Silnik cieplny- urządzenie pracujące w obiegu zamkniętym w sposób ciągły i wykonujące pracę mech

Silnik cieplny- urządzenie pracujące w obiegu zamkniętym w sposób ciągły i wykonujące pracę mech. kosztem energii cieplnej wskutek spalania paliwa.

Silniki o spalaniu zew. - silnik w którym w oddzielnym miejscu wydzielana jest energia cieplna a w oddzielnym energia mech.

Silniki o spalaniu wew. - energia cieplna oraz praca mech. Wytwarzana jest w tym samym miejscu.

-silniki przepływowe- prace mech. Otrzymuje się dzięki energii kinetycznej spalin ciągle przepływających przez międzyłopatkowy wirnik.

-silniki tłokowe - pracę mech. Otrzymuje się dzięki energii ciśnienia spalin rozprężających się jedynie w miarę występowania pod ich naporem ruchomej ścianki przestrzeni roboczej, czyli tłoka.

Silniki dzielimy na: okrętowe,

-trakcyjne, stacyjne, lotnicze.

Śr. ciśnienie indykowane - jest to takie ciśnienie zastępcze, które działając na tłok podczas 1 pełnego suwu rozprężania wykona taką samą pracę jak zmienne ciśnienie rzeczywiście działające w cylindrze silnika.

Średnie ciśnienie użyteczne - P_e jest to takie ciśnienie zastępcze, które działając na tłok podczas jednego pełnego suwu rozprężania wykona pracę równą pracy użytecznej silnika.

Stopień sprężania - stosunek objętości cylindra i komory spalania do jej objętości.

Moc indykowana - jest to moc, jaką silnik wytwarza w cylindrze bez uwzględnienia własnych oporów mechanicznych.

1[kW]=1.36[kM]

1[kM]=0.736[kW]

Moc użyteczna - jest to moc, która może być przekazywana odbiornikowi mocy w dowolnych warunkach pracy silnika

Min. Prędkość biegu jałowego - prędkość min., Przy której silnik może jeszcze regularnie pracować bez oddawania mocy użytecznej.

Prędkość rozruchowa- prędkość, do której należy rozpędzić silnik, aby mógł samoczynnie pracować.

Moment obrotowy- jest to średnia wartość momentu obrotowego wytwarzanego w ciągu pełnego obiegu i przenoszonego z wału korbowego silnika do odbiornika.

Godzinowe zużycie paliwa - określa masę zużytego paliwa przez silnik w ciągu 1godz. podczas ustalonej pracy.

Jednostkowe zużycie paliwa - określa ilość zużywanego przez silnik paliwa w ciągu 1 godz. pracy przypadającej na jednostkę mocy.
[kg/kWh]

Sprawność mech. - jest miarą strat spowodowanych tarciem ruchomych części silnika oraz wynikających z napędów mech. oraz agregatów pomocniczych.

Sprawność ogólna - jest miarą wykorzystania energii zawartej w paliwie przy zamianie jej na pracę użyteczną, wyraża się stosunkiem pracy użytecznej do ciepła.

Wsp. napełnienia - jest to stosunek masy powietrza, która dopłynęła do silnika do masy teoretycznej powietrza, która mogłaby dopłynąć gdyby proces napełniania zachodził bez strat i bardzo powoli.

Wsp. nadmiaru powietrza - jest to stosunek masy powietrza dostarczonej do silnika do masy teoretycznej powietrza niezbędnej do spalenia stechiometrycznego

dostarczonego paliwa.

Teoretyczne zapotrz. powietrza

C,H,O,S- udziały masowe pierwiastków w paliwie

Obieg Otto-w ukl. P-V

1-2 izentropwe sprężanie,

2-3izochoryczne dostarczenie

3-4 izentropwe rozprężanie,

4-1 izochoryczne odprowadzenie ciepła.

Obieg Diesela - w ukł. P-V

1-2 izentrpowe sprężanie,

2-3 izobaryczne dostarczenie ciepła,

3-4 izentrpowe rozprężanie,

4-1 izochoryczne odprowadzenie ciepła

Obieg Sabathego - wukł. P-V

1-2 izentropwe sprężanie,

2-3 izochoryczne dostarczenie ciepła,

3-4 izobaryczne dostarczenie ciepła,

4-5 izentrpowe rozprężanie,

5-1 izochoryczne odprowadzenie ciepła.

SILNIK WYSOKOPRĘŻNNY

Czynniki mające wpływ na tworzenie się mieszanki:

-odp. dobrana chwila wtrysku paliwa (kąt wyprzedzenia wtrysku),

-odp. rozprowadzone paliwo w komorze spalania,

-odp. rozdrobnienie dostarczonego paliwa,

-odp. czas wtrysku.

Czas samozapłonu - czas od momentu wtrysku paliwa do momentu, kiedy pojawią się pierwsze ogniska samozapłonu.

Czynniki wpływające na opóźnienie samozapłonu:

-rodzaj paliwa,

-ciśnienie i temp. pow. doprow. do gomory spalania,

-st. sprężania,

-kształt komory spalania,

-prędkość obrotowa,

-kąt wyprzedzenia wtrysku.

λ-zakres od1do0.9

Warunki wymagane do zapłonu mieszanki:

-odpowiedni skład,

-temp. i ciśnienie mieszanki,

-górna i dolna zapalnośc paliwa granica λ=0.59

Spalanie stukowe- jest to samozapłon mieszanki wywołany przez czynniki tj.:

-rodzaj paliwa- liczba oktanowa,

-skład mieszanki,

-wzrost ciś. I temp. na wlocie,

-kąt wyprzedzenia zapłonu.

