Definicja silnika spalinowego

Silnik spalinowy - inaczej silnik cieplny tłokowy, w którym prace wykonują są gazy spalinowe, które powstają ze spalania paliwa w przestrzeni roboczej cylindra. Silniki spalinowe można podzielić między innymi biorąc pod uwagę zapoczątkowanie spalania. Podział na silniki z zapłonem: iskrowym, samoczynnym i posiadające głowicę żarową.

Działanie silnika spalinowego

Silnik wykorzystuj się do zamiany energii cieplnej, zawartej w paliwie, na pracę mechaniczną. Transformacja energii następuj przez oddanie przez spalanie paliwa w cylindrze silnika. Gazy, które podczas spalania mają duże ciśnienie oraz wysoką temperaturę, rozprężając się przesuwają tłok w cylindrze wykonujący przy tym pracę mechaniczną.

Historia silnika spalinowego

W 1878r. Nikolaus Otto skonstruowałpierwszy silnik spalinowy, który był zasilany gazem świetlnym. Jest on oryginałem współczesnego czterosuwowego silnika spalinowego. Otto wprowadził w tym silniku obieg cieplny ze spalaniem przy stałej objętości, który został mu dostarczony przez francuskiego inżyniera Beau de Rochas (1862r.).

Od momentu przedstawienia silnika postęp w dziedzinie silników spalinowych posuwa się naprzód. W 1879r. przedstawiono pierwsze silniki, które pracowały na benzynie. Wyrobem działających na zasadzie obiegu Otto zajmowało się bardzo dużo firm, konstruując silniki jeszcze większej mocy. W 1895r. można znaleźć silniki o mocy rzędu 1000 KM. Dzięki temu, że zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w tych silnikach następuje za pomocą iskry elektrycznej, nazwane one zostały silnikami z zapłonem iskrowym.

Rudolf Diesel w 1897r. (patent z 1893r.) zapoczątkował budowę silników spalinowych. To on właśnie skonstruował pierwszy nadający się do pracy silnik z zapłonem samoczynnym. Silnik ten nie posiadał zapłonowej instalacji elektrycznej. W cylindrze roboczym be zabrudzeń powietrze było sprężane do takiego stopnia, iż otrzymana na końcu suwu sprężania temperatura wywoływała samozapłon wtryskiwanego paliwa (oleju napędowego). Nieodłącznym fragmentem silnika Diesla była kilkustopniowa sprężarka powietrza, która zaopatrywała w powietrze o ciśnieniu 60 kG / cm do wtrysku paliwa.

Dzięki temu, że silnik Diesla był ogromny i ciężki w stosunku do rozwijanej mocy i małej prędkości obrotowej, wykorzystywany był on jako silnik stacyjny. Odkrycie natomiast wysokociśnieniowej pompy paliwowej (Mc Kennie 1927r.), która dawała możliwość bezpośredniego wtrysku paliwa, zapoczątkowało bardzo prędki rozwój lekkich silników z zapłonem samoczynnym.

Klasyfikacja silników i ich wykorzystanie.

Silniki spalinowe dzielimy na:

1)Odrzutowe

2)Tłokowe

2a)z głowicą żarową

2b)z zapłonem iskrowym

2c)z zapłonem samoczynnym

2ba)z tłokiem wirowym

2bb)dwusuwowe

2bc)czterosuwowe

Zastosowanie

1) Wykorzystywane na ogół w lotnictwie a także eksperymentalnie w motoryzacji.

2a) Zastosowane w modelarstwie - do napędu modeli

2b) Rozległe wykorzystanie w:

- lotnictwie

- motoryzacji

- urządzenia takie jak kosiarki, łódki, małe agregaty, piły spalinowe itp.

2ba) Nie ma większego wykorzystania - w dalszym ciągu prowadzone są doświadczenia i próby.

2c)Rozległe wykorzystanie w:

- różnego rodzaju maszynach oraz urządzeniach, które wymagają ogromnej mocy (np. duże agregaty, koparki, spychacze itp.)

- do napędu parowozów, dużych łodzi (okrętów), ciężarówek, ciągników, itp.

- na skutek ciągłych ciągłe modernizacji (zmniejszanie gabarytów) bardzo często wykorzystywany jest w samochodach osobowych

Silniki spalinowe-cykl pracy

Silniki pracują na skutek spalania się mieszanki substancji łatwopalnych oraz powstawaniu gazów spalinowych. W związku z tym, iż mamy kilka rodzajów silników, różnią się one zatem nie tylko budową ale także cyklami pracy. Przykład: silnik dwusuwowy działa w cyklu:

a) zapłon - tłok przesuwa się w dół, wykonując pierwszy suw, spręża on wtedy równocześnie mieszankę paliwową, która gromadzi się nad tłokiem. Gdy uzyska konkretna wysokość odsłania się zawór wydechowy, przez który wylatują gazy spalinowe, a następnie odchyla się zawór, przez który mieszanka paliwowa (wstępnie sprężona) przedostaje się nad tłok.

b) Tłok przesuwa się w górę, spręża przy tym mieszaninę w komorze spalania (gdy uzyska najwyższy punkt nastąpi kolejny zapłon). W tym samym czasie w trakcie ruchu w górę odblokowuje się zawór zasysający mieszaninę pod tłok.

Cykl silnika czterosuwowego (złożony mechanicznie) jest następujący:

1) suw ssania: tłok porusza się w dół, natomiast do cylindra zasysane zostaje paliwo (albo jeżeli jest to silnik z zapłonem samoczynnym powietrze).

2) suw sprężania: tłok przesuwa się w górę, spręża przy tym paliwo lub powietrze, które się nad nim znajduje. W najwyższym położeniu ma miejsce zapłon (przy pomocy iskry elektrycznej) albo wtrysk paliwa (silniki z samozapłonem), które zapala się w momencie gdy nastąpi styczność z gorącym sprężonym powietrzem

3) suw rozprężania (pracy). Rozprężanie odbywa się do momentu odbezpieczenia się zaworu wydechowego.

4) suw wydechu: tłok przesuwa się do góry wypychając przy tym gazy spalinowe przez w / w zawór. Całość rozpoczyna się po raz kolejny.

W silnikach wirowych tłok nie przesuwa się ani w górę ani w dół lecz wiruje, natomiast zapłon ma miejsce w komorach bocznych.

W silnikach odrzutowych stosuje się różnicę ciśnień, która występuje przed oraz za silnikiem. Gazy spalinowe, które powstaną po spaleniu się mieszankami w specyficznej komorze wydobywają się pod dużym ciśnieniem. Powodują dzięki temu ruch silnika w kierunku przeciwnym niż kierunek wydechu.