Najbardziej znanym przedstawicielem silników spalinowych jest silnik tłokowy. Wszystkie mają swoje wady i zalety. Podstawową wadą silnika tłokowego stanowią niekorzystne skutki zmienności kierunku i prędkości ruchu tłoka względem cylindra. Przyśpieszenia o zmiennych kierunkach i wartościach wywołują duże siły bezwładności obciążające części mechanizmu korbowego. Powoduje to konieczność wyrównoważenia tych sił i momentów od nich pochodzących. Konstrukcję tłokowych silników czterosuwowych komplikuje dość złożony mechanizm rozrządu. Chęć wyeliminowania choć części wad zrodziła idee stworzenia silnika, którego tłok zamiast ruchu postępowo - zwrotnego wykonywałby ruch obrotowy. Pierwszym wprowadzonym do produkcji silnikiem z tłokiem obrotowym (krążącym), był silnik pomysłu niemieckiego konstruktora FELIKSA WANKLA. Do chwili obecnej licencję silnika Wankla zakupiło już kilkadziesiąt firm na całym świecie. Tłok w kształcie zbliżonym do trójkąta (1), mimośrodowo umieszczony w eliptycznym(dokładnie jest to epitrochoida)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 tłoka, silnik wykonuje cały cykl pracy - ssanie, sprężanie, rozprężanie i wydech.[Przy 10tyś. obrotów na minutę jeden cykl trwa zaledwie 0,006 sekundy. Czas trwanie poszczególnych faz to: 0,002s ssanie, 0,0015s sprężanie, 0,001s praca i 0,0015 wydech]. W momencie gdy mieszanka paliwo-powietrzna jest maksymalnie sprężona następuje zapłon samoczynny lub wymuszony iskrą tworzoną przez świecę zapłonową. Mieszanka paliwo-powietrzna dostarczana jest przez kanał doprowadzający (3), a spaliny odprowadzane przez kanał odprowadzający (4). Przeniesienie ruchu tłoka na wał odbywa się przez przekładnie zębatą o zazębieniu wewnętrznym. Przy czym koło zębate większe jest częścią tłoka, a mniejsze częścią wału napędowego.

Zasada działania dwusuwu
Na rysunku poniżej przedstawiam schematyczny rysunek silnika. Jak łatwo można zauważyć, ruchem mieszanki steruje położenie tłoka - poruszając się w cylindrze odsłania i zasłania poszczególne okna.
Na rysunku a tłok porusza się "do góry" i tym samym odsłania okno dolotowe, co prowadzi do zassania mieszanki do skrzyni korbowej i jednoczesnego sprężenia mieszanki nad tłokiem.
Następnie pojawia się iskra (rys.b) - gorące gazy po zapaleniu zwiększają swoją objętość i wypychają tłok "na dół". Jednocześnie w miarę schodzenia tłoka ku dołowi cylindra, zostaje zasłonięte okno dolotowe i następuje wstępne sprężanie mieszanki w skrzyni korbowej.
W ostatnim etapie (rys.c) tłok znajduje się tak nisko, że odsłania okna wydechowe i płuczące. Spaliny będące pod ciśnieniem ulatują z cylindra, a sprężona wstępnie mieszanka pod tłokiem przepływa przez kanał płuczący do cylindra i wypycha tym samym resztę spalin.

 

Po napełnieniu cylindra świeżą mieszanką, zasłonięciu okna wydechowego i odsłonięciu okna dolotowego cały cykl powtarza się od nowa. Przebieg pracy w silniku dokonuje się w czasie jednego obrotu wału, czyli dwóch suwów tłoka - i stąd wzięła się nazwa "silnik dwusuwowy".

Układy wydechowe i dolotowe
Wbrew pozorom mają one istotne znaczenie na pracę silnika. Ogólnie panuje taka teoria - "wolny wydech oraz jak najkrótszy układ dolotowy o największej możliwej średnicy podnoszą moc" - owszem, podnoszą ale tylko w silniku czterosuwowym, natomiast dwusuwy żądzą się swoimi prawami. Jeśli ktoś przytoczy takie zdanie w odniesieniu do dwusuwu, należy najpierw go wyśmiać a potem wytłumaczyć o co biega ;)

Układ wydechowy
W dwusuwie składa się on z rury wylotowej (w Ogarze jest to kolanko wydechowe) oraz z komory rozprężnej i tłumika. Rola tych elementów jest cholernie ważna, ponieważ spaliny wylatują z cylindra pod ciśnieniem i rozprężają się w komorze rozprężnej (stąd nazwa), w której powstają fale ciśnienia odbijające się od niej. Na osiągi silnika wpływa kształt komory i długość wydechu (liczona od cylindra do pierwszej przegrody).
W silniku Jawki komora rozprężna i tłumik są razem umieszczone w rurze wydechowej. Komora zaczyna się na początku rury wydechowej i jest ona stożkiem, a następnie przechodzi w walec. Gdzieś w środku rury (czyli tego walca) znajduje się przegroda, która oddziela komorę od tłumika. Tu należy się wyjaśnienie - wbrew pozorom tłumik nawet mocno tłumiący hałas nie wpływa znacząco na osiągi silnika. Nawiercanie większych dziurek czy wyciąganie całego pierdzika nie zwiększa mocy - zwiększa za to hałas, można powiedzieć że jest to swojego rodzaju "tunning audio":)

