ATLAS INTERAKTYWNY

Spis treści

• Silnik spalinowy1Silnik spalinowy

• Klasyfikacja tłokowych silników spalinowych2Klasyfikacja tłokowych silników spalinowych

• Parametry konstrukcyjne silnika tłokowego3Parametry konstrukcyjne silnika tłokowego

• Zasada działania silnika czterosuwowego i dwusuwowego4Zasada działania silnika czterosuwowego i dwusuwowego

• Działanie silnika dwusuwowego5Działanie silnika dwusuwowego

• Proces spalania w silnikach6Proces spalania w silnikach

• Paliwa silnikowe7Paliwa silnikowe

• Teoria spalania8Teoria spalania

• Przebieg spalania w silnikach ZI9Przebieg spalania w silnikach ZI

• Komory spalania w silnikach ZI10Komory spalania w silnikach ZI

• Przebieg spalania w silnikach ZS11Przebieg spalania w silnikach ZS

• Komory spalania silników ZS12Komory spalania silników ZS

• Parametry pracy i charakterystyki silników13Parametry pracy i charakterystyki silników

• Spaliny silnika ZI44Spaliny silnika ZI

• Budowa silników spalinowych14Budowa silników spalinowych

• Kadłuby (konstrukcja kadłubów)15Kadłuby (konstrukcja kadłubów)

• Głowice (konstrukcja głowic)16Głowice (konstrukcja głowic)

• Układ korbowy (budowa układu korbowego)17Układ korbowy (budowa układu korbowego)

• Elementy układu korbowego18Elementy układu korbowego

• Układ rozrządu (budowa układu rozrządu)19Układ rozrządu (budowa układu rozrządu)

• Elementy układu rozrządu20Elementy układu rozrządu

• Zmienne fazy rozrządu i zmienne wzniosy zaworów212Zmienne fazy rozrządu i zmienne wzniosy zaworów

• Układy zasilania silników o zapłonie iskrowym21Układy zasilania silników o zapłonie iskrowym

• Wtryskowy układ zasilania22Wtryskowy układ zasilania

• Układ zasilania gazem LPG23Układ zasilania gazem LPG

• Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym24Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym

• Układy zasilania z pompami wtryskowymi25Układy zasilania z pompami wtryskowymi

• Zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail26Zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail

• Elektroniczny system sterowania pracą silnika o zapłonie samoczynnym27Elektroniczny system sterowania pracą silnika o zapłonie samoczynnym

• Świece żarowe28Świece żarowe

• Układ chłodzenia29Układ chłodzenia

• Pośredni układ chłodzenia30Pośredni układ chłodzenia

• Bezpośredni układ chłodzenia31Bezpośredni układ chłodzenia

• Układ smarowania32Układ smarowania

• Obiegowo‑ciśnieniowy układ smarowania33Obiegowo‑ciśnieniowy układ smarowania

• Układy dolotowe i wylotowe34Układy dolotowe i wylotowe

• Układ doładowania35Układ doładowania

• Układ oczyszczania spalin36Układ oczyszczania spalin

• Układ recyrkulacji spalin37Układ recyrkulacji spalin

• Napędy alternatywne pojazdów samochodowych38Napędy alternatywne pojazdów samochodowych

• Napęd elektryczny pojazdów samochodowych39Napęd elektryczny pojazdów samochodowych

• Napęd silnikiem spalinowym zasilanym paliwem LPG/CNG40Napęd silnikiem spalinowym zasilanym paliwem LPG/CNG

• Napęd silnikiem spalinowym o tłoku obrotowym41Napęd silnikiem spalinowym o tłoku obrotowym

• Napęd turbinowy42Napęd turbinowy

Silnik spalinowy

Silnik spalinowy to urządzenie mechaniczne, które wykorzystuje proces spalania mieszanki paliwowo‑powietrznej w zamkniętej przestrzeni roboczej w celu generowania energii mechanicznej. Składa się z cylindrów, tłoków, korbowodu, wału korbowego, zaworów, układu zapłonowego oraz systemów zasilania i wydechowego.

Silniki spalinowe mogą być zasilane różnymi rodzajami paliw, takimi jak: benzyna, olej napędowy, gaz ziemny czy biopaliwa. Są szeroko stosowane w pojazdach samochodowych, statkach, samolotach oraz różnych urządzeniach mechanicznych, w których konieczne jest generowanie energii mechanicznej poprzez spalanie.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Klasyfikacja tłokowych silników spalinowych

R1827R1jDzhLS

Klasyfikacja tłokowych silników spalinowych

1. Silnik czterosuwowy – rodzaj silnika spalinowego, w którym na każdy cykl pracy przypadają $4$ suwy: ssania, sprężania, pracy, wydechu. Najpowszechniejszy typ silników spalinowych stosowanych w pojazdach samochodowych.

2. Silnik dwusuwowy – rodzaj silnika spalinowego, w którym na każdy cykl pracy przypadają $2$ suwy: suw sprężania oraz suw pracy (rozprężania). W przeciwieństwie do silnika czterosuwowego nie posiada oddzielnego suwu wydechu ani układu zaworów. Silniki dwusuwowe są często stosowane w małych silnikach spalinowych, takich jak kosiarki, pilarki czy motocykle.

3. Silnik rzędowy (inaczej silnik liniowy) – rodzaj silnika, w którym cylindry są ustawione w jednej linii w rzędzie. Silniki rzędowe mogą mieć różne liczby cylindrów (np. czterocylindrowe, sześciocylindrowe). Stosowane w różnych pojazdach – od samochodów osobowych po pojazdy ciężarowe.

4. Silnik widlasty (typu $\mathrm{V}$) – rodzaj silnika, w którym cylindry są ustawione w dwóch rzędach pod kątem do siebie, tworząc kształt litery $\mathrm{V}$. W zależności od kąta pomiędzy rzędami cylindrów mogą to być silniki $\mathrm{V}6$, $\mathrm{V}8$, $\mathrm{V}10$, $\mathrm{V}12$ itd. Stosowane w pojazdach o większej pojemności, takich jak samochody sportowe i luksusowe.

5. Silnik przeciwbieżny (boxer) – rodzaj silnika, w którym cylindry są ustawione w dwóch rzędach naprzeciwko siebie, a tłoki poruszają się w przeciwnych kierunkach. Silniki bokser są stosowane głównie w samochodach marki Porsche i Subaru.

6. Silnik W – rodzaj silnika, w którym cylindry są ustawione w trzech rzędach, tworząc kształt litery $\mathrm{W}$. Silniki $\mathrm{W}$ są stosowane w niektórych samochodach sportowych i samochodach wyścigowych, zapewniając wysoką moc i wydajność.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Parametry konstrukcyjne silnika tłokowego

1. Pojemność skokowa (pojemność robocza) – określa całkowitą objętość skokową wszystkich cylindrów silnika. Wyrażana jest najczęściej w litrach lub centymetrach sześciennych i determinuje moc oraz osiągi silnika.

