zdecydowana większość sprzedawanych obecnie pojazdów (samochodów osobowych i dostawczych) jest wyposażona w silniki spalinowe. W tym artykule opiszemy, jak działa czterosuwowy silnik spalinowy.
silnik spalinowy jest klasyfikowany jako silnik cieplny. Nazywa się to wewnętrznym, ponieważ spalanie mieszanki powietrzno-paliwowej zachodzi wewnątrz silnika, w komorze spalania, a niektóre spalone gazy są częścią nowego cyklu spalania.
zasadniczo silnik spalinowy wewnętrznego spalania przekształca energię cieplną palącej się mieszanki powietrzno-paliwowej w energię mechaniczną. Nazywa się to 4 suwami, ponieważ tłok potrzebuje 4 suwów, aby wykonać pełny cykl spalania. Pełna nazwa silnika napędzającego samochód osobowy to: 4-suwowy tłokowy silnik spalinowy, w skrócie ICE (Silnik Spalinowy).
teraz sprawdźmy, które są głównym składnikiem lodu.
Zdjęcie: Części do silników spalinowych (DOHC) |
Legenda:
TDC – górny martwy środek BDC – dolny martwy środek |
głowica cylindrów (8) zwykle zawiera wałek rozrządu, Zawory, łyżki zaworów, sprężyny powrotne zaworów, świece iskrowe/żarowe i wtryskiwacze (do bezpośredniego silników wtryskowych). Przez głowicę cylindrów przepływa ciecz chłodząca silnika.
wewnątrz bloku silnika (12) znajdziemy tłok, korbowód i wał korbowy. Jeśli chodzi o głowicę cylindrów, przez blok silnika przepływa płyn chłodzący, aby pomóc kontrolować temperaturę silnika.
tłok porusza się wewnątrz cylindra z BDC do TDC. Komora spalania to objętość tworzona między tłokiem, głowicą cylindrów i blokiem silnika, gdy tłok znajduje się blisko TDC.
na rysunku 1 możemy zbadać kompletny zestaw elementów mechanicznych lodu. Niektóre elementy są stałe (np. głowica cylindra, blok cylindrów), a niektóre z nich są w ruchu. Na poniższym rysunku przyjrzymy się głównej ruchomej części lodu, która przekształca ciśnienie gazu w cylindrze w siłę mechaniczną.
Obraz: części ruchome silnika spalinowego
Legenda:
- zębatka wałka rozrządu
- tłok
- wał korbowy
- korbowód
- zawór
- łyżka zaworu
- wałek rozrządu
obrót wałka rozrządu jest zsynchronizowany z obrotem wału korbowego przez Pas zębaty lub łańcuch. Położenie zaworów dolotowych i wylotowych musi być dokładnie zsynchronizowane z położeniem tłoka, aby umożliwić odpowiednie cykle spalania.
kompletny cykl silnika dla 4-suwowego ICE ma następujące fazy (udary):
- wlot
- kompresja
- moc (rozszerzenie)
- wydech
skok to ruch tłoka między dwoma martwymi ośrodkami (dolnym i górnym).
teraz, gdy wiemy, które są składnikami lodu, możemy zbadać, co dzieje się w każdym skoku cyklu silnika. W poniższej tabeli zobaczysz położenie tłoka na początku każdego skoku oraz szczegóły dotyczące zdarzeń, które mają miejsce w cylindrze.
Skok 1-Wlot
skok dolotowy silnika spalinowego |
na początku skoku wlotowego tłok jest zbliżony do TDC. Zawór wlotowy jest otwarty, tłok zaczyna poruszać się w kierunku BDC. Powietrze (lub mieszanka powietrzno-paliwowa) jest wciągane do cylindra. Ten skok nazywa się wlotem, ponieważ świeże powietrze / mieszanka jest pobierana do silnika. Skok wlotowy kończy się, gdy tłok znajduje się na BDC.
podczas suwu dolotowego silnik zużywa energię (wał korbowy obraca się z powodu bezwładności elementów). |
skok 2-kompresja
skok sprężania silnika spalinowego |
skok sprężania rozpoczyna się od tłoka w punkcie BDC, po zakończeniu skoku wlotu. Podczas suwu sprężania oba zawory, wlotowy i wydechowy, są zamknięte, a tłoki przesuwają się w kierunku TDC. Przy obu zamkniętych zaworach powietrze / mieszanina jest sprężana, osiągając maksymalne ciśnienie, gdy tłok jest zbliżony do TDC.
zanim tłok osiągnie TDC (ale bardzo blisko niego), podczas suwu sprężania:
podczas suwu sprężania silnik zużywa energię (wał korbowy obraca się z powodu bezwładności komponentów), więcej niż skok ssania. |
skok 3-moc
skok mocy silnika spalinowego |
skok mocy rozpoczyna się od tłoka w TDC. Oba zawory, dolotowy i wylotowy, są nadal zamknięte. Spalanie mieszanki powietrzno-paliwowej rozpoczęło się pod koniec suwu sprężania, co powoduje znaczny wzrost ciśnienia wewnątrz cylindra. Ciśnienie wewnątrz cylindra popycha tłok w dół, w kierunku BDC.
tylko podczas skoku mocy silnik wytwarza energię. |
Skok 4-wydech
skok wydechowy silnika spalinowego |
skok wydechu rozpoczyna się od tłoka na BDC, po zakończeniu skoku mocy. Podczas tego skoku zawór wydechowy jest otwarty. Ruch tłoka z BDC w kierunku TDC wypycha większość spalin z cylindra, do rur wydechowych.
podczas skoku wydechowego silnik zużywa energię (wał korbowy obraca się z powodu bezwładności elementów). |
jak widać, aby mieć pełny cykl spalania (silnik) tłok musi wykonać 4 suwy. Oznacza to, że jeden cykl silnika wykonuje dwa pełne obroty wału korbowego (720°).
jedynym skokiem, który wytwarza moment obrotowy (energię), jest skok mocy, wszystkie pozostałe zużywają energię.
liniowy ruch tłoka jest przekształcany w ruch obrotowy wału korbowego przez korbowód.
aby lepiej zrozumieć, podsumowaliśmy początkową pozycję tłoka, pozycję zaworu i bilans energetyczny dla każdego skoku.
| kolejność skoku | Nazwa Skoku | pozycja początkowa tłoka | stan zaworu dolotowego | stan zaworu wydechowego | bilans energetyczny |
| 1 | wejście | TDC | otwarte | zamknięte | |
| 2 | Kompresja | BDC | zamknięta | zamknięta | zużywa |
| 3 | Zasilanie | TDC | zamknięte | zamknięte | |
| 4 | wydechowy | BDC | zamknięty | otwarty |
w poniższej animacji wyraźnie widać, jak działa silnik spalinowy. Zwróć uwagę na położenie tłoka, położenie zaworu, moment wystąpienia zapłonu i kolejność skoków.
animacja silnika spalinowego