuwowe i nawet 400 g paliwa na 1KM godz. Benzynowe dwusuwowe silniki gaźnikowe z ładowaniem przez skrzynie korbową stosowane są w napędach motorowerów, motocykli, popularnych samochodów oraz do rozruchu dużych silników wysokoprężnych, ze względu na małą moc oraz niewielkie godzinne zużycie paliwa. Najistotniejszymi zaletami dwusuwowych silników niskoprężnych są niska cena oraz prosta obsługa.

3.Silnik Wankla - silnik czterotaktowy

• 1. Ssanie

• 2. Sprężanie

• 3. Praca

• 4. Wydech

W tym silniku tłok w kształcie zbliżonym do trójkąta (1), mimośrodowo umieszczony w korpusie (2), obracając się tworzy komory: ssawną, sprężania, rozprężania (pracy) i wydechową. W zależności od kąta obrotu tłoka komory te zmieniają kształt i objętość. W czasie jednego obrotu wału, silnik wykonuje 3 cykle pracy - ssanie, sprężanie, wydech - silnik dwusuwowy wykonuje w czasie jednego obrotu wału jeden cykl pracy, czterosuwowy zaś na jeden cykl pracy potrzebuje dwóch obrotów wału. W momencie, gdy mieszanka paliwowo-powietrzna jest maksymalnie sprężona następuje zapłon. Mieszanka paliwowo-powietrzna dostarczana jest przez kanał doprowadzający (3), a spaliny odprowadzane przez kanał odprowadzający (4). Ruch tłoka jest przenoszony na mimośrodowe odcinki wału centralnego.

• Dlaczego wcześniej były problemy w jego użyciu?

-były zbyt słabe materiały oraz słabo rozwinięta technologia. Często pękały bloki silnika a uszczelnienie wytrzymywało tylko przez krótki okres pracy.
Jego zaletami, które górują nad silnikiem czterosuwowym to przede wszystkim brak konieczności zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na obrotowy wału, gdyż w tym silniku rotor się obraca, a nie działa w trybie posuwisto zwrotnym. Jako kolejną zaletę możemy uznać bardzo lekką konstrukcję oraz mało skomplikowaną budowę. Silnik ten ma również dużą sprawność mechaniczną, bo około 60% i więcej gdy czterosuw zaledwie 40%.

Silnik Atkinsona