Slajd 1

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

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

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.

Document Outline