Blok III: Pojazdy stosowane w rolnictwie Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych (1 godz.) 1.Rodzaje silników spalinowych 2.Ogólna budowa silników spalinowych 3.Zasady pracy silników spalinowych

Rodzaje silników spalinowych

Silniki spalinowe Tłokowe Z tłokami suwliwymi Czterosuwowe Z zapłonem iskrowym Z zapłonem samoczynnym Dwusuwowe Z zapłonem iskrowym Z zapłonem samoczynnym Z tłokami obrotowymi Turbospalinowe Odrzutowe 1. Rodzaje silników spalinowych Kolorem różowym zaznaczono silniki wykorzystywane w pojazdach rolniczych

2. Ogólna budowa silników spalinowych Silnikiem spalinowym nazywa się maszynę cieplną, w której w wyniku spalania paliwa zostaje wytworzona energia cieplna, zamieniona następnie na energię mechaniczną. Silnik spalinowy składa się z kadłuba, głowicy oraz z układów: korbowego, rozrządu, olejenia, zasilania, chłodzenia oraz silniki z zapłonem iskrowym – zapłonowego. 1 - kadłub, 2 - głowica, 3 - układ korbowy, 4 - układ rozrządu zaworowy, 5 - układ olejenia, 6 - układ zasilania, 7 - układ chłodzenia

W kadłubie są osadzone elementy poszczególnych układów i zespołów silnika. Układ korbowy silnika składa się z tłoka z pierścieniami, sworznia tłokowego, wału korbowego, korbowodu łączącego tłok z wałem korbowym oraz koła zamachowego. Zadaniem tego zespołu jest przenoszenie ruchu tłoka na wał korbowy i zamiana ruchu postępowo-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału korbowego. Układ rozrządu zaworowy składa się z zaworów (dolotowego i wylotowego), sprężyn zaworowych, dźwigni zaworowych, popychaczy i wałka rozrządu, a bezzaworowy z otworów i kanałów odsłanianych i zasłanianych przez tłok silnika. Zadaniem tego układu jest otwieranie i zamykanie zaworów w odpowiednim czasie tak, aby umożliwić dostarczenie świeżego ładunku powietrza lub mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindra oraz odprowadzenie gazów spalinowych na zewnątrz cylindra. 2. Ogólna budowa silników spalinowych

Układ olejenia składa się ze zbiornika na olej, pompy oleju, przewodów i kanałów olejowych oraz filtrów oleju. Jego zadaniem jest doprowadzenie oleju do poszczególnych par ciernych (np. czop wału korbowego - łożysko wału korbowego) w celu zmniejszenia tarcia występującego podczas pracy silnika. Układu zasilania składa się ze zbiornika paliwa, pompy zasilającej, filtra paliwa, gaźnika lub pompy wtryskowej i wtryskiwaczy. Zadanie układu zasilania polega na dostarczeniu odpowiedniej ilości paliwa do cylindra. Zależnie od rodzaju silnika paliwo albo jest dostarczane w postaci mieszanki paliwowo-powietrznej (silniki gaźnikowe), albo bezpośrednio wtryskiwane do cylindra (silniki wtryskowe). Układ chłodzenia składa się z wymiennika ciepła (chłodnica lub użebrowanie cylindra), pompy wody, wentylatora, kanałów przepływowych i termostatu. Układ chłodzenia służy do odprowadzania nadmiaru ciepła z silnika, aby zapewnić mu odpowiednią temperaturę pracy. 2. Ogólna budowa silników spalinowych

Układ zapłonowy występuje w silnikach z zapłonem iskrowym. Składa się ze źródła prądu, aparatu zapłonowego, cewki zapłonowej, świecy zapłonowej i przewodów elektrycznych. Jego zadaniem jest wytworzenie iskry elektrycznej w celu zapalenia mieszanki paliwowo-powietrznej w chwili, gdy została ona odpowiednio sprężona przez tłok zbliżający się do górnego martwego położenia (GMP). 2. Ogólna budowa silników spalinowych

Zasady pracy silników spalinowych

3. Zasady pracy silników spalinowych W silnikach spalinowych tłokowych sprężona mieszanka paliwa i powietrza jest spalana w cylindrze, zamkniętym z jednej strony głowicą, a z drugiej — tłokiem. W wyniku tego procesu zwiększa się w cylindrze temperatura gazów i ich ciśnienie. Gorące gazy wywierają nacisk na ruchomy tłok silnika i przesuwają go, wykonując w ten sposób pracę mechaniczną. Posuwisty ruch tłoka zostaje zamieniony za pomocą mechanizmu korbowego na ruch obrotowy wału wykorbionego. Tłok porusza się w cylindrze pomiędzy dwoma skrajnymi położeniami. Położenie, w którym tłok jest najbardziej oddalony od wału wykorbionego, nazywa się zewnętrznym zwrotnym położeniem (ZZP) lub górnym zwrotnym położeniem (GZP). Przestrzeń zawarta między głowicą a tłokiem w GZP ma najmniejszą objętość (V 0 ); przestrzeń ta nazywa się komorą spalania. Położenie, w którym tłok znajduje się najbliżej wału wykorbionego, nazywa się wewnętrznym zwrotnym położeniem (WZP) lub dolnym zwrotnym położeniem (DZP). Przestrzeń zawarta między głowicą a tłokiem w DZP ma największą objętość (V), zwaną całkowitą objętością cylindra.