2. Liczba cylindrów – określa liczbę cylindrów w silniku tłokowym. Może to być liczba nieparzysta (np. $3$, $5$, $7$ itd.) lub liczba parzysta (np. $4$, $6$, $8$ itd.). Liczba cylindrów wpływa na równowagę, wydajność, elastyczność pracy i charakterystykę mocy silnika.

3. Średnica cylindra – odnosi się do średnicy wewnętrznej cylindra, jest mierzona w milimetrach. Średnica cylindra ma wpływ na objętość skokową oraz na charakterystykę mocy silnika. Większa średnica może zwiększyć moc i moment obrotowy silnika.

4. Skok tłoka – określa maksymalny dystans, o jaki tłok przesuwa się wewnątrz cylindra. Jest mierzony w milimetrach. Skok tłoka razem ze średnicą cylindra wpływa na pojemność skokową silnika.

5. Stopień sprężania – stosunek objętości skompresowanej do objętości ssanej mieszanki paliwowo‑powietrznej w cylindrze. Stopień sprężania ma wpływ na efektywność termiczną silnika, moc, zużycie paliwa i emisję spalin.

6. Układ zaworowy – obejmuje konstrukcję zaworów ssących i wydechowych oraz ich sterowanie. Może to być układ z rozrządem górnym ($\mathrm{OHV}$ – ang. overhead valve) lub z rozrządem dolnym ($\mathrm{OHC}$ – ang. overhead camshaft). Układ zaworowy wpływa na wydajność, zużycie paliwa i charakterystykę pracy silnika.

7. Układ zasilania – obejmuje elementy związane z dostarczaniem mieszanki paliwowo‑powietrznej do cylindrów, takie jak wtrysk paliwa, gaźnik lub układ common rail w przypadku silników wysokoprężnych. Układ zasilania ma wpływ na efektywność spalania, zużycie paliwa i emisję spalin.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Zasada działania silnika czterosuwowego i dwusuwowego

W silniku czterosuwowym na jeden cykl pracy przypadają $4$ suwy: suw ssania, suw sprężania, suw pracy i suw wydechu.

1. Suw ssania - tłok porusza się w kierunku $\mathrm{DMP}$. Przez otwarty zawór dolotowy do cylindra doprowadzana jest mieszanka paliwowo powietrzna (w większości silników $\mathrm{ZI}$) lub powietrze (w silnikach $\mathrm{ZS}$ oraz silnikach $\mathrm{ZI}$ z bezpośrednim wtryskiem paliwa).

2. Suw sprężania - podczas tego suwu tłok porusza się w kierunku $\mathrm{GMP}$, dzięki czemu zmniejsza się objętość przestrzeni nad tłokiem. Ładunek (mieszanka palna lub powietrze) w cylindrze zostaje sprężony, ponieważ oba zawory są zamknięte. Pod koniec tego suwu w ściśle kontrolowanym położeniu tłoka przed $\mathrm{GMP}$ następuje zapłon mieszanki palnej od iskry elektrycznej świecy zapłonowej (silnik $\mathrm{ZI}$) albo wtrysk oleju napędowego do silnie sprężonego powietrza i samoczynny zapłon powstającej mieszanki (silnik $\mathrm{ZS}$). W silnikach $\mathrm{ZI}$ z bezpośrednim wtryskiem benzyny proces dostarczania paliwa jest również ściśle kontrolowany w czasie trwania suwu ssania lub sprężania, ale oczywiście przed przeskokiem iskry między elektrodami świecy zapłonowej. Rozpoczęciu procesu spalania towarzyszy znaczny wzrost ciśnienia i temperatury gazów w cylindrze.

3. Suw rozprężania (pracy) - pod działaniem ciśnienia gazów powstałych podczas spalania ładunku tłok przesuwa się w kierunku $\mathrm{DMP}$, a rozprężające się spaliny wykonują pracę mechaniczną (przemiana energii cieplnej gazów spalinowych na pracę mechaniczną). Z tego względu suw ten jest nazywany suwem pracy. W miarę oddalania się tłoka od $\mathrm{GMP}$ ciśnienie i temperatura gazów maleją. W czasie suwu rozprężania zawory dolotowy i wylotowy są zamknięte.

4. Suw wydechu - przesuwający się w kierunku $\mathrm{GMP}$ tłok wypycha spaliny z cylindra przez otwarty w tym czasie zawór wylotowy.

W trakcie tych czterech suwów silnik wykonuje jeden cykl, a energia spalin jest przekształcana na energię mechaniczną, która napędza pojazd.

RAShNiLiPqyOY

Na grafice przedstawiono cykl tłoków. W zależności od pozycji tłoka wyróżnia się cztery rodzaje suwów. Pierwszy to suw ssania oznaczony na niebiesko. Drugi to suw sprężenia oznaczony na granatowo. Trzeci to suw pracy oznaczony na czerwono. Czwarty to suw wydechu oznaczony na żółto.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Działanie silnika dwusuwowego

Silnik dwusuwowy charakteryzuje się realizacją pełnego obiegu pracy podczas dwóch suwów tłoka: sprężania i rozprężania. Napełnianie cylindra świeżym ładunkiem i wylot spalin odbywają się jednocześnie, kiedy tłok znajduje się w pobliżu $\mathrm{DMP}$ tłoka. Przesuwający się w kierunku $\mathrm{DMP}$. Zasada działania silnika dwusuwowego jest następująca:

1. Suw sprężania - tłok poruszający się w kierunku $\mathrm{GMP}$ przysłania okna dolotowe i wylotowe, ładunek zgromadzony w cylindrze ulega sprężeniu. Pod koniec suwu sprężania rozpoczyna się spalanie ładunku od iskry elektrycznej świecy zapłonowej (silnik $\mathrm{ZI}$) lub w wyniku wtrysku paliwa do sprężonego powietrza (silnik $\mathrm{ZS}$). Jednocześnie w silniku ze wstępnym sprężaniem w skrzyni korbowej dolna krawędź tłoka odsłania okno dolotowe, przez które do skrzyni korbowej zostaje zassany świeży ładunek.

2. Suw rozprężania - pod działaniem ciśnienia gazów powstałych podczas spalania tłok przesuwa się w kierunku $\mathrm{DMP}$ - uzyskiwana jest praca mechaniczna. Jednocześnie tłok przysłania okno dolotowe i zgromadzony w skrzyni korbowej ładunek zostaje wstępnie sprężony. Pod koniec suwu rozprężania i na początku suwu sprężania występuje faza wymiany ładunku w pobliżu $\mathrm{DMP}$ tłoka. Przesuwający się w kierunku $\mathrm{DMP}$ tłok najpierw odsłania okno wylotowe, przez które część spalin wypływa z cylindra pod działaniem różnicy ciśnień między cylindrem a układem wylotowym. Następnie tłok odsłania okno przelotowe przy jednoczesnym dalszym odsłanianiu okna wylotowego. Wstępnie sprężony ładunek przepływa ze skrzyni korbowej do cylindra przez odsłonięte okno przelotowe, wypychając znajdujące się w nim spaliny. Zjawisko usuwania spalin wstępnie sprężonym ładunkiem nazywa się przepłukiwaniem cylindra.

