Temat: Zasada działania silnika spalinowego

22 kwietnia 2020 r.

Zadanie:

Opisz zasadę działania silnika czterosuwowego o zapłonie iskrowym.

Silniki spalinowe z zapłonem iskrowym mogą pracować w cyklu dwusuwowym lub czterosuwowym, a silniki z zapłonem samoczynnym pracują w cyklu czterosuwowym.

Silniki czterosuwowe z zapłonem iskrowym są powszechnie stosowane w samochodach osobowych i osobowo-towarowych. W silnikach tych cykl pracy obejmuje cztery suwy tłoka: dolot, sprężanie, pracę, wylot. W odróżnieniu od silników dwusuwowych kanały dolotowe i wylotowe oraz świeca zapłonowa silników czterosuwowych są wprowadzone bezpośrednio do komory spalania.

Podczas suwu dolotu tłok, przemieszczając się od GMP do DMP, zasysa do cylindra mieszankę paliwowo-powietrzną. Mieszanka napływa z gaźnika przez otwarty zawór dolotowy. Po przejściu tłoka przez DMP następuje zamknięcie zaworu dolotowego, tłok przemieszcza się do GMP, sprężając mieszankę wypełniającą cylinder. Ten suw nazywa się suwem sprężania i trwa do momentu dojścia tłoka do GMP. W końcowej fazie suwu sprężania ciśnienie nad tłokiem zwiększa się do 0,6-1,5 MPa, a temperatura sprężonej mieszanki wynosi 15~450°C. Przed dojściem tłoka do GMP między elektrodami świecy zapłonowej umieszczonej w głowicy przeskakuje iskra elektryczna, zapalając mieszankę. W momencie zapłonu ciśnienie gazów spali nowych wzrasta do 4-6 MPa, a temperatura podnosi się do 1800-2500°C. Gwałtownie rozprężające się gazy spalinowe przemieszczają tłok od GMP do DMP w suwie pracy.

We wszystkich silnikach spalinowych suw pracy jest jedynym źródłem energii mechanicznej silnika. Po przejściu tłoka przez DMP następuje suw wylotu. W momencie otwarcia zaworu wylotowego ciśnienie gazów spalinowych wynosi 0,3-0,5 MPa a temperatura osiąga wartość 1000-1400° C. Tłok przemieszczający się do GMP przez otwarty zawór wypycha gazy spalinowe do przewodu wylotowego. Po usunięciu spalin, w chwili dojścia tłoka do GMP, zawór wylotowy się zamyka. Dalszy ruch tłoka jest związany z suwem dolotu i cykl się powtarza.

1. dolot,   2. sprężanie,   3. praca,   4.wylot.

Silniki czterosuwowe z zapłonem samoczynnym różnią się zasadą pracy i budową od silników z zapłonem iskrowym. W miejscu świec zapłonowych znajdują się wtryskiwacze paliwa. Do cylindra jest zasysane tylko powietrze. Podczas suwu sprężania w cylindrze następuje wzrost ciśnienia do 3,0-4,5 MPa i temperatury do około 600°C. W końcowej fazie suwu sprężania do gorącego powietrza wtryskiwacz wtryskuje rozpylone paliwo pod ciśnieniem około 20 MPa. Opary paliwa wymieszane z powietrzem tworzą mieszankę samoczynnie się zapalającą. Pozostałe suwy mają przebieg identyczny jak w silniku czterosuwowym z zapłonem iskrowym.

Silniki czterosuwowe z zapłonem samoczynnym znalazły w rolnictwie bardzo duże zastosowanie jako źródło napędu ciągników, maszyn i urządzeń rolniczych.

Bibliografia: "Rolnictwo cz. VII Technika w rolnictwie" rozdział IV - Pojazdy stosowane w rolnictwie. Wyd. Hortpress Sp. z o.o., Warszawa 2016. Aleksander Lisowski