Na rysunku powyżej przedstawione są schematycznie procesy zachodzące w wydechu.
Na rysunku a tłok odsłania okno wydechowe i spaliny zaczynają wypływać do komory rozprężnej - powstała w ten sposób fala ciśnienia przemieszcza się ku wylotowi. Następnie (rys.b) odchodzi ona w głąb komory i pociąga za sobą świeżą mieszankę z cylindra. Na koniec (rys.c) fala ciśnienia odbija się od końcowego stożka komory i wraca w kierunku cylindra - wtłacza tym samym do niego mieszankę, która napłynęła do wydechu w fazie z rys.b. 
Z tego opisu można wywnioskować, że najlepsza jest sytuacja w której nastąpiłoby podciśnienie za oknem wydechowym gdy jest ono otwarte - pomoże to opróżnić cylinder ze spalin i zassać świeżą mieszankę. Część tej mieszanki ucieka ze spalinami do wydechu - teraz więc przy zamykaniu okna przydałoby się nadciśnienie, które wtłoczyłoby z powrotem mieszankę do cylindra. Spowodowałoby to lepsze napełnienie cylindra, a więc zwiększenie mocy silnika i zmniejszenie zużycia paliwa. Należy więc tak dobierać wymiary i średnice układu wydechowego, żeby rozkład ciśnień pomagał w opróżnianiu cylindra i napełnianiu go świeżym ładunkiem.

Układ dolotowy
Też ma wpływ na pracę i osiągi silnika. Bawiłem się trochę z dolotem w Ogierze i stwierdziłem, że nie ma co zmieniać jego fabrycznych rozwiązań. Zdjęcie samego filtra praktycznie nic nie dało - przyspieszenie i prędkość maksymalna zostały takie same. Następne co przyszło mi do głowy to zdjęcie tylnej obudowy filtra, pozostawiając jednak wkład filtrujący na miejscu. Po tym zabiegu silnik zupełnie nie miał mocy, nie wchodził na obroty i krztusił się przy mocniejszym dodaniu gazu. Jedyna korzyść ze zdjęcia części obudowy to głęboki, basowy ryk silnika przypominający maszynę żużlową - chciałem żeby silnik tak ryczał, ale cóż zrobić... Zdjęcie czarnej, karbowanej rury z wlotu gaźnika (która doprowadza powietrze) również zaowocowało głośnym wyciem silnika. Jego osiągi nieco się zmniejszyły - przyspieszenie spadło, prędkość maksymalna pozostała mniej więcej taka sama, słowem stał się bardziej anemiczny i mułowaty.

Smarowanie
Prosta budowa dwusuwu wynika między innymi z zastosowania w nich smarowania mieszanką (tzn. silnik jest smarowany olejem zawartym w mieszance). Taki sposób ma same wady - najpoważniejszą jest ogromne zanieczyszczenie środowiska spowodowane spalaniem oleju - jest ono około 10 razy większe niż w czterosuwach. W starszych silnikach stosunek oleju do paliwa jest stały, więc intensywność smarowania silnika nie zależy od jego obciążenia - przy zamkniętej przepustnicy smarowanie jest za małe (np. przy hamowaniu silnikiem), natomiast przy częściowym obciążeniu ilość oleju jest zbyt duża. Dlatego stosunek olej-paliwo jest określony przez producenta dla najbardziej niekorzystnych warunków.
W nowszych dwusuwach zrezygnowano z takiego sposobu olejenia na rzecz smarowania automatycznego - odpada więc konieczność przygotowywania "zupy". Działa to mniej więcej na tej zasadzie, że pompa oleju reguluje ilość podawanego oleju do gaźnika w zależności od obrotów silnika i otwarcia przepustnicy. Drugim sposobem automatycznego podawania oleju jest system smarowania polegający na dodawaniu oleju między gaźnikiem a cylindrem.
Spalanie oleju prowadzi do powstawania i osadzania się na denku tłoka, głowicy i w układzie wydechowym osadu węglowego, czyli nagaru. Zbyt duża ilość nagaru prowadzi do zmniejszenia mocy i osiągów silnika oraz powoduje jego przegrzewanie się - stąd co jakiś czas trzeba usuwać wszelkie osady z wnętrza silnika.

Zasilanie paliwem
W ogromnej części dwusuwów stosuje się gaźniki, a tylko niewielka ilość tych silników posiada wtrysk paliwa. Gaźniki dwusuwów są bardzo podobne do tych z czterosuwów - mają jedynie usunięte lub uproszczone niektóre urządzenia, ale ich zasady działania są niemal te same.
W silnikach motorowerów (i niektórych motocykli) gaźniki mają prostą konstrukcję. Przepustnica kształtem przypomina walec, w miarę podnoszenia jej odsłania się gardziel gaźnika. Na wolnych obrotach przepustnica jest opuszczona do poziomu wyznaczonego przez jej śrubę regulacyjną, paliwo z komory pływakowej przepływa przez dyszę biegu jałowego (przypominam że w silniku Jawki jest to ta dysza o mniejszym przelocie) do rozpylacza. W nim następuje wstępne rozpylenie paliwa z powietrzem, następnie jest ono zasysane do gardzieli gaźnika za przepustnicą i stamtąd prosto do skrzyni korbowej. Przy podnoszeniu przepustnicy ilość rozpylanego paliwa zależy od iglicy - zwęża się ona przy końcu, więc przy wysuwaniu jej z rozpylacza zwiększa się przepustowość powietrza w rozpylaczu. Natomiast przy całkowitym otwarciu przepustnicy dawka paliwa zależy od dyszy głównej - im większa jest jej przepustowość, tym więcej paliwa przepływa do rozpylacza.
W ten sposób mniej więcej działa prosty gaźnik silnika dwusuwowego (podobne są stosowane w Jawkach).