RH2Sjo9lqt1Ax

Na grafice przedstawiona została zasada działania silnika dwusuwowego ze wstępnym sprężaniem w komorze korbowej. Gdy strzałka skierowana jest w górę, to tłok skierowany jest w lewo, a gdy strzałka skierowana jest w dół to tłok w prawo.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Proces spalania w silnikach

Spalanie zachodzące w silnikach jest złożonym procesem chemicznym i termodynamicznym, który polega na reakcji paliwa z utleniaczem w celu wytworzenia energii. Przebieg spalania może być podzielony na kilka głównych etapów:

1. Zasilanie paliwem – proces rozpoczyna się od dostarczenia paliwa do silnika. W przypadku silników spalinowych paliwo (np. benzyna, olej napędowy) jest podawane do komory spalania w postaci rozpylonej lub jako mgła paliwowa. W przypadku silników o zapłonie samoczynnym (diesel) paliwo jest wtryskiwane pod wysokim ciśnieniem do gorącego powietrza w cylindrze.

2. Sprężanie – po zasilaniu paliwem tłok w cylindrze wykonuje suw sprężania, co powoduje zmniejszenie objętości mieszanki paliwowo‑powietrznej. Proces ten zwiększa ciśnienie i temperaturę mieszanki, co sprzyja efektywnemu przebiegowi spalania.

3. Zapłon – w silnikach z zapłonem iskrowym (benzynowych) zapłon następuje poprzez wytworzenie iskry na świecy zapłonowej, która zapala sprężoną mieszankę paliwowo‑powietrzną. W silnikach o zapłonie samoczynnym (diesel) mieszanka paliwowo‑powietrzna zostaje samozapalona przez podgrzane powietrze w cylindrze, bez użycia świecy zapłonowej.

4. Spalanie właściwe – po zapłonie reakcja spalania paliwa i utleniacza (tlen zawarty w powietrzu) zachodzi bardzo szybko. Energia chemiczna zawarta w paliwie jest uwalniana w postaci ciepła i światła. Produkty spalania obejmują głównie dwutlenek węgla (${\mathrm{CO}}_2$) i wodę (${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$), a także inne związki zależne od rodzaju paliwa i warunków spalania.

5. Rozprężanie – po spaleniu mieszanki paliwowo‑powietrznej tłok wykonuje suw rozprężania, zwiększając objętość spalin. Energia wytworzona podczas spalania jest przekształcana na energię mechaniczną napędzającą tłok i wirujący wał korbowy.

6. Wydalanie spalin – po rozprężeniu spalin tłok wypycha spaliny przez zawór wydechowy do układu wydechowego, gdzie są usuwane na zewnątrz pojazdu.

Cały proces spalania w silnikach spalinowych jest kontrolowany przez odpowiednie parametry, takie jak proporcje paliwo‑powietrze, moment zapłonu, ciśnienie i temperatura spalania. Optymalne ustawienie tych parametrów może zapewnić maksymalną wydajność i osiągi silnika, minimalizując jednocześnie emisję zanieczyszczeń.

RFRQjsnzrnBfp

Na grafice przedstawiono wykres z przeglądu modeli procesów spalania w cylindrze silnika tłokowego. Przy wartości około minus osiemnaście następuje początek wtrysku. Przy wartości minus dziesięć następuje spalanie kinetyczne. Nieco ponad wartością zera następuje koniec wtrysku i zachodzi spalanie dyfuzyjne trwające do wartości około dwudziestu siedmiu.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Paliwa silnikowe

Paliwa silnikowe można podzielić na dwie główne grupy: paliwa płynne (inaczej ciekłe) i paliwa gazowe.

W grupie paliw płynnych znajduje się benzyna, olej napędowy oraz biopaliwa. Benzyna jest szeroko stosowana jako paliwo w silnikach z zapłonem iskrowym, oferując wysoką wydajność energetyczną. Olej napędowy jest głównym paliwem stosowanym w silnikach z zapłonem samoczynnym (diesel) ze względu na swoje właściwości i wydajność. Biopaliwa (np. etanol, biodiesel) są alternatywnymi paliwami wytwarzanymi z odnawialnych źródeł (np. z roślin).

Do grupy paliw gazowych zalicza się: gaz ziemny, $\mathrm{LPG}$ (skroplony gaz naftowy, propan oraz butan). Składający się głównie z metanu gaz ziemny jest stosowany w silnikach jako paliwo alternatywne, które charakteryzuje się niższymi emisjami zanieczyszczeń. $\mathrm{LPG}$ (mieszanka propanu i butanu) jest popularnym wyborem ze względu na swoją dostępność i korzystne parametry spalania.

RmeLIn9YEvB0h

Grafika ukazuje zbliżenie na dystrybutory paliwa w różnych kolorach, które odpowiadają rodzajom dostępnych paliw.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Teoria spalania

Spalanie jest reakcją chemiczną, która zachodzi między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, powodując wydzielenie ciepła i światła. Aby możliwe było spalanie w silniku, paliwo musi być prawidłowo rozpylone i odparowane w powietrzu. Mieszanka paliwowo‑powietrzna może być tworzona w kolektorze ssącym (w przypadku silników gaźnikowych i z wtryskiem pośrednim) lub bezpośrednio w cylindrze (w przypadku silników z wtryskiem bezpośrednim). Podczas prawidłowej pracy silnika zapłon mieszanki paliwowo‑powietrznej następuje w wyniku iskry między elektrodami świecy zapłonowej.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Przebieg spalania w silnikach ZI

Przebieg spalania w silniku z zapłonem iskrowym $\left(\mathrm{ZI}\right)$ można podzielić na trzy fazy:

1. Okres spalania utajonego (okres indukcji) – rozpoczyna się od momentu wystąpienia iskry (punkt $1$) i trwa do momentu zapłonu mieszanki (punkt $2$). W tym okresie następuje podgrzewanie paliwa oraz jego odparowanie. Mieszanka paliwowo‑powietrzna przygotowuje się do spalania, a ciśnienie w cylindrze stopniowo wzrasta.

2. Okres spalania właściwego – rozpoczyna się od momentu zapłonu mieszanki (punkt $2$) i kończy w momencie maksymalnego ciśnienia w cylindrze (punkt $3$). W tej fazie spalania następuje szybki wzrost ciśnienia w cylindrze (oznaczony jako linia ciągła), który jest znacznie większy niż podczas fazy sprężania bez spalania (oznaczony jako linia przerywana). Energia chemiczna uwolniona podczas spalania paliwa przekształcana jest w energię mechaniczną napędzającą tłok.

3. Okres dopalania resztek paliwa – rozpoczyna się od momentu maksymalnego ciśnienia w cylindrze (punkt $3$). Jest to faza, w której resztki paliwa w cylindrze są nadal spalane (dopalane), m.in. w wyniku ruchu tłoka w kierunku górnego martwego punktu $\left(\mathrm{GMP}\right)$. Ta faza ma na celu pełne wykorzystanie dostępnego paliwa i zminimalizowanie strat energetycznych.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Komory spalania w silnikach ZI

W silnikach z zapłonem iskrowym są wykorzystywane cztery rodzaje komór:

• wanienkowe – stosowane zwłaszcza w silnikach o umiarkowanych stopniach sprężania;

R669Kn8MBG7fl

Na grafice ukazany schemat komory wanienkowej wraz z jej przekrojem.

