Główne typy silników wewnętrzne spalanie oraz silniki parowe mają jedną wspólną wadę. Polega ona na tym, że ruch posuwisto-zwrotny wymaga przekształcenia w ruch obrotowy. To z kolei powoduje niską produktywność, a także dość wysoki stopień zużycia części mechanizmu zawartych w różne rodzaje silniki.
Sporo osób zastanawiało się, jak stworzyć taki silnik, w którym ruchome części tylko się obracają. Jednak tylko jednej osobie udało się rozwiązać ten problem. Felix Wankel, mechanik-samouk, został wynalazcą silnika z tłokiem obrotowym. Za życia ten człowiek nie otrzymał żadnej specjalizacji ani wyższego wykształcenia. Rozważmy bardziej szczegółowo obrotowy silnik tłokowy Wankla.
Krótka biografia wynalazcy
Felix G. Wankel urodził się w 1902 roku, 13 sierpnia, w małym miasteczku Lahr (Niemcy). Podczas I wojny światowej zmarł ojciec przyszłego wynalazcy. Z tego powodu Wankel musiał rzucić naukę w gimnazjum i dostać pracę jako sprzedawca w księgarni w wydawnictwie. W rezultacie rozwinął pasję do czytania. Feliks studiował specyfikacje silniki, motoryzacja, mechanika niezależnie. Wiedzę czerpał z książek sprzedawanych w sklepie. Uważa się, że zaimplementowany później schemat silnika Wankla (a dokładniej pomysł jego powstania) został odwiedzony we śnie. Nie wiadomo, czy to prawda, czy nie, ale z całą pewnością można powiedzieć, że wynalazca miał niezwykłe zdolności, głód mechaniki i swoisty
Plusy i minusy
Zamienny ruch posuwisto-zwrotny jest całkowicie nieobecny w silniku obrotowym. Powstawanie ciśnienia następuje w tych komorach, które są tworzone za pomocą wypukłych powierzchni trójkątnego wirnika i różnych części ciała. Ruch obrotowy wirnika odbywa się przez spalanie. Może to zmniejszyć wibracje i zwiększyć prędkość obrotową. Ze względu na uzyskany w ten sposób wzrost wydajności, silnik obrotowy jest znacznie mniejszy niż konwencjonalny silnik tłokowy o równoważnej mocy.
Silnik obrotowy ma jeden główny ze wszystkich jego elementów. Ten ważny element nazywa się trójkątnym wirnikiem, który obraca się wewnątrz stojana. Wszystkie trzy wierzchołki wirnika, dzięki temu obrotowi, mają trwałe połączenie z wewnętrzną ścianką obudowy. Za pomocą tego kontaktu powstają komory spalania lub trzy objętości typu zamkniętego z gazem. Gdy występują ruchy obrotowe wirnika wewnątrz obudowy, objętość wszystkich trzech uformowanych komór spalania zmienia się cały czas, przypominając działanie konwencjonalnej pompy. Wszystkie trzy boczne powierzchnie wirnika działają jak tłok.
Wewnątrz wirnika znajduje się mała zębatka z zewnętrznymi zębami, która jest przymocowana do obudowy. Koło zębate o większej średnicy jest połączone z tym stałym kołem zębatym, które ustala samą trajektorię ruchów obrotowych wirnika wewnątrz obudowy. Zęby większego koła zębatego są wewnętrzne.
Ze względu na to, że wraz z wałem wyjściowym wirnik jest połączony mimośrodowo, obrót wału odbywa się w taki sam sposób, jak rączka będzie obracać wałem korbowym. Wał wyjściowy będzie się obracał trzy razy na każdy obrót wirnika.
Silnik obrotowy ma tę zaletę, że jest lekki. Najbardziej podstawowy z bloków silnika obrotowego ma niewielkie rozmiary i wagę. Jednocześnie obsługa i charakterystyka takiego silnika będą lepsze. Dostaje mniejszą masę dzięki temu, że po prostu nie ma potrzeby stosowania wału korbowego, korbowodów i tłoków.