Eksploatacja
"Szybka jazda wpływa na szybsze zużycie się silnika" - często można usłyszeć takie stwierdzenie. Jak się okazuje, dwusuw najlepiej pracuje przy całkowicie otwartej przepustnicy, gdyż wówczas smarowanie i wewnętrzne chłodzenie mieszanką jest najlepsze - co prawda silnik jest wtedy mocno obciążony, ale na takie obciążenie został przecież obliczony i skonstruowany (w silniku Jawki elementy są nawet mocniejsze). Jedyne co przemawia za przymknięciem gazu to zużycie paliwa - wiadomo że jest wtedy największe. Z kolei zbyt małe obroty przy dużym obciążeniu są zabójcze dla silnika, ponieważ smarowanie i chłodzenie jest wtedy niewielkie (np. przy męczeniu silnika wjazdem pod górę).
Również bardzo niekorzystną sytuacją są duże obroty silnika przy zamkniętej przepustnicy - smarowanie jest bardzo małe a obroty duże. Typowym przykładem jest jazda z góry z zamkniętym gazem lub długie hamowanie silnikiem.
Kiedyś szwedzka firma Saab (zresztą produkująca samochody do dzisiaj) wykonała doświadczenie na dwucylindrowym dwusuwie. Pracował on bez zarzutu przez długie godziny z całkowicie otwartą przepustnicą. Następnie poddali go specjalnej próbie - pracował z dużymi obrotami po przymknięciu przepustnicy (po prostu został napędzony innym silnikiem). W takich warunkach łożyska wału po 20 minutach zatarły się - widać więc jak niekorzystne jest długie hamowanie silnikiem. Oczywiście silnikowi nie zaszkodzi wytworzenie takich warunków przez krótką chwilę.
Natomiast problem ten nie występuje w silnikach z oddzielnym układem smarowania (niezależnym od paliwa), gdyż elementy są smarowane automatycznie.

Silnik dwusuwowy jest to silnik spalinowy, w którym cztery fazy pracy (ssanie, sprężanie, praca i wydech) wykonywane są w ciągu dwóch suwów (od górnego do dolnego skrajnego położenia) tłoka.

Silnik dwusuwowy może być zarówno silnikiem o zapłonie iskrowym, jak i o zapłonie samoczynnym.

Schemat działania silnika dwusuwowego

1. Suw sprężania - w pierwszej fazie suwu sprężania następuje "przepłukanie" przestrzeni roboczej silnika (1). Wtedy to spaliny powstałe w poprzednim cyklu pracy są wytłaczane przez kanał wydechowy (2), jednocześnie do przestrzeni roboczej przez kanał międzykomorowy (3) napływa mieszanka paliwowo-powietrzna zgromadzona wcześniej w przestrzeni korbowej silnika (4). W dalszej fazie suwu sprężania tłok (5), pełniący także rolę zaworu, zamyka kanał wydechowy i międzykomorowy, odsłaniając jednocześnie kanał ssawny (6). W czasie sprężania paliwa w komorze spalania, świeża porcja mieszanki paliwowej napływa przez kanał ssawny do przestrzeni korbowej silnika.

2. Suw pracy - Przed dojściem do górnego martwego położenia tłoka następuje zapłon paliwa, które gwałtownie się rozprężając powoduje ruch tłoka w dół do dolnego skrajnego położenia. W końcowej fazie tego suwu odsłaniany jest kanał wydechowy i spaliny zaczynają opuszczać przestrzeń roboczą. Cykl się powtarza.

Jest to przykład "klasycznego" iskrowego silnika dwusuwowego z rozrządem tłokowym. W silnikach o zapłonie iskrowym dostarczanie ładunku (mieszanki) może się odbywać przez tzw. przepustnicę obrotową (rozrząd asymetryczny, korzystniejszy od symetrycznego), zaś w silnikach o zapłonie samoczynnym często ładunek podaje turbosprężarka.

Jako że silniki dwusuwowe nie są zwykle zaopatrzone w miskę olejową, smarowanie układu korbowego musi być zapewnione przez mieszankę paliwową. W tym celu do paliwa dodaje się pewną ilość specjalnego oleju do silników dwusuwowych. Ten uproszczony system smarowania sprawia, że w konstrukcji łożyskowania korbowodu stosuje się wyłącznie łożyska toczne.

Istnieją też silniki dwusuwowe, gdzie oleju nie dodaje się do paliwa, ale jest on tłoczony z oddzielnego zbiornika bezpośrednio do łożysk oraz na gładzie cylindrów. Układ taki komplikuje jednak silnik, a główną zaletą dwusuwu jest lekkość i prostota (brak układu rozrządu, brak układu smarowania itd.)