Doładowanie- stopień ozn. α

-niskoprężne ၡ<1.5,

-średnioprężne 1.5<ၡ<2,

-wysokoprężnne ၡ>2.

Doładowanie mech. - polega na tym ż e urządzenie doładowujące jest napędzane mechanicznie od wału korbowego silnika

Doładowanie dynamiczne - urządzenie kompresujące wykorzystuje energie kinetyczną spalin.

Doładowanie turbosprężarką

Sprężarka przepływowa napędzana jest turbiną, która z kolei napędzana jest spalinami.

Wyrównoważenie - silnik jest wyrów. Jeżeli na jego punkty podparcia nie są przenoszone żadne siły poza siłą ciążenia i momenty poza momentem reakcyjnym M_R równym momentowi obrotowemu lecz o przeciwnym znaku.

Kryteria doboru konst. siników:

1. dobór systemu spalania,

-ZI- mały ciężar jednostkowy, niższe koszty produkcji, łatwiejszy rozruch, prostsza obsługa, niskie koszty napraw.

-ZS- wyższa sprawność, mniejsze zużycie paliwa wyższa trwałość.

2.dobór obiegu, 2- suwowy -mniejsze wymiary, prosta konstrukcja,

3.dobór stosunku skok /śr.,

+mniejsza prędkość obrotowa, dłuższa trwałość, mniejsze straty tarcia i chłodzenia, większe zawory lepszy wsp. napełnienia,

- wzrost sił gazowych, bardziej płaska komora spalania większa długość wału korbowego,

Rodzaje komór spalania:

-półkulista,

-spadkowa (filiżankowa).

Układ korbowo - tłokowy

Jego zadaniem jest zamiana energii czynnika zasilajacego na moment obrotowy wału korbowego. Składa się z:

-wału korbowego, korbowodu, tłoka.

Zespół tłoka. Zadaniem tłoka jest przejęcie sił gazowych i przekazanie ich poprzez sworzeń tłokowy na zespół korbowodu. Stanowi dolną część komory spalania, uszczelnia komorę spalania.

Składa się z:

-część pierścieniowa,

-część prowadząca,

Materiały stosowane na tłoki:

-stopy aluminium,

-stopy tytanu,

Pierścienie. zadaniem pierścieni tłokowych jest uszczelnienie komory spalania. Rozróżniamy dwa typy pierścieni: uszczelniające i zgarniające. Materiał stosowany na pierścienie to głównie żeliwo o drobnoziarnistej strukturze z licznymi płatkami grafitu.

Kształty pierścieni uszcz. :

-cylindryczny,

Korbowód.Zadaniem korbowodu jest przekazanie siły nacisku gazów na tłok, na wał korbowy oraz pośrednictwo w zamianie ruch posuwisto- zwrotnego na obrotowy.

Siły działające na korbowód powodują: rozciąganie, ściskanie, wyboczenie, zginanie.

Wał korbowy.Przenosi moment obrotowy uzyskany na poszczególnych cylindra na zewnątrz silnika celem wykorzystania.

Składa się z:

-czopy główne,

-czopy korbowe,

-przednie i tylne zakończeie wału korbowego,

-przeciwciężary,

-koła zamachowe,

-tłumik drgań skrętnych.

Kadłub. Zadaniem kadłuba jest zapewnienie wiązań pomiędzy zespołami i elementami silnika a w szczególności układu korbowo- tłokowego. Konstrukcja powinna być zwarta, sztywna i odpowiednio lekka. Jest on odlewany z: stopy Al. lub żeliwo

Dzielimy w zależności od chłodzenia na:

-chłodzone cieczą,

-chłodzone powietrzem.

W zależności od wykonania tulei:

-monobloki,+ sztywna konstr., min. odl. między cylindrami, mała waga,- złożony odlew, szybsze zużywanie gładzi, stosowanie ponadwymiarowych tłoków.

-z mokrymi tulejami cylindrowymi,

+niski koszt, łatwy montaż tulei i tłoków, łatwiejszy odlew,- większe wymiary, mniejsza sztywność.

-z suchymi +możliwość wymiany tulei, mniejsze zużycie, niższy koszt,- zwiększona pracochłonność,

skomplikowany odlew kadłuba.

Głowice. Zapewniają wymianę ładunku stanowiąc obudowę kanałów i mechanizmów tym sterujących, zamyka równierz komorę spalania. Wykonuje się je z: żeliwa, stopów Al.

Dzielimy je na:

-1 na wszystkie cylindry,+Latwość zachowania płaskości, min. ilość śrub do mocowania, - odkształcenia, koszty napraw, skomplikowana budowa,

Układ rozrządu:

-zespół zaworów,

-wałek rozrządu,

-elementy pośredniczące: dźwignia

Zawory. Wykonywane są ze stali stopowych chromoniklowych niekiedy są stellitowane. Składa się z: grzybka, trzonka stopki.

Układ chłodzenia. Zadaniem układu jest utrzymywanie stałej temp. pracy silnika. Rozróżnia się następujące rodzaje układów:

-bezpośredni (powietrzem),zaletą jest szybkie podgrzanie do temp. pracy.

-pośredni (cieczą),