SILNIKI SPALINOWE

z zapłonem iskrowym

Temat 1

SILNIKI SPALINOWE

SILNIKI CIEPLNE

Silniki o spalaniu wewnętrznym

Silniki o spalaniu zewnętrznym

Silniki

parow

Turbiny

parowe

Tłokowe

silniki

spalinow

Silniki

odrzutow

Silniki

turbinow

o postępowo-

zwrotnym

ruchu tłoka

o obrotowym

ruchu tłoka

SILNIKI SPALINOWE

SILNIK CIEPLNY –to maszyna energetyczna, której
zadaniem jest przetwarzanie dostarczonej energii
cieplnej na prace mechaniczną

Silnik spalinowy

SILNIK CIEPLNY

O spalaniu
wewnętrznym
O spalaniu
zewnętrznym

•Silniki parowe
•Turbiny parowe

SILNIKI SPALINOWE

PODZIAŁ SILNIKÓW
SPALINOWYCH :

Silniki spalinowe
tłokowe

Silniki
turbinowe

Silniki
odrzutowe

Silnik spalinowy to maszyna cieplna, w której w wyniku spalania
paliwa zostaje wytworzona energia cieplna, zamieniana
następnie na energię mechaniczną

SILNIKI SPALINOWE

1) Ze względu na sposób zapłonu

mieszanki:

PODZIAŁ TŁOKOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH :

Z ZAPŁONEM ISKROWYM

• Silniki gaźnikowe
• Silniki wtryskowe

Z ZAPŁONEM
SAMOCZYNNYM

• W silnikach z zapłonem iskrowym zapłon mieszanki paliwowo-
powietrznej następuje od iskry elektrycznej powstającej pomiędzy
elektrodami świecy zapłonowej.

• W silnikach z zapłonem samoczynnym zapłon wtryśniętego do
cylindra paliwa następuje w skutek wysokiej temperatury (

700-

900°C

) sprężonego powietrza (

ok. 6 MPa

)

SILNIKI SPALINOWE

2) Ze względu na ilość obrotów wału korbowego przypadającego

na jeden cykl pracy

DWUSUWOWE

CZTEROSUWOWE

Silnikami dwusuwowymi i czterosuwowymi mogą być zarówno
silniki z zapłonem iskrowym jak i samoczynnym

W silnikach dwusuwowych cykl pracy realizowany jest w czasie
jednego obrotu wału korbowego , natomiast w silnikach
czterosuwowych cykl pracy realizowany jest w czasie dwóch
obrotów wału korbowego

SILNIKI SPALINOWE

3) Ze względu na układ cylindrów:

RZĘDOWY

WIDLASTY

PRZECIWSOBNE
(BOKSER)

SILNIKI SPALINOWE

4) Ze względu na prędkość obrotową :

5) Ze względu na system rozrządu :

6) Ze względu na czynnik chłodniczy :

7) Ze względu na liczbę cylindrów

WOLNOOBROTOWE

SZYBKOOBROTOWE

DOLNOZAWOROW
E

GÓRNOZAWORO
WE

CHŁODZONE
CIECZĄ

CHŁODZONE POWIETRZEM

SILNIKI SPALINOWE

Schemat tłokowego silnika
spalinowego:

Podstawowe części
składowe silnika:

-misa olejowa

-kadłub

-wał korbowy

-korbowód

-tłok

-cylinder

-głowica

-zawory

-wtryskiwacz
(świeca)

SILNIKI SPALINOWE

•GMP (górne martwe położenie)-
położenie w którym tłok jest
najdalej od wału korbowego

•DMP (dolne martwe położenie)-
położenie w którym tłok jest
najbliżej wału korbowego

•Skok tłoka – droga jaka przebywa
tłok od DMP do GMP

•Komora sprężania – przestrzeń
zawarta pomiędzy głowicą a
tłokiem w GMP (Vk)

•Całkowita objętość cylindra-
przestrzeń zawarta pomiędzy
tłokiem w DMP a głowicą (Vc)