Podstawową wadą silników dwusuwowych jest duże zużycie paliwa (niższa sprawność), wysoka emisja spalin oraz głośna praca. Głównym tego powodem jest utrudniona wymiana ładunku w silniku (oczyszczenie cylnindra ze spalin podczas przepłukania jest niezupełne) oraz zawartość w mieszance paliwowej oleju silnikowego, który ulega spalaniu wraz z paliwem, a także nieuniknione straty mieszanki podczas przepłukania cylindra.

Silniki dwusuwowe, aczkolwiek mają swoje zalety, stosowane są dużo rzadziej niż czterosuwowe. Obecnie najistotniejsze są kwestie ekologiczne (kwestie zanieczyszczania środowiska i nadmierna emisja dwutlenku węgla). Benzynowe stosowano głównie tam, gdzie ważne było, aby silnik był jak najmniejszy i najprostszy. Z początku m.in. do napędu lekkich motocykli i motorowerów, później także np. kosiarek do trawy. W ostatnich czasach w krajach wysoko rozwiniętych nawet w tych zastosowaniach wypierają je silniki czterosuwowe. Pierwsze samochody Saaba wyposażone były w silniki dwusuwowe, jednak najczęściej i najdłużej, bo aż do lat 80. XX w. stosowano je w Polsce i NRD gdzie były montowane do aut osobowych: Syrena, Trabant i Wartburg oraz do ciężarówek IFA.

Silniki dwusuwowe wysokoprężne, zasilane olejem napędowym, stosowano natomiast do napędzania bardzo dużych pojazdów, takich jak okręty, lokomotywy (np. ST44), czy bardzo duże samochody techniczne, np. straży pożarnej. Obecnie w krajach wysoko rozwiniętych także tu wypierane są one przez czterosuwowe silniki wysokoprężne, nadal są jednak często stosowane jako nowoczesne silniki okrętowe i stacjonarne. Największy obecnie oferowany spalinowy silnik tłokowy - Wartsila-Sulzer RTA96-C - jest dwusuwowym silnikiem wodzikowym z zapłonem samoczynnym.

Silnik o zapłonie samoczynnym (znany powszechnie jako silnik wysokoprężny lub silnik Diesla, ZS) - silnik cieplny spalinowy tłokowy o spalaniu wewnętrznym, w którym ciśnienie maksymalne czynnika jest znacznie większe, niż w silnikach niskoprężnych (z zapłonem iskrowym), a do zapłonu paliwa nie jest wymagane żadne zewnętrzne źródło energii, ma miejsce zapłon samoczynny.

Ssanie [edytuj]

Do cylindra, w wyniku przesuwania się tłoka i wystąpienia dzięki temu podciśnienia, zasysane jest z otoczenia czyste powietrze. Suw ssania kończy się zamknięciem zaworu ssącego (silnik czterosuwowy) lub przesłonięciem kanału dolotowego (silnik dwusuwowy).

Sprężanie [edytuj]

Zassane do cylindra powietrze (o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia) jest następnie sprężane w wyniku ruchu tłoka w stronę głowicy przy zamkniętych zaworach. Podczas sprężania rośnie intensywnie temperatura powietrza do bardzo wysokiej wartości.

Praca (ekspansja) [edytuj]

Temperatura powietrza pod koniec sprężania jest tak wysoka, że możliwy jest zapłon wtryśniętej dawki paliwa do przestrzeni nad tłokiem znajdującym się w pobliżu górnego martwego położenia. Paliwo wtryskiwane jest pod wysokim ciśnieniem (zob. hydrauliczny system wtrysku paliwa), dzięki czemu uzyskuje się dobre rozpylenie paliwa. Bardzo małe krople paliwa otoczone gorącym powietrzem szybko odparowują, a pary paliwa, dzięki dużej turbulencji, dobrze mieszają się z powietrzem tworząc jednorodny gaz palny. Gaz ten ulega samozapłonowi wywołanemu wysoką temperaturą. W wyniku spalania silnie rośnie temperatura gazu. Spalanie rozpoczyna się, gdy tłok znajduje się w pobliżu górnego położenia zwrotnego tłoka. Jest to początek ekspansji czynnika roboczego i wykonywania pracy. Początkowo, wraz ze wzrostem temperatury, rośnie także ciśnienie czynnika, lecz wzrost prędkości poruszania się tłoka powoduje, że ciśnienie zaczyna maleć, a rośnie objętość właściwa gazu. Spalanie kończy się jeszcze w czasie ruchu tłoka w stronę DMP.

Wydech [edytuj]

Gdy tłok znajduje się w pobliżu dolnego martwego położenia, następuje otwarcie zaworu wylotowego. Ponieważ ciśnienie gazu w cylindrze jest wyższe od ciśnienia otoczenia, następuje wylot gazu do otoczenia. Zawór ten jest otwarty także podczas ruchu tłoka w kierunku głowicy i prawie wszystkie gazy spalinowe zostają wydalone z cylindra.

Silnik o zapłonie iskrowym (ZI) jest silnikiem cieplnym spalinowym o spalaniu wewnętrznym, w którym spalanie ładunku zainicjowane jest iskrą powstającą pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Paliwem spalanym w silniku iskrowym musi być paliwo intensywnie parujace w układzie zasilania silnika w paliwo lub w cylindrze silnika. Stosowanymi paliwami są:

• wytworzone na bazie węglowodorów płynnych paliwa benzyna, etylina,

• LPG gaz płynny,

• gaz ziemny - CNG,

• metanol,

• alkohol etylowy (jako samodzielne paliwo lub jako dodatek do benzyn).