Silnik rotacyjny ma znacznie mniejsze wymiary silnik konwencjonalny odpowiednią moc. Dzięki mniejszym rozmiarom silnika prowadzenie będzie znacznie lepsze, a samo auto stanie się bardziej przestronne, zarówno dla pasażerów, jak i dla kierowcy.
Wszystkie części silnika obrotowego wykonują ciągłe ruchy obrotowe w tym samym kierunku. Zmiana ich ruchu odbywa się w taki sam sposób, jak w tłokach tradycyjnego silnika. Silniki obrotowe są wewnętrznie wyważone. Prowadzi to do obniżenia samego poziomu wibracji. Moc silnika obrotowego wydaje się być znacznie płynniejsza i bardziej równomierna.
Silnik Wankla ma wypukły specjalny wirnik o trzech ścianach, który można nazwać jego sercem. Wirnik ten wykonuje ruchy obrotowe wewnątrz cylindrycznej powierzchni stojana. Silnik rotacyjny Mazda to pierwszy na świecie silnik rotacyjny zaprojektowany specjalnie do produkcji seryjnej. Rozwój ten rozpoczął się w 1963 roku.
Co to jest RPD?
W klasycznym silniku czterosuwowym ten sam cylinder jest wykorzystywany do różnych operacji – wtrysku, sprężania, spalania i wydechu. W silniku rotacyjnym każdy proces odbywa się w osobnym przedziale komory. Efekt nie różni się zbytnio od podziału butli na cztery komory dla każdej z operacji.
W silniku tłokowym ciśnienie wytwarzane przez spalanie mieszanki powoduje ruch tłoków tam iz powrotem w cylindrach. Korbowody i wał korbowy przekształcają ten ruch pchający w ruch obrotowy wymagany do napędzania samochodu.
W silnik rotacyjny nie ma ruchu prostoliniowego, który należałoby przełożyć na ruch obrotowy. W jednej z komór komory narasta ciśnienie, powodując obracanie się wirnika, co zmniejsza wibracje i zwiększa potencjalną prędkość obrotową silnika. Rezultatem jest większa wydajność i mniejsze wymiary przy tej samej mocy co konwencjonalny silnik tłokowy.
Jak działa RPD?
Funkcję tłoka w RPD pełni wirnik trójwierzchołkowy, który zamienia siłę ciśnienia gazu na ruch obrotowy wału mimośrodowego. Ruch wirnika względem stojana (obudowa zewnętrzna) zapewnia para kół zębatych, z których jedna jest sztywno zamocowana na wirniku, a druga na bocznej pokrywie stojana. Sama przekładnia jest trwale przymocowana do obudowy silnika. Gdy jest zazębiony, koło zębate wirnika z koła zębatego toczy się wokół niego.
Wał obraca się w łożyskach umieszczonych na korpusie i posiada cylindryczny mimośród, na którym obraca się wirnik. Współdziałanie tych kół zębatych zapewnia dogodny ruch wirnika względem obudowy, w wyniku czego powstają trzy oddzielne komory o zmiennej objętości. przełożenie biegi 2:3, czyli na jeden obrót wału mimośrodowego wirnik cofa się o 120 stopni, a na pełny obrót wirnika w każdej z komór następuje pełny cykl czterosuwowy. 
Wymiana gazu jest kontrolowana przez górną część wirnika przechodzącego przez porty wlotowe i wylotowe. Taka konstrukcja pozwala na czterosuwowy cykl bez użycia specjalnego mechanizmu dystrybucji gazu.
Uszczelnienie komór zapewniają promieniowe i końcowe płyty uszczelniające, które są dociskane do cylindra siłami odśrodkowymi, ciśnieniem gazu i sprężynami taśmowymi. Moment obrotowy uzyskuje się w wyniku działania sił gazu przez wirnik na mimośród wału
tworzenie mieszaniny
W teorii RPD wykorzystuje kilka rodzajów formowania mieszanin: zewnętrzne i wewnętrzne, oparte na paliwach ciekłych, stałych, gazowych.