•Objętość skokowa cylindra –
objętość zawarta pomiędzy DMP a
GMP (Vs)

Vc = Vk + Vs

SILNIKI SPALINOWE









Stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości
komory sprężania nazywa się stopniem sprężania i
oznacza grecką literą ɛ (epsilon)

Stopień

sprężania

6-10

Silniki

iskrowe

14-22

Silniki

wysokoprężn

SILNIKI SPALINOWE

Zasada pracy silnika czterosuwowego z zapłonem
iskrowym z wtryskiem bezpośrednim:

-Napełnianie cylindra
czystym powietrzem

-Sprężanie powietrza
-Wtrysk paliwa
-Powstanie i spalenie
mieszanki paliwowo-
powietrznej

-Rozprężanie gazów
spalinowych

-Usuwanie gazów
spalinowych z cylindra

Praca silnika czterosuwowego z zapłonem samoczynnym
realizuje się w czterech suwach:

ssania, sprężania, pracy i

wydechu

SILNIKI SPALINOWE

1 – suw ssania

-Zawór ssący się otwiera

-Tłok porusza się od GMP do
DMP

- W silnikach bez turbosprężarki
tłok

zasysa

powietrze

wnętrza

cylindra

,ciśnienie

zasysanego

powietrza

jest

niższe lub równe ciśnieniu
atmosferycznemu

- W silnikach doładowanych
powietrze jest wtłaczane do
silnika

pomocą

turbosprężarki,

ciśnienie

powietrza w cylindrze jest
wyższe

ciśnienia

atmosferycznego

SILNIKI SPALINOWE

2 – suw sprężania

-Zawór ssący się zamyka

-Tłok porusza się od DMP do
GMP

- W wyniku zmiany objętości
cylindra następuje sprężenie
powietrza w cylindrze.

-Wzrasta

temperatura

oraz

ciśnienie wewnątrz cylindra

- Kilka stopni przed GMP
następuje wtryśnięcie paliwa ->
powstaje mieszanka paliwowa,
która się zapala pod wpływem
iskry powstałej na elektrodach
świecy zapłonowej

SILNIKI SPALINOWE

3 – suw pracy

-Zawór ssący oraz wydechowy
jest zamknięty

-W konsekwencji spalania się
mieszanki paliwowej powstają
rozprężające się gazy, które
działają na denko tłoka

-Tłok porusza się od GMP do
DMP wykonując pracę

-Ciśnienie wewnątrz cylindra się
obniża

SILNIKI SPALINOWE

-W momencie osiągnięcia przez
tłok DMP zawór wydechowy się
otwiera

-Tłok porusza się od DMP do
GMP

- W wyniku ruchu tłoka spaliny
są

usuwane

zewnątrz

cylindra

4 – suw wydechu

SILNIKI SPALINOWE

Układy występujące w iskrowym silniku spalinowym:

Korbowo-tłokowy

Rozrządu

Olejenia

Zasilania

- wtryskowy

- gaźnikowy

Chłodzenia

Zapłonowy

SILNIKI SPALINOWE

UKŁAD KORBOWE-TŁOKOWY

Budowa układu:

Tłok wraz z pierścieniami

Sworzeń tłokowy

Korbowód

Wał korbowy

Koło zamachowe

Zadaniem tego układu jest przeniesienie ruchu tłoka na
wał korbowy, czyli zamiana ruchu posuwisto-zwrotnego
tłoka na ruch obrotowy wału korbowego.

SILNIKI SPALINOWE

Tłok stanowi ruchomą ścianę
komory sprężania (spalania) Jego
zadaniem

jest

przejmowanie

energii gazów i przekazanie jej
przez sworzeń na korbowód

Tłoki wykonuje się ze:

-stopów aluminium i magnezu
-żeliwa

Tłoki wykonane z aluminium są lekkie mają dużą
przewodność cieplną, małą odporność na ścieranie oraz
dwukrotnie większą rozszerzalnością cieplną niż żeliwo.