Silnik o zapłonie iskrowym znany jest także pod nazwą: silnik benzynowy i silnik gaźnikowy chociaż znaczenie tych nazw nieco się różni.

Silnik iskrowy może być zbudowany w układzie silnika dwusuwowego, jak i w układzie czterosuwowym istnieje jeszcze tzw. silnik Wankla z obrotowym tłokiem (rotorem) jest jednak bardzo rzadko stosowany.

Zaletami silnika iskrowego są:

• łatwy rozruch niezależnie od temperatury zewnętrznej silnika,

• dobra szybkobieżność (szybka reakcja na "dodanie gazu"),

• łatwość uzyskiwania wysokich obrotów pracy,

• stosunkowo wysoka uzyskiwana moc,

• dość lekka konstrukcja,

• niezbyt skomplikowana konstrukcja układu zasilania.

Te ważne zalety są jednak okupione kilkoma istotnymi wadami takimi jak:

• mniejsza sprawność energetyczna (większe jednostkowe zużycie paliwa),

• nieco mniejsza trwałość w stosunku do silnika wysokoprężnego.

Wraz z rozwojem silników wysokoprężnych znaczenie silników o zapłonie iskrowym nieco maleje.

W powszechnie stosowanych silnikach paliwo wtryskiwane jest do komory wstępnej, komory wirowej lub bezpośrednio do cylindra. W silnikach z komorą wstępną i wirową stosuje się zwykle świece żarowe, których żarzenie (rozgrzane do czerwoności) wspomaga wystąpienie samozapłonu w zimnym silniku. Występuje tu bowiem silniejsze chłodzenie sprężanego powietrza od chłodnych ścianek cylindra i głowicy, niż w przypadku silnika z wtryskiem bezpośrednim. Zasilanie paliwem odbywa sie poprzez układ hydraulicznego systemu wtrysku paliwa. Są to pompy sekcyjne, pompy rozdzielaczowe i nowoczesne rozwiązania konstrukcyjne (pompowtryskiwacze, system common rail) - te ostatnie konstrukcje świec żarowych zasadniczo nie wymagają. Paliwem spalanym w silniku wysokoprężnym jest zwykle olej napędowy lub (w przypadku wolnobieżnych silników wielkogabarytowych) mazut. Istotną cechą paliw dla silników wysokoprężnych jest liczba cetanowa, która świadczy o zdolności do samozapłonu. Paliwem alternatywnym do silników wysokoprężnych może być również zużyty lub świeży olej roślinny (np. olej rzepakowy)), niestety, jego liczba cetanowa jest niska co jest istotną wadą. Znacznie lepsze są estry olejów roślinnych (tzw. biodiesel). Zużycie tego paliwa jest wyższe o kilka procent, co wynika z mniejszej wartości opałowej niż oleju napędowego. Warto wspomnieć, że pierwszy silnik wysokoprężny, zbudowany przez Rudolfa Diesla zasilany był olejem arachidowym.

Układ hamulcowy to najprościej rzecz biorąc zbiór urządzeń odpowiedzialnych za zatrzymanie samochodu. Składa się on z następujących podzespołów:

 pedał hamulca

 pompa hamulcowa

 przewód ciśnieniowy

 przewód elastyczny

 zaciski hamulcowe

Rozróżniamy dwa rodzaje układów hamulcowych:

 Podstawowy - inaczej zwany roboczym, jest to najczęściej układ hydrauliczny.

 Dodatkowy - zwany potocznie hamulcem ręcznym, jest to najczęściej układ dźwigni i cięgien.

Współczesne układy hamulcowe są wyposażone w układy wspomagające podciśnieniowo siłę hamowania, przez co nie trzeba używać dużej siły naciskając na pedał hamulca, jak miało to miejsce w starszych pojazdach. Układ zbudowany jest dwuobwodowo w celu zwiększenia bezpieczeństwa, w momencie uszkodzenia jednego obwodu drugi nadal może swobodnie tłoczyć płyn hamulcowy, choć siła hamowania jest dużo mniejsza.

Zasada działania

Kierujący naciska pedał hamulca w celu zatrzymania samochodu, pompa tłoczy płyn hamulcowy pod ogromnym ciśnieniem, w związku, z czym tłok umiejscowiony w zacisku dociska klocki do tarczy obracającej się wraz z kołem. Samochód wytraca prędkość aż do całkowitego zatrzymania.

W nowych samochodach montowany jest seryjnie system ABS wspomagający hamowanie poprzez odblokowanie blokujących się kół. Więcej o tym systemie można przeczytać w naszym artykule

Należy pamiętać, że nawet najnowocześniejszy układ hamulcowy musi być regularnie sprawdzany, należy szczególną uwagę zwrócić na

 stopień zużycia klocków hamulcowych

 stopień zużycia tarcz

 regularną wymianę płynu hamulcowego,

W innym przypadku powinniśmy się liczyć z tym, że hamulce zawiodą nas w najmniej oczekiwanym momencie.

1. Zadania sprzęgieł samochodowych: 
    - łączy silnik ze skrzynką biegów, 
    - umożliwia płynne ruszanie pojazdem, 
    - chwilowo odłącza napęd od silnika (np. przy zmianie biegów), 
    - nie dopuszcza do zniszczenia elementów układu napędowego przy nadmiernym 
      obciążeniu (występuje wtedy tzw. poślizg).
       