• klinowe – mają dobre właściwości przeciwstukowe, a zatem umożliwiają stosowanie dużego stopnia sprężania;

R7964MfcAk12f

Na rysunkach przedstawiono trzy wersje komór. a) wersja europejska komory klinowej, b) i c) – wersja amerykańska.

• półkuliste – pozwalają na stosowanie gniazd zaworów dolotowych o dużych średnicach, lecz w ich przypadku konieczne jest stosowanie skomplikowanych mechanizmów rozrządu; najczęściej stosowane w silnikach dwusuwowych;

R3FAivQnXO2uH

Na grafice przedstawiono schemat komory półkulistej wraz z jej przekrojem.

• daszkowe – stosowane głównie w silnikach o dużej objętości skokowej.

Rv8pMHCYOYv02

Na grafice przedstawiono schemat komory daszkowej wraz z jej przekrojem.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Przebieg spalania w silnikach ZS

Przebieg spalania w silniku $\mathrm{ZS}$ można podzielić na trzy okresy:

1. Okres indukcji – rozpoczyna się w punkcie $1$ i kończy w punkcie $2$. W tym okresie następuje nagrzanie, odparowanie i wymieszanie wtryskiwanego paliwa, co przyczynia się do utworzenia mieszanki paliwowo‑powietrznej. Ten okres trwa zwykle od $0,002$ do $0,005$ sekundy.

2. Okres właściwego spalania – rozpoczyna się w punkcie $2$ i kończy w punkcie $3$. Charakteryzuje go gwałtowny przyrost ciśnienia w cylindrze, co odpowiada spalaniu przy stałej objętości $\left(\mathrm{V}=\mathrm{const}.\right)$ obiegu teoretycznego. Energia chemiczna zawarta w mieszance paliwowo‑powietrznej jest uwalniana, powodując wzrost ciśnienia i temperatury w cylindrze.

3. Okres dopalania – rozpoczyna się w punkcie $3$ i kończy w punkcie $4$. W tym okresie następuje spalanie przy stałym ciśnieniu $\left(\mathrm{p}=\mathrm{const}.\right)$ obiegu teoretycznego. Jest to etap, w którym resztki paliwa są dopalane, a energia chemiczna jest wykorzystywana do dalszego wzrostu ciśnienia w cylindrze.

Podział na te trzy okresy umożliwia lepsze zrozumienie przebiegu spalania w silniku $\mathrm{ZS}$ i pozwala na optymalne sterowanie procesem, tak aby uzyskać jak największą wydajność i efektywność silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Komory spalania silników ZS

Komory spalania silników $\mathrm{ZS}$ dzielą się na dwa typy: komory dzielone i niedzielone. Komory dzielone występują w silnikach z wtryskiem pośrednim. Rozróżnia się trzy zasadnicze typy komór dzielonych:

1. Komora wstępna – składa się z dwóch części: komory głównej, zwanej przestrzenią nad tłokiem, oraz komory pomocniczej, zwanej komorą wstępną; objętość komory wstępnej wynosi zazwyczaj od $25\%$ do $40\%$ całkowitej objętości komory spalania.

Ro7PuqgNIj0b5

Na grafice zaznaczona została komora wstępna.

2. Komora wirowa – posiada kształt kuli i łączy się z przestrzenią nad tłokiem za pomocą kanału usytuowanego stycznie; objętość tej komory wynosi $70-80\%$ objętości całej komory spalania.

RGNn8WNuCPZyp

Na grafice została zaznaczona komora wirowa.

3. Komora z zasobnikiem powietrza – w komorze spalania można wyróżnić dwie części: zasobnik powietrza oraz przestrzeń nad tłokiem, pomiędzy którymi występuje wyraźne przewężenie. Wtryskiwacz kieruje strumień paliwa w kierunku tego zwężenia. Zasobnik powietrza stanowi około $25\%$ całkowitej objętości komory spalania.

RpXEa5BldlGqv

Na grafice zaznaczona została komora z zasobnikiem powietrza.

Komory dzielone występują w silnikach z wtryskiem bezpośrednim. Rozróżnia się dwa zasadnicze typy komór dzielonych:

4. Komory otwarte – nie posiadają przewężenia w górnej części tłoka.

RAa83kfQiz40E

Na grafice zaznaczona została komora otwarta.

5. Komory półotwarte – posiadają nieznaczne przewężenie w górnej części tłoka.

RKD04bxuWLwsV

Na grafice zaznaczona została komora półotwarta.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Spaliny silnika ZI

Spaliny – zwane również gazami spalinowymi lub wydechowymi – to mieszanką gazów, które powstają w trakcie spalania paliwa. W skład spalin wchodzą różne substancje znajdujące się w formie gazowej podczas procesu spalania, a także substancje, które mogą przyjąć inny stan skupienia po spaleniu.

Rei7KNOIhgOy7

Na grafice znajduje się wykres kołowy przedstawiający zawartość spalin silnika ZI. 72,3% to azot, 12,3% to dwutlenek węgla, 12,7% to para wodna, 0,7% to tlen, 1% to argon, a pozostały 1% to inne składniki szkodliwe.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Parametry pracy i charakterystyki silników

Do podstawowych parametrów pracy silnika zaliczamy:

1. Moc użyteczną – moc mierzona w końcówce wału korbowego przy ustalonej prędkości obrotowej silnika wyposażonego w kompletny układ dolotowy i wylotowy $\left[\mathrm{kW}\right]$.

2. Moment obrotowy – jest wprost proporcjonalny do mocy silnika i odwrotnie proporcjonalny do prędkości kątowej wału korbowego $\left[\mathrm{Nm}\right]$.

3. Jednostkowe zużycie paliwa – przedstawia zużycie określonej dawki paliwa w odniesieniu do energii, jaka została z niej uzyskana $\left[\mathrm{g}/\mathrm{kWh}\right]$.

4. Prędkość obrotową – liczba obrotów wału korbowego przypadająca na jednostkę czasu $\left[\mathrm{obr}./\min \right]$.

R16USX5BiBpnR

Na grafice przedstawiona została charakterystyka silnika spalinowego wraz z wyjaśnieniami oznaczeń.

W spalinowym silniku tłokowym można wyróżnić cztery podstawowe cechy:

1. Charakterystyka prędkościowa – ukazuje zależności między wskaźnikami pracy silnika a prędkością obrotową. Ta charakterystyka pokazuje, jak wydajność silnika zmienia się w zależności od prędkości obrotowej.

2. Charakterystyka obciążeniowa – opisuje zależności między wybranymi parametrami silnika a obciążeniem. Ta charakterystyka ilustruje, jak silnik zachowuje się w różnych warunkach obciążenia (np. jazda pod górę, przyspieszanie).

3. Charakterystyka regulacyjna – pozwala zobaczyć powiązania między kluczowymi parametrami silnika a konkretnym czynnikiem regulowanym. Przykładem takiego czynnika może być kąt wtrysku paliwa lub kąt wyprzedzenia zapłonu. Ta charakterystyka pozwala na optymalne dostosowanie silnika do określonych warunków pracy.

