Silnik spalinowy

[edytuj]

Z Wikipedii

Skocz do: nawigacji, szukaj

Silnik spalinowy — silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.

Spis treści [ukryj] 1 Zasada działania 2 Rodzaje silników spalinowych 3 Wielkości charakteryzujące silniki spalinowe 4 Linki zewnętrzne

Zasada działania [edytuj]

Czynnik "zimny", często powietrze zassane z otoczenia, jest sprężane, a w wyniku sprężania rośnie jego ciśnienie i temperatura. Sprężony gaz ogrzewany jest poprzez spalanie paliwa do stosunkowo wysokiej temperatury. "Gorący" gaz rozprężany jest w cylindrze z ruchomym tłokiem lub/i turbinie. Uzyskana z rozprężania gorącego gazu energia mechaniczna wystarcza na pokrycie zapotrzebowania energii do sprężenia gazu "zimnego" i do napędu dowolnej maszyny.

Sprężanie i rozprężanie gazu może odbywać się zarówno w maszynach przepływowych jak i tłokowych. Jeśli wykorzystujemy maszyny przepływowe mamy do czynienia z silnikiem turbinowym, składającym się z osobnych elementów: sprężarki, komory spalania i turbiny. Jeśli silnikiem naszym jest maszyna tłokowa, to proces sprężania, spalania paliwa i rozprężania gorącego czynnika odbywa się cyklicznie w jednej przestrzeni ograniczonej tłokiem, głowicą i ściankami cylindra (silnik tłokowy).

Rodzaje silników spalinowych [edytuj]

Istnieje kilka podziałów silników spalinowych, według różnych kryteriów. Poszczególne konkretne silniki zazwyczaj daje się sklasyfikować w kilku z tak powstałych klasyfikacji.

Ze względu na sposób spalania można wyróżnić silniki spalinowe spalania otwartego i zamkniętego. Silniki spalania otwartego nie uszczelniają przestrzeni, w której następuje reakcja spalania. Silniki spalania zamkniętego przeprowadzają reakcję spalania w szczelnej komorze.

Ze względu na ciśnienie w kolektorze ssącym silnika, można wyróżnić:

• silniki wolnossące (niedoładowane)

• silniki doładowane, które ze względu na ciśnienie w kolektorze ssącym dzieli się na:

• silniki niskodoładowane (nadciśnienie 0-0,5 bara)

• silniki średniodoładowane (nadciśnienie 0,5-1 bara)

• silniki wysokodoładowane (nadciśnienie powyżej 1 bara)

Ze względu na czynnik roboczy można wyróżnić silniki spalinowe tłokowe, turbinowe oraz reakcyjne.

Najczęściej spotykane konfiguracje:

• silnik spalinowy tłokowy o ruchu posuwisto-zwrotnym tłoka - najczęściej spotykana jednostka napędowa samochodów, jako napęd główny i pomocniczy siłowni okrętowych a nawet jako napęd generatorów awaryjnych w elektrowniach atomowych. Moce największych spalinowych silników okrętowych sięgają 80 MW a średnice cylindra 1050 mm. Jest to silnik spalania zamkniętego

• silnik spalinowy tłokowy o tłoku rotacyjnym - zwany też silnikiem Wankla, spotykany rzadko w motoryzacji, jest to silnik spalania zamkniętego

• silnik Stirlinga o chemicznym źródle ciepła (silnik tego typu może też korzystać z innych źródeł ciepła, niż spalanie), jest to silnik spalania otwartego

• silnik turbowałowy jest to silnik turbinowy, z którego moc mechaniczna odbierana jest z wału wirnika turbiny, używany głównie w lotnictwie (silniki turbośmigłowe, śmigłowcowe), w energetyce (siłownia gazowa, układ gazowo-parowy), do napędu śrub okrętowych, sporadycznie w kolejnictwie, jeszcze rzadziej w motoryzacji

• silnik odrzutowy jest to silnik reakcyjny, spalania otwartego, używany głównie w lotnictwie

Wielkości charakteryzujące silniki spalinowe [edytuj]

• Pojemność skokowa (dla silników tłokowych) - zsumowana różnica pomiędzy maksymalną a minimalną objętością każdego z cylindrów w silniku spalinowym wyrażana w centymetrach sześciennych (cm³, ccm).

• Stopień sprężania (dla silników tłokowych) - stosunek przestrzeni nad tłokiem w końcowej fazie ssania do przestrzeni nad tłokiem w końcowej fazie sprężania. Stopień sprężania obliczamy ze wzoru:

gdzie V_c to objętość nad tłokiem po suwie ssania, a V_k to objętość nad tłokiem po suwie sprężania.

• Prędkość obrotowa - wielkość określająca ilość obrotów wału korbowego na minutę. Jednostka:

• Maksymalny moment obrotowy - maksymalny moment obrotowy przekazywany z wału silnika do układu napędowego.

• Moc silnika - stosunek wykonywanej pracy do czasu jej wykonania. Jednostki mocy:

• 1 KM = 0,736 kW

• 1 kW = 1,36 KM

• Objętościowy wskaźnik mocy (dla silników tłokowych) - stosunek mocy silnika do objętości wszystkich cylindrów w końcowej fazie suwu ssania.

• Jednostkowa moc wewnętrzna (dla silników turbinowych) - stosunek mocy wewnętrznej silnika turbowałowego do strumienia masy czynnika na wlocie do silnika:

gdzie N_i - moc wewnętrzna turbiny [W], G₀ - strumień masy czynnika na wlocie do układu samochodu

---