2. Rodzaje sprzęgieł samochodowych 
    - Sprzęgła cierne (np. rys. 1.1. str. 6), 
    - Sprzęgła elektromagnetyczne (rys. 1.4 str. 7), 
    - Sprzęgła hydrokinetyczne (rys. 1.6 str. 8).
   
3. Klasyfikacja i odmiany sprzęgieł ciernych (tzn. działających na zasadzie tarcia) 
3.1. Podział sprzęgieł ciernych ze względu na konstrukcję: 
        - jednotarczowe, 
        - dwutarczowe, 
        - wielotarczowe. 
3.2. Podział sprzęgieł ciernych ze względu na środowisko, w którym pracują: 
       - sprzęgła suche, 
       - sprzęgła mokre (zanurzone w oleju). 
3.3. Podział sprzęgieł ze względu na sposób sterowania: 
       - ze sterowaniem mechanicznym (pedał, dźwignia, linka itd.), 
       - ze sterowaniem hydraulicznym (pedał, pompa, przewody itp.), 
       - ze sterowaniem pneumatycznym (pedał z zaworem, sprężarka, przewody itp.). 
3.4. Odmiany sprzęgieł ciernych ze względu na sposób wywołania tarcia pomiędzy 
       powierzchniami ciernymi: 
       - sprzęgła, w których tarcie jest wywoływane siłą sprężyny (sprężyn), 
       - sprzęgła odśrodkowe, w których tarcie jest wywołane siłą odśrodkową rosnącą 
         wraz z prędkością obrotową silnika (umożliwia to samoczynne działanie 
         mechanizmu) - rys. 1.7 str. 8, 
       - sprzęgła półodśrodkowe, w których siła sprężyn jest wspomagania siła 
         odśrodkową (co zmniejsza siłę potrzebną do rozłączenia sprzęgła przy mniejszych 
         prędkościach obrotowych silnika) - na rys. 1.3 str. 8 siłę odśrodkową zapewniają 
         ciężarki. 
Uwaga: W pojazdach samochodowych mają także zastosowanie sprzęgła działające 
               samoczynnie i sterowane elektronicznie (rys. 1.15 str. 11). W ten sposób 
               eliminowany jest lewy pedał.   

1. Sprzęgłem nazywamy zespół elementów służący do połączenia dwóch obrotowo niezależnie osadzonych elementów maszyny (najczęściej wałów): czynnego i biernego., tzn. napędzanego i napędzającego, o osiach leżących na wspólnej prostej (sprzęgła poste) lub przecinających się pod kątem ostrym (sprzęgła przegubowe), w celu przeniesienia momentu i ruchu obrotowego, przy zachowaniu równości średnich momentów obrotowych w elemencie czynnym i biernym.

2. Poszczególne rodzaje sprzęgieł są używane do określonych celów. W przypadku, gdy nie ma potrzeby szybkiego złączania i rozłączania części czynnej i biernej sprzęgła, są stosowane sprzęgła nierozłączne. Sprzęgła sztywne służą do łączenia dokładnie współosiowych wałów w jedną giętnie i skrętnie sztywną całość. Sprzęgła luźne proste służą do łączenia wałów przy nieznacznym braku współosiowości, kompensują poprzeczne i wzdłużne przemieszczenia się końców wałów i nieznaczne wychylenia ich osi lub kombinacje tych przemieszczeń. Sprzęgła luźne przegubowe umożliwiają łączenie wałów o osiach przecinających się pod kątem ostrym. Sprzęgła te są sztywne skrętnie, lecz nie mogą przenosić momentów gnących. Sprzęgła podatne skrętnie pozwalają na względnie ograniczony obrót końców łączonych wałów. Umożliwiają ruch wałów przy niewielkim braku współosiowości, służą do łagodzenia nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego, tłumienia drgań skrętnych, zmiany częstości własnych drgań skrętnych układu czy do równoczesnego spełnienia kilku wymienionych wcześniej zadań.

W razie potrzeby szybkiego złączania i rozłączania wałów czynnego i biernego stosuje się sprzęgła rozłączne, sterowane z zewnątrz przez obsługę. Jeśli włączenie odbywa się przy równych lub bardzo zbliżonych prędkościach kątowych wałów czynnego i biernego używa się sprzęgieł rozłącznych ze sprzężeniem kształtowym. W przypadku, gdy włączanie musi się odbywać przy znacznej różnicy prędkości wałów najczęściej używane są sprzęgła cierne. Można również używać w takich połączeniach sprzęgieł hydrokinetycznych ze sterowanym napełnieniem lub też sprzęgła elektromagnetycznego ze sterowanym wzbudzeniem.

Następną grupą są sprzęgła rozłączne samoczynne. W sterowaniu tego rodzaju sprzęgłami wykorzystuje się: siły bezwładności, najczęściej siły odśrodkowe; zmiany momentu obrotowego przenoszonego przez sprzęgło; zmiany kierunku napędu.

Sprzęgła sztywne
Istnieje wiele odmian sprzęgieł sztywnych. Ich podstawowe zalety to między innymi zwartość konstrukcji, łatwość montażu i demontażu całego sprzęgła czy też poszczególnych odcinków wału, możliwość osadzania na dalszych częściach wału wielu niedzielonych elementów, łatwość wyważania, brak luzów w sprzęgle - co umożliwia przenoszenie nierównomiernych momentów obrotowych, obrotowe części bez wystających kształtów zapewniające bezpieczeństwo obsługi. Brak którejś z wymienionych cech można uważać za wadę konstrukcji sprzęgła.