4. Charakterystyka ogólna – łączy kilka różnych charakterystyk w celu uzyskania pełniejszego obrazu działania silnika. Ta charakterystyka uwzględnia różne czynniki, takie jak prędkość obrotowa, obciążenie i parametry regulacyjne, aby przedstawić kompleksową analizę wydajności silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Budowa silników spalinowych

Budowa silnika spalinowego w samochodzie:

1. Skrzynia korbowa zawiera cylindry, kanały olejowe i kanały płynu chłodzącego. W dolnej części skrzyni korbowej znajduje się wał korbowy, który jest napędzany przez tłoki w cylindrach umieszczonych w górnej części skrzyni.

2. Głowica silnika zawiera wałki rozrządu, które kontrolują pracę zaworów dolotowych (doprowadzających powietrze z układu dolotowego) oraz zaworów wylotowych (usuwających spaliny do układu wydechowego).

3. Pokrywa głowicy zawiera wtryskiwacze benzyny lub oleju napędowego, świece żarowe (w przypadku silników $\mathrm{ZS}$) oraz świece zapłonowe (w przypadku silników $\mathrm{ZI}$).

4. Układ rozrządu zapewnia synchronizację między pracą tłoków a pracą zaworów dolotowych i wylotowych.

5. Układ chłodzenia odpowiada za utrzymanie silnika w odpowiedniej temperaturze, zapobiegając przegrzaniu. Składa się z pompy cieczy chłodzącej, termostatu, chłodnicy, wentylatora i sieci przewodów.

6. Układ smarowania dostarcza i filtruje olej silnikowy. Składa się z pompy oleju i miski olejowej, która znajduje się w dolnej części silnika, pod skrzynią korbową. Ważne jest, aby ten układ był szczelny, a szczególnie istotna jest szczelność miski olejowej.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Kadłuby (konstrukcja kadłubów)

Kadłub, nazywany również blokiem cylindrowym lub po prostu blokiem, ma zwykle postać odlewu żeliwnego lub wykonanego ze stopów aluminium. Jego kształt jest niezwykle istotny, ponieważ ma wpływ na różne czynniki, takie jak skuteczne chłodzenie cylindrów i dostarczanie oleju do wszystkich miejsc wymagających smarowania, zwłaszcza łożysk. W kadłubie znajdują się punkty podparcia wału korbowego i wału rozrządu, które są kluczowe dla prawidłowego działania silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Głowice (konstrukcja głowic)

Głowica silnika to ważny element konstrukcyjny znajdujący się na górze bloku cylindrowego. Głowica jest zamocowana na bloku i stanowi górną część komory spalania. Jej główną funkcją jest kontrolowanie ruchu i pracy zaworów dolotowych i wylotowych, które odpowiadają za doprowadzanie mieszanki paliwowo‑powietrznej do cylindrów oraz usuwanie spalin z komory spalania.

Konstrukcja głowicy silnika:

• wałki rozrządu;

• zawory;

• komory spalania;

• świece zapłonowe lub świece żarowe (w przypadku silników diesla).

Dodatkowo głowice silnika mogą zawierać kanały olejowe i płynu chłodzącego, które zapewniają smarowanie i chłodzenie odpowiednich elementów silnika, takich jak wałki rozrządu i zawory.

R1JQjfUy9Jv0u

Na ekranie pokazana została głowica silnika z obu stron. Jest to metalowy lub aluminiowy element, który pokrywa górną część cylindrów samochodowych. Kształtem przypomina prostopadłościan z wieloma otworami i wolnymi przestrzeniami.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ korbowy (budowa układu korbowego)

Układ korbowy pełni istotną funkcję w przekształcaniu ruchu posuwisto‑zwrotnego na ruch obrotowy. Jest wykorzystywany w różnych urządzeniach, takich jak silniki spalinowe i sprężarki tłokowe.

R1UsiOZ84yeUe

Na grafice przedstawiono układ korbowy. Jest to zespół kilku korb zamontowanym na jednym metalowym elemencie.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Elementy układu korbowego

Układ korbowy składa się zasadniczo z czterech podstawowych elementów, których część jest wprawiona w ruch liniowy, zamieniając go w ruch obrotowy tłoka, sworznia tłokowego, korbowodu i wału korbowego.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ rozrządu (budowa układu rozrządu)

Układ rozrządu to zespół elementów w silniku spalinowym, który jest odpowiedzialny za sterowanie pracą zaworów dolotowych i wylotowych w cylindrach. Jego głównym celem jest zapewnienie synchronizacji ruchów zaworów z fazami pracy silnika, co umożliwia prawidłowy przepływ mieszanki paliwowo‑powietrznej do cylindrów oraz efektywne usuwanie spalin.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Elementy układu rozrządu

Wałek rozrządu

Rsf3nfoy4hdv7

Na grafice przedstawiona została budowa wałka rozrządu. Kolejno zaznaczono następujące elementy: łożysko, czopy rozrządu, koło zębate od napędu oraz krzywki.

Popychacze lub dźwignie zaworowe

Zawory

R1d2exa9Li9Mb

Na grafice przedstawiona została budowa zaworu. Kolejne elementy to: miseczka, sprężyny zaworowe, trzonek zaworu, gniazdo zaworu, grzybek zaworu, prowadnica, zamek.

Prowadnice zaworowe

Rm95HTlhGl3bO

Na rysunku została przedstawiona prowadnica zaworowa.

Podkładki i sprężyny zaworowe

Wszystkie te elementy współpracują ze sobą, aby zapewnić synchronizację i kontrolę ruchów zaworów w zależności od fazy pracy silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Zmienne fazy rozrządu i zmienne wzniosy zaworów

Zmienne fazy rozrządu ($\mathrm{VVT}$ – ang. variable valve timing) to technologia stosowana w silnikach spalinowych, która umożliwia regulację momentu otwarcia i zamknięcia zaworów oraz czasu trwania ich otwarcia. Pozwala to na dynamiczne dostosowanie pracy zaworów do aktualnych warunków pracy silnika, co ma na celu poprawę osiągów, wydajności, ekonomii paliwowej i emisji spalin.

Istnieje kilka różnych technologii $\mathrm{VVT}$: na wałkach rozrządu, na zaworach, dwufazowe.

Zmienne wzniosy zaworów (ang. variable valve lift) to technologia stosowana w układach rozrządu silników spalinowych, która umożliwia regulację wysokości wzniosu zaworów. Wznios zaworu odnosi się do maksymalnej odległości, na jaką otwiera się zawór od swojej pozycji zamkniętej.