Tłoki wykonane z żeliwa mają dużą masę właściwą oraz małą
przewodność cieplną

SILNIKI SPALINOWE

W budowie tłoka wyróżniamy:

denko
część pierścieniową
część prowadzącą
dwie piasty

Metody wytwarzania tłoków
silnikowych:

odlew
odkuwani
e

większość
silników
silniki sportowe
(mocno wysilone)

Denko tłoka jest jego elementem który najbardziej się zagrzewa.
W silnikach z zapłonem iskrowym jest ono najczęściej płaskie,
natomiast w silnikach z zapłonem iskrowym przybiera różne
kształty w zależności od komory spalania.

Część pierścieniowa znajduje się pod denkiem tłoka służy do
osadzenia pierścieni. Nie przenosi ona żadnych sił bocznych
więc nie powinna stykać się z cylindrem.

Część prowadząca prowadzi tłok w cylindrze oraz przenosi siły
nacisku tłoka na gładź cylindrową.

Piasty służą do ułożyskowania sworznia tłokowego. Powinny być
one usytuowane w połowie części prowadzącej lecz najczęściej
wykonane są one na wysokości środka ciężkości tłoka

SILNIKI SPALINOWE

Pierścienie uszczelniające – uszczelniają przestrzeń nad tłokiem i
odprowadzają ciepło z denka tłoka do tulei cylindrycznej

Podział pierścieni
tłokowych:

Uszczelniające
Zgarniające

Przecięcie pierścienia nazywa
się zamkiem, który może
być:

prosty
skośny
schodkowy

Pierścienie zgarniające zapobiegają przedostaniu się nadmiernej
ilości oleju z gładzi cylindrowej do komory spalania. Pierścień
uszczelniający jest nieco wyższy od uszczelniającego i ma na
swoim obwodzie rowek w którym są wykonane otwory lub
szczeliny

SILNIKI SPALINOWE

Sworzeń tłokowy łączy w sposób
przegubowy korbowód z tłokiem. Ze
względu na duże naciski sworzeń tłokowy
powinien mieć twardą, gładką odporną na
ścieranie powierzchnię zewnętrzną, mały
ciężar oraz ciągliwy i sprężysty rdzeń.

Sposoby osadzenia sworznia tłokowego:

Zamocowanie w piastach
Zamocowanie w główce korbowodu
Osadzony obrotowo (tzw sworzeń
pływający)

Sworznie wykonuje się z stali do nawęglanie, potem nawęgla (0,6-
1,5 mm), kolejnie jest on hartowany powierzchniowo.

SILNIKI SPALINOWE

Stopa

Trzon

Główka

Korbowód bierze udział w
zamianie ruchu postępowo-
zwrotnego na obrotowy. Jest
on

obciążony

siłami

ciśnienia

gazów

spalinowych,

siłami

bezwładności masy tłoka i
samego korbowodu. Które
powodują :

Ściskanie,
Rozciąganie,
Wyboczenie,
Zginanie.

Korbowód powinien być jak
najbardziej wytrzymały przy jak
najmniejszej masie własnej

SILNIKI SPALINOWE

Korbowody są wykonywane jako
odkuwka ze stali węglowej do
ulepszania cieplnego.

Główka korbowodu jest jednolita i ma
wciśniętą tuleje brązową o grubości 1-4
mm
Brąz stosowany na te tuleje jest stopem
:

cynowo-fosforowym
cynowo-ołowiowym
cynowo-niklowym (obciążone silniki)

Trzon korbowodu ma najczęściej przekrój dwuteowy. Trzon taki ma
dużą sztywność i małą masę .
Stopa korbowodu jest dzielona pod katem prostym do osi
symetrii korbowodu lub pod kątem ( najczęściej 45°)

SILNIKI SPALINOWE

Zadaniem wału korbowego jest
wyprowadzenie na zewnątrz
silnika mocy uzyskanej w
poszczególnych cylindrach w
celu jej dalszego wykorzystania.