Pod względem wytrzymałości i sztywności sprzęgło sztywne powinno odpowiadać wałowi w miejscu łączenia.
W skład sprzęgieł wchodzi szereg prostszych elementów, jak różnego rodzaju połączenia czopa z piastą (wpusty, kliny, kołki), łączniki śrubowe, nity, sprężyny, zęby, łańcuchy itp.

Przykładem sprzęgła sztywnego może być sprzęgło tarczowe. W tego rodzaju sprzęgłach kołnierze są łączone za pomocą śrub. Gdy śruby są założone z luzem, sprzęgło pracuje na zasadzie tarcia wywołanego silnym dociskiem obydwu połówek sprzęgła przez wysokie wstępne napięcie śrub. Dla zwiększenia momentu tarcia celowe jest umieszczenie powierzchni styku jak najbliżej zewnętrznego obwodu sprzęgła.

Sprzęgła luźne proste
Sprzęgła te pozwalają kompensować błędy współosiowości wałów, mogą dopuszczać pewne ruchy wzdłużne, poprzeczne, odchylenia od osi czy też kombinacje tych czynników. Jest to możliwe dzięki względnym ruchom wewnętrznym części tych sprzęgieł. Charakteryzują je luzy pomiędzy częściami przenoszącymi obciążenia i ślizganie tych części po sobie. Sprzęgła luźne proste nie nadają się więc do przenoszenia momentów obrotowych o zmiennym kierunku, jak również do dużych obciążeń i prędkości. Powierzchnie ślizgowe tych sprzęgieł wymagają smarowania. Przykładem sprzęgła luźnego prostego jest sprzęgło kłowe.

Sprzęgła luźne przegubowe
Sprzęgła luźne przegubowe pozwalają na przenoszenie momentu skręcającego przy dużych kątach przecięcia się osi łączonych wałów. Przykładem sprzęgła przegubowego jest tzw. przegub Rzeppa, stosowany do napędu kół samochodowych.

Sprzęgła podatne skrętnie
W budowie maszyn możemy spotkać wiele odmian konstrukcyjnych sprzęgieł podatnych skrętnie. Różnią się one przede wszystkim konstrukcją elementów podatnych, ich tworzywem, kształtem czy sposobem zamocowania. Spotyka się sprzęgła zwykłe, o stałej sztywności lub progresywne, w których sztywność zwiększa się wraz ze zwiększaniem się kąta względnego obrotu części napędzającej i napędzanej sprzęgła. Innym podziałem tego rodzaju sprzęgieł jest podział na sprzęgła swobodne i tłumiące. Podstawowym zadaniem sprzęgieł swobodnych jest łagodzenie nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego na zasadzie zmiany nadwyżek energii kinetycznej bezwładnego układu w energię sprężystego odkształcania elementów podatnych i oddawanie jej w chwilach niedoboru energii. Sprzęgła tłumiące stosuje się w przypadku niebezpieczeństwa występowania rezonansowych drgań skrętnych. Ich działanie polega na pochłanianiu i rozpraszaniu energii drgań.

Sprzęgła rozłączne ze sprzężeniem kształtowym (kształtowe)
W sprzęgłach tych moment obrotowy jest przenoszony za pomocą zazębiających się systemów kłów lub zębów umieszczonych na powierzchni czołowej lub obwodzie dwóch tarcz lub piast sprzęgła. Jedna z nich jest umieszczona nieruchomo na końcu jednego z wałów, druga zaś przesuwnie poosiowo na końcu drugiego wału. Przy pomocy mechanizmu sterującego dosuwa się ją do tarczy nieruchomej powodując zazębienie. Wyłączanie sprzęgła może odbywać się bez ograniczeń jeśli dysponujemy odpowiednią siłą wyłączania, a naciski występujące pod obciążeniem na powierzchniach roboczych kłów nie są zbyt wysokie. Włączanie natomiast jest możliwe tylko przy niewielkich różnicach prędkości obwodowych obydwu połówek sprzęgła. Zaletą tych sprzęgieł jest brak poślizgu i zwartość budowy. Aby uniknąć nadmiernego zużycia powierzchni roboczych należy dbać o równomierny podział obciążenia na wszystkie kły oraz stosować materiały odporne na wysokie naciski. Odnosi się to szczególnie do sprzęgieł włączanych w ruchu.

Sprzęgła cierne
Podstawowe typy sprzęgieł ciernych różnią się: kierunkiem i sposobem docisku, kształtem, liczbą i materiałem powierzchni ciernych. Najbardziej charakterystyczną cechą jest kierunek siły sprzęgającej powierzchnie cierne: promieniowy, osiowy i obwodowy. Kształt powierzchni ciernych może być płaski, walcowy lub stożkowy. Sprzęgła stożkowe pozwalają na zasadzie działania klina na uzyskanie większych docisków przy tej samej sile sprzęgającej niż w innych sprzęgłach. O wyborze typu sprzęgła decyduje średnia moc tarcia odniesiona do godziny pracy sprzęgła, pożądana żywotność, wartość potrzebnego momentu tarcia, wartość pracy potrzebnej do włączania oraz miejsce do dyspozycji. Duży wpływ na własności sprzęgła ma materiał powierzchni ciernych. Materiał powinien mieć jak największy współczynnik tarcia, mało zależny od prędkości poślizgu, temperatury i obciążenia. Powinien być wytrzymały mechanicznie i termicznie, mieć dobrą przewodność cieplną i wykazywać odporność na zużycie przy jednoczesnym braku skłonności do zacierania.