RUKdBpV67Wjwu

Na schemacie przedstawione zostały wzniosy zaworów. Mniejszy wznios zaworu został zaznaczony na zielono i odpowiada niskim obrotom silnika. Maksymalny wznios zaworu został zaznaczony na czerwono i odpowiada wysokim obrotom silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układy zasilania silników o zapłonie iskrowym

Układy zasilania silników o zapłonie iskrowym to część silników spalinowych, które mają za zadanie dostarczyć mieszankę paliwowo‑powietrzną do komory spalania w celu wytworzenia spalania poprzez iskrę zapłonową. Istnieją różne typy układów zasilania stosowanych w silnikach o zapłonie iskrowym, w tym:

1. Układ zasilania wtryskowego paliwa, w którym paliwo jest wtryskiwane do kolektora dolotowego lub cylindra za pomocą wtryskiwaczy. Sterowanie wtryskiem paliwa odbywa się poprzez układ sterujący, który monitoruje różne parametry, takie jak prędkość obrotowa, obciążenie silnika itp., w celu dostosowania dawki paliwa do wymagań silnika.

2. Układ zasilania gaźnikowego, w którym mieszanka paliwowo‑powietrzna jest przygotowywana w gaźniku pobierającym paliwo i mieszającym je z odpowiednią ilością powietrza. Następnie mieszanka jest dostarczana do cylindra silnika poprzez kolektor ssący.

Oba typy układów zasilania mają na celu zapewnienie odpowiedniej ilości paliwa i powietrza, aby umożliwić spalanie i generację energii potrzebnej do napędu silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Wtryskowy układ zasilania

Wtryskowy układ zasilania jest częścią silnika spalinowego, który dostarcza paliwo do komory spalania poprzez precyzyjne wtryskiwanie go w odpowiednim momencie i w odpowiedniej ilości. Jest to popularny typ układu zasilania stosowany w silnikach zarówno benzynowych, jak i wysokoprężnych.

We wtryskowym układzie zasilania paliwo jest przechowywane w zbiorniku paliwa i jest dostarczane do wtryskiwaczy za pomocą pompy paliwowej. Wtryskiwacze są umieszczone bezpośrednio w cylindrach lub w kolektorze dolotowym – w miejscu, które umożliwia skierowanie strumienia paliwa bezpośrednio do komory spalania.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ zasilania gazem LPG

Układ zasilania gazem $\mathrm{LPG}$ (ang. Liquefied Petroleum Gas – skroplony gaz naftowy) jest specjalnym systemem, który umożliwia stosowanie gazu LPG jako paliwa w silnikach spalinowych. Składa się z umieszczonego w pojeździe zbiornika na gaz układu parownika, który zmienia skroplony gaz w postać gazową, oraz wtryskiwaczy $\mathrm{LPG}$, które precyzyjnie wtryskują gaz do komory spalania silnika. Układ zasilania gazem $\mathrm{LPG}$ wymaga również specjalnych regulatorów ciśnienia, czujników i sterowników, aby zapewnić właściwe dostarczanie i kontrolę ilości gazu $\mathrm{LPG}$ w silniku.

R8fXYrBFK68md

Grafika przedstawia układ zasilania gazem LPG. Kolejno są to: Katalizator, sonda lambda, sterownik paliwowy ECU, przełącznik paliwa, sterownik LPdm, filtr powietrza, przewód zasilający LPG, zespół podłączenia PTS, przewód powrotny LPG, zbiornik LPG oraz moduł dostarczania paliwa (pompa).

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym

Układy zasilania silników o zapłonie samoczynnym są specjalnie zaprojektowanymi systemami, które dostarczają paliwo i powietrze do komory spalania w celu inicjacji samoczynnego zapłonu. Najczęściej stosowanym rodzajem paliwa w tych silnikach jest olej napędowy (diesel). Układ zasilania składa się z pompy wtryskowej, która tłoczy paliwo pod wysokim ciśnieniem do wtryskiwaczy umieszczonych bezpośrednio w komorze spalania. W odpowiednim momencie wtryskiwacze precyzyjnie wtryskują paliwo do komory spalania, zapewniając efektywne spalanie. System zawiera również układ filtrów, regulacji ciśnienia paliwa, a także czujniki i sterowniki, które monitorują i kontrolują proces zasilania.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układy zasilania z pompami wtryskowymi

Układy zasilania z pompami wtryskowymi są zaawansowanymi systemami dostarczania paliwa do komory spalania silnika. Pompy wtryskowe są odpowiedzialne za wytwarzanie wysokiego ciśnienia potrzebnego do sprawnego wtrysku paliwa.

RUdVMAHygWV4x

Grafika przedstawia układ zasilania Common Rail z zaznaczonymi elementami. Kolejno są to: pompa wysokiego ciśnienia z zaworem regulacyjnym, czujnik ciśnienia w szynie, regulator ciśnienia paliwa w szynie, sterownik elektryczny, zbiornik paliwa, pompa paliwa oraz filtr paliwa.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail

Zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail $\left(\mathrm{CR}\right)$ jest obecnie najnowocześniejszym i najbardziej zaawansowanym systemem wtrysku paliwa. Jego główną zaletą jest możliwość regulacji ciśnienia i czasu wtrysku. Ta elastyczność jest osiągnięta poprzez oddzielenie pompy wysokociśnieniowej, odpowiedzialnej za generowanie ciśnienia, od wtryskiwaczy, które dostarczają paliwo do komory spalania. Zasobnik (Rail) pełni rolę akumulatora ciśnienia, umożliwiając precyzyjne sterowanie procesem wtrysku.

RwROZzwNWOpLO

Grafika przedstawia zasobnikowy układ wtryskowy Common Rail z zaznaczonymi elementami. Kolejno są to: masowy przepływomierz powietrza, wtryskiwacz, sterownik silnika, pompa wysokiego ciśnienia, czujnik położenia pedału, filtr paliwa, czujnik temperatury silnika, czujnik prędkości wału korbowego, zasobnik paliwa wysokiego ciśnienia.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Elektroniczny system sterowania pracą silnika o zapłonie samoczynnym

Elektroniczny system sterowania pracą silnika o zapłonie samoczynnym to zaawansowany system, który kontroluje i reguluje wszystkie główne funkcje silnika, takie jak wtrysk paliwa, zapłon, sterowanie zaworami oraz inne parametry pracy. System ten składa się z różnych komponentów, w tym centralnej jednostki sterującej $\left(\mathrm{ECU}\right)$, czujników, aktuatorów i interfejsów komunikacyjnych.

R1FzeXnG5P5ON

Grafika przedstawia elektroniczny system sterowania pracą silnika o zapłonie samoczynnym. Jest to komputer sterowania podłączony do tablicy. Oba elementy są na kółkach, co umożliwia łatwe przesuwanie maszyny.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Świece żarowe

Świeca żarowa jest urządzeniem stosowanym w silnikach z zapłonem samoczynnym, które ma na celu ułatwienie rozruchu, szczególnie w niskich temperaturach, oraz stabilizację obrotów silnika. Jej zastosowanie przyczynia się również do zmniejszenia emisji szkodliwych substancji w spalinach podczas rozruchu silnika w zimie.

R1Wwdi6zgk1t0

Na grafice przedstawiona została świeca żarowa. Jest to podłużna część zakończona małym elementem. W środkowej części posiada rowkowania.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ chłodzenia

Układ chłodzenia w samochodzie z silnikiem spalinowym ($\mathrm{ZI}$ lub $\mathrm{ZS}$) jest odpowiedzialny za zapewnienie optymalnych warunków pracy jednostki napędowej. Efektywny układ chłodzenia silnika ma pozytywny wpływ na osiągnięcie niskiego poziomu spalania oraz redukcję emisji spalin.