Wał korbowy napędza
mechanizmy pomocnicze silnika,
jak wał rozrządu, pompy oleju,
cieczy chłodzącej paliwa

Wały korbowe wykonuje się jako:

kute (częściej)
odlewane (rzadziej)

SILNIKI SPALINOWE

Budowa wału korbowego:

czopy główne
czopy korbowodowe
ramiona
przednie zakończenie
tylne zakończenie

Czopy główne ustalają wał w kadłubie, a czopy korbowodowe
współpracują z korbowodami. Poszczególne czopy są połączone
ramionami wału. Jeden koniec wału (najczęściej przedni) ma
ponadto cylindryczny czop do osadzenia koła zębatego napędu
rozrządu. Drugi koniec wału w postaci tarczy lub stożka służy do
zamocowania koła zamachowego

SILNIKI SPALINOWE

UKŁAD ROZRZĄDU

Rozrządem silnika spalinowego nazywamy sterowanie wlotem
świeżego ładunku do cylindrów oraz wylotem spalin.

Wyróżniamy układy rozrządu:

bezzaworowe stosowane w silnikach dwusuwowych

zaworowe stosowane w silnikach czterosuwowych

SILNIKI SPALINOWE

Zasada

działania

układu

rozrządu:

Wałek rozrządu napędzany
przez

przekładnie

zębatą

(łańcuchową)

wału

korbowego za pośrednictwem
krzywki przesuwa popychacz
wraz z trzonkiem (szklanka
popychacza,

laska

popychacza). Trzonek działa
na dźwignię zaworową, która
otwiera zawór. Z chwilą
ustąpienia nacisku dźwigni
zaworowej

sprężyna

zaworowa zamyka zawór.

Zaworowy układ
rozrządu

SILNIKI SPALINOWE

Bezzaworowy układ
rozrządu

Rozrząd bezzaworowy jest stosowany w silnikach dwusuwowych.
W takim rozwiązaniu sterowanie dolotem i wylotem polega na
odsłanianiu i zasłanianiu otworów odpowiednich kanałów przez
tłok silnika

SILNIKI SPALINOWE

UKŁAD OLEJENIA

Rodzaje układów olejenia silnika:

Mieszankowy system olejenia

Ciśnieniowy system olejenia

Mieszankowy system olejenia stosuje się w silnikach
dwusuwowych do których olej jest dostarczany w postaci
mieszanki paliwowo-powietrznej. Podczas gdy mieszanka
paliwowo-powietrzna przepływa przez skrzynie korbową cząstki
oleju osadzają się na ściankach poszczególnych elementów silnika
(na gładzi tulei cylindrowych, łożyskach wału korbowego,
sworzniach tłokowych)

SILNIKI SPALINOWE

Ciśnieniowy układ olejenia polega na rozprowadzaniu oleju pod
ciśnieniem (przewodami i kanałami) do poszczególnych par
ciernych. Jedynie para cierna tłok-tuleja cylindrowa jest olejona
rozbryzgowo.

Budowa ciśnieniowego układu olejenia:

Misa olejowa,
Pompa,
Przewody,
Filtry,
Zawory,
Kanały wykonane w kadłubie silnika

SILNIKI SPALINOWE

UKŁAD ZASILANIA-

silniki gaźnikowe

Typowy układ zasilania silnika gaźnikowego składa się z urządzeń
do :

Doprowadzenia paliwa (zbiornik paliwa
10, filtr paliwa 8, odstojnik paliwa 7,
pompa zasilająca 6)

Doprowadzenia powietrza (filtr
powietrza 2)

Przygotowania mieszanki paliwowo-
powietrznej ( gaźnik 3)

Doprowadzenia mieszanki paliwowo-
powietrznej do cylindrów silnika
( przewody dolotowe 4)

Usuwania gazów spalinowych
(przewody wylotowe 5, tłumik wylotu
9)

SILNIKI SPALINOWE

UKŁAD ZASILANIA-

silniki z wtryskiem

bezpośrednim

Zadaniem

wtryskowego

układu

zasilania jest podanie paliwa do
cylindrów w odpowiednim czasie oraz
w ilości i postaci zapewniającej jego
pełne spalenie.