Sprzęgła rozłączne sterowane momentem obrotowym (bezpieczeństwa)
Sprzęgła bezpieczeństwa chronią elementy mechanizmu przed przeciążeniem. Reagują na wartość przenoszonego momentu skręcającego. Działają na dwóch zasadach: całkowitego rozłączenia z chwilą wzrostu przenoszonego momentu skręcającego ponad bezpieczną wartość graniczną lub na zasadzie ograniczenia wartości przenoszonego momentu do wartości zadanej. Do pierwszej grupy należą sprzęgła bezpieczeństwa kształtowe. W przykładowym sprzęgle tego typu najsłabszym elementem jest kołek lub kilka kołków, które zostają ścięte po przekroczeniu określonej wartości momentu skręcającego. Ponowny rozruch jest możliwy dopiero po wymianie kołków, co jest dość czasochłonne. Do drugiej grupy należą sprzęgła kształtowo-cierne i cierne. Ich zaletą jest możliwość regulacji wartości momentu skręcającego oraz łatwość ponownego włączenia. W ciernych sprzęgłach bezpieczeństwa nie występuje zanik przenoszonego momentu, jak w sprzęgłach kształtowych, ani jego silny spadek jak w kształtowo-ciernych, lecz ograniczenie do zadanej wartości. W chwili jej przekroczenia w sprzęgle następuje poślizg.

Sprzęgła rozłączne jednokierunkowe
Sprzęgła jednokierunkowe działają na zasadzie zachowania jednokierunkowości siły obwodowej jako siły nacisku lub tarcia. W sprzęgłach jednokierunkowych kształtowych jednokierunkowość działania siły zapewniają np. zapadki. Kiedy część napędowa sprzęgła ma mniejszą prędkość kątową od części napędzanej zapadki przestają chwytać i zostają wciśnięte w swoje gniazda. W sytuacji odwrotnej zapadki pod wpływem działania siły odśrodkowej wysuwają się i wywierają nacisk na część napędzaną. W sprzęgłach jednokierunkowych ciernych pomiędzy część napędową a napędzaną są wprowadzane elementy pośredniczące, które są między nimi zakleszczane gdy prędkość kątowa części napędowej jest większa od prędkości kątowej części napędzanej. Jeśli jest przeciwnie, zakleszczenie znika. W wyniku zakleszczenia na powierzchni styku elementów pośredniczących powstają naciski i siły tarcia, które są w stanie zrównoważyć przenoszoną siłę obwodową. Sprzęgła jednokierunkowe znajdują zastosowanie w pojazdach mechanicznych jako tzw. sprzęgła wolnego biegu, zapobiegające przenoszeniu momentu obrotowego z kół jezdnych na źródło napędu, w napędach dmuchaw i wentylatorów dla umożliwienia im swobodnego wybiegu w chwili zatrzymania silnika napędowego, w silnikach spalinowych i turbinach gazowych do podłączenia silnika rozruchowego, do równoległego łączenia silników lub turbin.

Sprzęgła poślizgowe
Gdy mowa o sprzęgłach przez poślizg rozumiemy różnicę prędkości obrotowych lub kątowych części napędowej i napędzanej sprzęgła. Przenoszenie momentu obrotowego z trwałym poślizgiem może mieć miejsce w sprzęgle ciernym. Regulację wartości poślizgu można osiągnąć przez regulację docisku powierzchni ciernych. Sprzęgło poślizgowe cierne może być użyte do trwałego ruchu jeśli zabezpieczy się je przed nadmiernym rozgrzewaniem stosując sztuczne chłodzenie oraz przed nadmiernym zużyciem przez ograniczenia nacisków powierzchniowych, dobór materiałów odpornych na zużycie oraz przez smarowanie. Sprzęgło spełnia wtedy rolę bezstopniowej przekładni obrotów. Jednak ze względu na duże straty tarcia sprawność takiego sprzęgła jest niewielka. Znacznie lepsze jest pod tym względem sprzęgło poślizgowe hydrauliczne, praktycznie pozbawione zużycia, bardziej niezawodne i łatwe w obsłudze. Jego konstrukcja wygląda tak, że wał napędowy napędza pompę hydrauliczną, która zasila turbinę osadzoną na wale napędzanym. Jako cieczy wypełniającej sprzęgło najczęściej używa się oleju mineralnego, który służy równocześnie do smarowania łożysk, przekładni zębatej itp. Buduje się również sprzęgła poślizgowe elektrodynamiczne. Układ jest podobny do silnika indukcyjnego z tą różnicą, że wirujące pole magnetyczne wytworzone jest przez elektromagnesy wirujące razem z częścią napędową wału. Zasilane są prądem stałym poprzez pierścienie ślizgowe. Sprzęgieł tych używa się między innymi w napędach okrętowych, jako sprzęgieł rozłącznych, łagodzące i oddzielające, przy pracy dwóch silników na wspólny wał śrubowy.

---