RZ1rmqJLOTLj0

Na grafice przedstawiona została budowa układu chłodzenia silnika z zaznaczonymi elementami. Kolejno są to: strumień powietrza, chłodnica, pompy płynu chłodzącego, silnik, nagrzewnia, strumień powietrza, termostat, zbiornik wyrównawczy płynu chłodzącego oraz wentylator.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Pośredni układ chłodzenia

Najczęściej spotykanymi układami chłodzenia w silnikach spalinowych stosowanych w pojazdach są układy chłodzenia pośrednie. Ich działanie opiera się na przekazywaniu ciepła wytworzonego przez silnik do powietrza za pośrednictwem cieczy chłodzącej. Ciecz chłodząca oddaje ciepło w chłodnicy, która pełni funkcję wymiennika ciepła. W tego rodzaju układach zarówno blok silnika, jak i głowica zostały odpowiednio zaprojektowane, aby umożliwić przepływ cieczy chłodzącej do wszystkich elementów generujących ciepło, w tym także po to, by w bloku silnika otaczać tuleje cylindrowe płaszczem wodnym.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Bezpośredni układ chłodzenia

Układy chłodzenia bezpośrednie są stosowane w przypadku silników spalinowych i polegają na bezpośredniej wymianie ciepła między gorącymi elementami urządzenia, takimi jak cylindry i głowica, a otaczającym je powietrzem. Ten rodzaj układu chłodzenia jest określany jako bezpośredni, ponieważ w celu chłodzenia korzysta się w nim bezpośrednio z powietrza otaczającego cylindry i głowicę silnika.

R1BkOqn6Q9ho0

Na grafice przedstawiono bezpośredni układ chłodzenia umieszczony w pojeździe samochodowym.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ smarowania

Układ smarowania silnika spalinowego to system, który dostarcza olej do wszystkich elementów ruchomych wewnątrz silnika. Układ smarowania silnika stosowany jest w silnikach $\mathrm{ZI}$ oraz $\mathrm{ZS}$.

R1QXUN1kkDw5L

Na grafice przedstawiono układ smarowania silnika spalinowego z zaznaczonymi kolejnymi elementami takimi jak: smarowanie wałków rozrządu, kanał olejowy, filtr oleju, miska olejowa, smok pompy oraz chłodnica oleju.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Obiegowo‑ciśnieniowy układ smarowania

Obiegowo‑ciśnieniowy układ smarowania jest jednym z najpopularniejszych układów stosowanych w silnikach spalinowych. Jego zadaniem jest zapewnienie ciśnienia i równomiernego rozprowadzenia oleju smarującego pomiędzy elementami ruchomymi silnika. W tym układzie olej jest pobierany z miski olejowej przez pompę oleju, która generuje odpowiednie ciśnienie, a następnie jest kierowany do filtra oleju, gdzie jest oczyszczany z zanieczyszczeń. Po opuszczeniu filtra olej przepływa przez kanały w bloku silnika oraz głowicy, dostarczając smarowanie do elementów takich jak łożyska korbowodowe, wał korbowy, tłoki, wałki rozrządu i inne. Nadmiar oleju jest odprowadzany do miski olejowej, a cały proces jest cyklicznie powtarzany, zapewniając niezbędne smarowanie i ochładzanie ruchomych elementów silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układy dolotowe i wylotowe

Układ dolotowy to niezbędna część silnika spalinowego odpowiedzialna za dostarczanie powietrza lub mieszanki paliwowo‑powietrznej do cylindrów silnika. Układ dolotowy umożliwia optymalne warunki dotarcia powietrza lub mieszanki paliwowo‑powietrznej do silnika, co jest niezbędne dla efektywnego spalania i działania silnika.

R13f3IMEvyOd2

Na grafice przedstawiono układ dolotowy i wylotowy z zaznaczoną ścieżką przepływu powietrza. Kolejno są to: wlot powietrza, wirnik, wejście oleju, chłodnica powietrza, strumień gazów spalinowych, zawór regulacyjny sprężarki, turbina sprężarki oraz wydech gazów.

Układ wydechowy silnika spalinowego, znany również jako układ wylotowy, składa się z różnych elementów mających za zadanie skuteczne odprowadzenie spalin z silnika oraz redukcję generowanego przez nie hałasu. Poprzez efektywne działanie układu wydechowego możliwe jest skuteczne odprowadzenie spalin oraz ograniczenie hałasu, co przyczynia się do prawidłowego funkcjonowania silnika i komfortu jazdy.

R7yNnO85FPz4i

Na grafice przedstawiono układ dolotowy i wylotowy z zaznaczonymi kolejnymi elementami, takimi jak: kolektor wydechowy, katalizator, złącze elastyczne tłumnik drgań, tłumnik środkowy, uchwyty, rura wydechowa, tłumnik końcowy oraz końcówki wydechowe.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ doładowania

Układ doładowania składa się z kilku kluczowych elementów, które współdziałają w celu zwiększenia ilości dostarczanego powietrza do silnika. Głównymi składnikami tego układu są: sprężarka, układ napędowy sprężarki, przewody doprowadzające i odprowadzające powietrze. Dodatkowo w niektórych przypadkach układ doładowania może obejmować chłodnicę powietrza doładowującego oraz urządzenia pomiarowe i sterujące. Wszystkie te elementy układu doładowania współpracują, aby zapewnić większą moc i wydajność silnika.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ oczyszczania spalin

Zadaniem układu oczyszczania spalin jest zmniejszenie emisji szkodliwych substancji do atmosfery. W tym celu stosuje się w samochodach katalizatory i $\mathrm{DFP}$ (filtry cząstek stałych). Celem oczyszczania spalin jest redukcja emisji tlenku azotu i spełnienie coraz bardziej rygorystycznych norm dotyczących emisji spalin.

RWVgQxQrFqaew

Grafika przedstawia układ oczyszczania spalin. Jest to walcowaty element z podpórkami. Z jednej strony znajduje się okrągłe wejście, a z drugiej wyjście.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Układ recyrkulacji spalin

Układ recyrkulacji spalin ($\mathrm{EGR}$ – ang. Exhaust Gas Recirculation) jest stosowany w silnikach spalinowych tłokowych i polega na zawracaniu części spalin z powrotem do układu zasilania silnika. Celem tego rozwiązania jest redukcja ilości zanieczyszczeń emitowanych przez silnik.