Budowa układu zasilania
wtryskowego:

Zbiornik paliwa
Pompa zasilająca
Filtry paliwa
Pompa wtryskowa
Wtryskiwacze
Przewody paliwowe
niskiego i wysokiego
ciśnienia

SILNIKI SPALINOWE

Sposób wtrysku
paliwa :

Do wspólnego przewodu dolotowego

Do poszczególnych kanałów dolotowych

Przed zaworami

Do cylindra silnika

UKŁAD ZAPŁONOWY

SILNIKI SPALINOWE

Rodzaje układów
zapłonowych:

Akumulatorowy
Iskrownikowy
Niskiego napięcia

Schemat zapłonu akumulatorowego

1- akumulator, 2- cewka zapłonowa, 3- rozdzielacz wysokiego
napięcia, 4- kondensator, 5- wyłącznik zapłonu, 6- stacyjka, 7-
świece zapłonowe

SILNIKI SPALINOWE

Zasada działania układu
zapłonowego:

Po włączeniu zapłonu za pomocą stacyjki i zwarciu styków
przerywacza prąd z dodatniego bieguna akumulatora płynie
przez uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej, zwarte styki
przerywacza i następnie przez masę do ujemnego bieguna
akumulatora. Jest to prąd niskiego napięcia. W chwili
przerwania obwodu niskiego napięcia, wskutek rozwarcia
styków przerywacza, w uzwojeniu wtórnym cewki indukuje się
prąd wysokiego napięcia. Prąd ten płynie do rozdzielacza
wysokiego napięcia, a następnie przez palec rozdzielacza do
styku połączonego ze świecą zapłonową odpowiedniego
cylindra. W tym momencie prąd wysokiego napięcia wywołuje
między elektrodami świecy zapłonowej wyładowanie iskrowe,
które powoduje zapalenie się mieszanki sprężonej w cylindrze.

SILNIKI SPALINOWE

UKŁAD
CHŁODZENIA

UKŁAD CHŁODZENIA

UKŁAD

CHŁODZENIA POWIETRZNY

(bezpośredni)

UKŁAD

CHŁODZENIA CIECZOWY

(pośredni)

SILNIKI SPALINOWE

Układ chłodzenie pośredni
obiegowy samoczynny

Układ chłodzenie pośredni
obiegowy wymuszony

1- pompa, 2- termostat
3- przewód, 4- chłodnica
5- wentylator

SILNIKI SPALINOWE

W pośrednim obiegowym wymuszonym układzie chłodzenia
wyróżniamy dwa obiegi cieczy:

Mały
Duży

W skład małego układu chłodzenia wchodzi płaszcz wodny w
bloku cylindrowym i głowicach oraz pompa wodna. Łącznikiem
pomiędzy małym a dużym obiegiem jest termostat. Otwiera on
przepływ cieczy przez chłodnicę w miarę wzrostu temperatury
cieczy. W skład dużego obiegu wchodzi dodatkowo chłodnica w
której następuje ochładzanie czynnika chłodzącego. Aby
zwiększyć zdolność oddawania ciepła do otoczenia stosuje się
wentylator który zwiększa strumień powietrza przepływający
przez chłodnicę.

SILNIKI SPALINOWE

Dziękuję za
uwagę

Document Outline

Slide 1
Slide 2
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Slide 6
Slide 7
Slide 8
Slide 9
Slide 10
Slide 11
Slide 12
Slide 13
Slide 14
Slide 15
Slide 16
Slide 17
Slide 18
Slide 19
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Slide 23
Slide 24
Slide 25
Slide 26
Slide 27
Slide 28
Slide 29
Slide 30
Slide 31
Slide 32
Slide 33
Slide 34
Slide 35
Slide 36
Slide 37
Slide 38
Slide 39
Slide 40
Slide 41

Silniki z zapłonem iskrowym

Document Outline