3. Zasady pracy silników spalinowych KOMORA SPALANIA l OBJĘTOŚĆ SKOKOWA CZĘŚCI SKŁADOWE SILNIKA

3. Zasady pracy silników spalinowych Droga, którą przebywa tłok od jednego do drugiego zwrotnego położenia, nazywa się skokiem tłoka; ażeby ją przebyć, tłok musi wykonać ruch zwany suwem. Objętość cylindra zawarta między GZP a DZP nazywa się objętością skokową cylindra i jest oznaczana symbolem V s. Objętość całkowitą cylindra można więc obliczyć jako sumę objętości skokowej i objętości komory spalania Stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości komory spalania nazywa się stopniem sprężania i oznacza grecką literę ε (epsilon).

3. Zasady pracy silników spalinowych W silniku spalinowym czterosuwowym na jeden obieg pracy przypadają cztery suwy tłoka. Tak więc w silniku czterosuwowym kolejne cztery podstawowe procesy cyklu pracy są przypisane poszczególnym suwom tłoka, które nazywamy: suwem dolotu (ssania), suwem sprężania, suwem pracy i suwem wylotu (wydechu). Suw dolotu (ssania): Podczas ruchu tłoka od GZP do DZP spada ciśnienie (wzrasta objętość) w cylindrze, a ponieważ otwarty jest zawór dolotowy, wiec do cylindra dostaje się świeży ładunek w postaci mieszanki paliwowo-powietrznej.

3. Zasady pracy silników spalinowych Suw sprężania: Podczas ruchu tłoka od DZP do GZP w cylindrze zmniejszeniu ulega objętość komory nad tłokiem, a ponieważ zawory dolotowy i wylotowy są zamknięte, przeto mieszanka ulega sprężaniu. Pod koniec suwu sprężania następuje zapłon mieszanki spowodowany przeskokiem iskry elektrycznej między elektrodami świecy zapłonowej. W czasie ruchu tłoka od GZP do DZP następuje dokończenie procesu spalania.

3. Zasady pracy silników spalinowych Suw pracy: Powstałe gazy spalinowe wykonują pracę, przekazując energię na tłok. Suw wylotu (wydechu): Podczas ruchu tłoka od DZP do GZP zawór wylotowy jest otwarty, dzięki czemu przesuwający się tłok wypycha gazy spalinowe na zewnątrz cylindra.

3. Zasady pracy silników spalinowych

Zasada działania czterosuwowego silnika z zapłonem samoczynnym jest zbliżona do zasady działania czterosuwowego silnika z zapłonem iskrowym. W miejsce świec zamontowane są wtryskiwacze, którymi podawany jest olej napędowy do komory spalania silnika.

3. Zasady pracy silników spalinowych W silniku z wirującym tłokiem, tłok w kształcie zbliżonym do trójkąta o lekko „spłaszczonych” krawędziach, mimośrodowo umieszczony korpusie, 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 wału, silnik wykonuje 3 cykle pracy - ssanie, sprężanie, wydech. W momencie, gdy mieszanka paliwowo-powietrzna jest maksymalnie sprężona następuje zapłon. Mieszanka paliwowo- powietrzna dostarczana jest przez kanał doprowadzający (3), a spaliny odprowadzane przez kanał odprowadzający (4). Przeniesienie ruchu tłoka na wał odbywa się przez przekładnię zębatą o zazębieniu wewnętrznym. Koło zębate większe jest częścią tłoka, a mniejsze częścią wału napędowego.

3. Zasady pracy silników spalinowych

Silnik dwusuwowy jest tak skonstruowany, że zassanie, sprężenie i spalenie mieszanki oraz rozprężenie i usunięcie spalin z cylindra następuje w ciągu dwóch suwów tłoka. Wykonanie tych czynności w ciągu jednego obrotu wału wykorbionego jest możliwe dzięki wykorzystaniu komory korbowej silnika lub zastosowaniu dodatkowej pompy lądującej.

3. Zasady pracy silników spalinowych W dwusuwowych silnikach małej mocy stosowany jest powszechnie system ładowania cylindra z wykorzystaniem komory korbowej. W silnikach tych, w czasie gdy tłok porusza się od DZP do GZP, powstaje podciśnienie w szczelnie zamkniętej komorze korbowej silnika. Wskutek tego po odsłonięciu otworu ssącego przez dolną krawędź tłoka do skrzyni korbowej zostaje zassana mieszanka paliwa i powietrza wytworzona w gaźniku (w silnikach z zapłonem samoczynnym samo powietrze). W tym samym czasie w cylindrze odbywa się sprężanie ładunku zassanego w poprzednim cyklu pracy.

3. Zasady pracy silników spalinowych Przed dojściem tłoka do GZP następuje zapłon mieszanki (lub wtrysk paliwa i jego samozapłon) i rozpoczyna się suw pracy. Tłok poruszający się od GZP w kierunku wału wykorbionego zamyka otwór ssący i powoduje wstępne sprężenie mieszanki w skrzyni korbowej. Przy końcu suwu rozprężania (pracy) dno tłoka odsłania najpierw szczelinę wydechową w cylindrze silnika, umożliwiając wylot spalin z cylindra, a następnie okno kanału łączącego cylinder ze skrzynię korbowa. Przez kanał ten dopływa do cylindra nowa porcja mieszanki, sprężona uprzednio w skrzyni korbowej. Dzięki odpowiedniemu umieszczeniu kanałów mieszanka wypełnia cylinder i wypycha do przewodu wydechowego pozostałe resztki spalin. Jest to tzw. przepłukanie cylindra. Kończy się ono, gdy tłok ponownie przesunie się w górę i zamknie najpierw okno kanału przepłukującego, a następnie wydechowego. Od tego momentu zaczyna się w cylindrze sprężanie mieszanki. Gdy dolna krawędź tłoka odsłoni szczelinę ssąca, do skrzyni korbowej napływa mieszanka potrzebna do wykonania następnego cyklu pracy.