RabkZPaiQFQ5u

Grafika przedstawia układ recyrkulacji spalin. Spaliny przechodzą kolejno przez wlot powietrza, głowicę cylindra, chłodnicę EGR, chłodziwo, jednostkę sterującą silnika, zawór sterujący EGR oraz wydech gazu.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Napędy alternatywne pojazdów samochodowych

Napędy alternatywne mają na celu ograniczenie spalania paliw kopalnych. Są to:

• napędy hybrydowe (czyli łączące dwa źródła napędu, np. jednostkę benzynową i elektryczną);

  R14VbpLleGc9m

  Charakterystyka napędu hybrydowego: silnik spalinowy, bateria, wlew paliwa, zbiornik paliwa, gniazdo ładowania, silnik elektryczny i skrzynia biegów

  

• napędy elektryczne (zasilane energią z zewnętrznego źródła prądu lub wodorem, czyli energią z ogniw paliwowych);

  R1VdYdFpNd71N

  Charakterystyka napędu elektrycznego: silnik elektryczny, przekładnia, falownik, akumulator trakcyjny.

  

• napędy zasilane gazem $\mathrm{LPG}$ lub $\mathrm{CNG}$;

  R897KrUvUAhDr

  Charakterystyka napędu zasilanego gazem LPG lub CNG. Sterownik, filtr, przełącznik, wielozawór, zawór tankowania, zbiornik LPG, MAP sensor, reduktor, wtryskiwacze.

  

• napędy na energię słoneczną.

  R6BnhIDkFDC8H

  Napęd na energię słoneczną charakteryzuje się ładowaniem za pomocą baterii słonecznych podłączonych do stacji ładowania.

  

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Napęd elektryczny pojazdów samochodowych

Napęd elektryczny pojazdów samochodowych to system zasilania i napędu, w którym zamiast tradycyjnego silnika spalinowego do poruszania pojazdem jest wykorzystywana energia elektryczna. Napęd elektryczny składa się z baterii lub akumulatorów, które magazynują energię elektryczną, oraz silnika elektrycznego, który przekształca tę energię na energię mechaniczną napędzającą koła pojazdu. Napęd elektryczny jest bardziej ekologiczny, ponieważ nie emituje bezpośrednio spalin, a także charakteryzuje się cichą pracą i wysoką efektywnością energetyczną.

R12QWcCWfz5nD

Charakterystyka napędu elektrycznego: falownik, pedał gazu, pedał hamulca, alternator, akumulator sieci 12V, skrzynia biegów, silnik elektryczny, zestaw akumulatorów.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Napęd silnikiem spalinowym zasilanym paliwem LPG/CNG

Napęd silnikiem spalinowym zasilanym paliwem $\mathrm{LPG}$ (ang. Liquefied Petroleum Gas) lub $\mathrm{CNG}$ (ang. Compressed Natural Gas) to system wykorzystujący te alternatywne paliwa do napędzania pojazdów. $\mathrm{LPG}$ jest mieszaniną propanu i butanu, podczas gdy $\mathrm{CNG}$ to sprężony gaz ziemny, głównie składający się z metanu. Silnik spalinowy dostosowany do pracy z $\mathrm{LPG}/\mathrm{CNG}$ różni się od tradycyjnego silnika benzynowego lub wysokoprężnego przez modyfikacje w układzie zasilania. Paliwo $\mathrm{LPG}/\mathrm{CNG}$ jest przechowywane w specjalnych zbiornikach w samochodzie i dostarczane do silnika poprzez odpowiedni układ wtryskowy. Korzyści z tego rodzaju napędu to niższe emisje szkodliwych substancji, ekonomiczność i dostępność alternatywnych paliw, choć wymaga to inwestycji w modyfikację silnika oraz infrastrukturę tankowania.

RaoVTd7Am2Xye

Kompilacja napędu silnikiem spalinowym zasilanym paliwem LPG z CNG. Po lewej stronie napęd LPG z zaznaczoną butlą gazu, po prawej napęd CNG z zaznaczonymi czterema butlami gazu.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Napęd silnikiem spalinowym o tłoku obrotowym

Napęd silnikiem spalinowym o tłoku obrotowym to system napędu stosowany w większości samochodów i pojazdów, w którym energia pochodzi z procesu spalania paliwa wewnątrz cylindra. Silnik tłokowy składa się z cylindra, w którym porusza się tłok w sposób posuwisto‑zwrotny, zamieniając ruch liniowy na ruch obrotowy wału korbowego. Podczas procesu spalania mieszanki paliwowo‑powietrznej tłok porusza się w dół, napędzając wał korbowy i generując moc napędową. Ten rodzaj napędu jest szeroko stosowany ze względu na swoją skuteczność, elastyczność i dostępność różnych rodzajów paliw, takich jak benzyna, diesel czy $\mathrm{LPG}$.

RCsACIRsuCHQr

Grafika ukazuje napęd silnikiem spalinowym o tłoku obrotowym.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Zasada działania silnika Wankla

W zależności od kraju i regionu badania techniczne pojazdów mają różne okresy ważności określane przez przepisy. Na przykład w Polsce badanie techniczne nowego pojazdu powinno zostać przeprowadzone po raz pierwszy po $3$ latach eksploatacji, następnie po $2$ latach. Po upływie $5$ lat samochód powinien przechodzić coroczną kontrolę. To samo tyczy się motocykli i pojazdów ciężarowych o DMC powyżej $3,5$ tony. Wyjątkiem są autobusy oraz samochody TAXI. Te pojazdy powinny odbyć pierwsze badanie po roku, a następne co $6$ miesięcy.

Silnik Wankla jest rodzajem silnika spalinowego, którego zasada działania różni się od tradycyjnych silników spalinowych. Konstrukcja tego typu silnika jest znacznie prostsza i opiera się na kilku kluczowych elementach:

• rotory – trójkątne tłoki o nietypowym kształcie, które obracają się wewnątrz korpusu silnika. Te tłoki są nazywane trójkątem Reuleaux,

• obudowy rotorów (housingi) – komory, w których umieszczone są rotory. Składają się z bocznych i centralnych ścian, tworząc komory spalania,

• wał mimośrodkowy – element umieszczony w środku silnika, przechodzi przez środek komory spalania i na nim osadzone są rotory,

• stacjonarne koła zębate – koła łączą rotory bezpośrednio z wałem, minimalizując opory i tarcie podczas obrotu tłoka wokół wału, a także pełnią funkcję stabilizującą wał.

• uszczelki – części, które izolują od siebie poszczególne cykle spalania i mają istotny wpływ na wydajność i moc silnika.

Silnik Wankla charakteryzuje się brakiem elementów, które są obecne w tradycyjnych silnikach spalinowych, takich jak korbowody, zawory, dźwigienki zaworowe, popychacze, napęd rozrządu i wałki rozrządu. Dzięki temu jest bardziej kompaktowy, pracuje kulturalnie i osiąga wysoki współczynnik mocy w stosunku do pojemności.

Zasada działania silnika Wankla polega na obracaniu się tłoka w kształcie trójkąta Reuleaux wewnątrz korpusu silnika, który ma kształt epitrochoidalny (krzywą zakreśloną przez punkt pozostający w stałym położeniu względem koła toczącego się po pewnym nieruchomym okręgu). Obracający się tłok tworzy oddzielne komory spalania, gdy wszystkie jego kąty dotykają ścian korpusu. To innowacyjne podejście do silników spalinowych, które charakteryzuje prostota i kompaktowość.

Powrót do spisu treści43Powrót do spisu treści

Powiązane ćwiczenia