W przypadku paliw stałych warto zauważyć, że są one początkowo zgazowane w generatorach gazu, ponieważ prowadzą do zwiększonego powstawania popiołu w butlach. Dlatego paliwa gazowe i płynne stały się w praktyce bardziej rozpowszechnione.
Sam mechanizm powstawania mieszanki w silnikach Wankla będzie zależał od rodzaju zastosowanego paliwa.
Przy stosowaniu paliwa gazowego jego mieszanie z powietrzem następuje w specjalnej komorze na wlocie silnika. mieszanina palna jest dostarczany do butli w stanie gotowym.
Z paliwa płynnego mieszanina jest przygotowywana w następujący sposób:
- Powietrze jest mieszane z paliwem płynnym przed wejściem do cylindrów, do których wchodzi mieszanina palna.
- Paliwo płynne i powietrze wchodzą do cylindrów silnika osobno i już wewnątrz cylindra są mieszane. Mieszanina robocza jest uzyskiwana przez kontakt z gazami resztkowymi.
Odpowiednio, mieszanka paliwowo-powietrzna można przygotować na zewnątrz butli lub w ich wnętrzu. Z tego wynika separacja silników z wewnętrznym lub zewnętrznym tworzeniem mieszanki.
Specyfikacje obrotowego silnika tłokowego
| opcje | Łada-4132 | Łada-415 |
| liczba sekcji | 2 | 2 |
| Objętość robocza komory silnika, cc | 1,308 | 1,308 |
| Stopień sprężania | 9,4 | 9,4 |
| Moc znamionowa, kW (KM) / min-1 | 103 (140) / 6000 | 103 (140) / 6000 |
| Maksymalny moment obrotowy, N * m (kgf * m) / min-1 | 186 (19) / 4500 | 186 (19) / 4500 |
| Minimalna prędkość wału mimośrodowego na Na biegu jałowym, min-1 | 1000 | 900 |
|
Masa silnika, kg |
||
|
Wymiary całkowite, mm |
||
|
Zużycie oleju jako % zużycia paliwa |
||
|
Zasób silnika do pierwszego wyremontować, tysiąc km |
||
|
wizyta, umówione spotkanie |
Łada-21059/21079 |
VAZ-2108/2109/21099/2115/2110 |
produkowane są modele
|
Silnik RPD |
Czas przyspieszania 0-100, s |
Maksymalna prędkość, km \ h |
|
Wydajność konstrukcji z obrotowym tłokiem
Pomimo szeregu niedociągnięć, badania wykazały, że ogólna Sprawność silnika Wankel jest dość wysoki jak na dzisiejsze standardy. Jego wartość to 40 - 45%. Dla porównania, w silniki tłokowe sprawność spalania wewnętrznego wynosi 25%, nowoczesne turbodiesle - około 40%. Najwyższa wydajność dla tłoka silniki Diesla wynosi 50%. Do tej pory naukowcy nadal pracują nad znalezieniem rezerw, aby poprawić wydajność silników.
finał efektywność pracy Silnik składa się z trzech głównych części:
Badania w tym zakresie pokazują, że tylko 75% paliwa wypala się w całości. Uważa się, że problem ten rozwiązuje się poprzez oddzielenie procesów spalania i rozprężania gazów. Konieczne jest zapewnienie rozmieszczenia specjalnych komór w optymalnych warunkach. Spalanie powinno odbywać się w zamkniętej objętości, pod wpływem wzrostu temperatury i ciśnienia, proces rozprężania powinien przebiegać w niskich temperaturach.
- Sprawność mechaniczna (charakteryzuje pracę, której wynikiem było powstanie momentu obrotowego osi głównej przenoszonej na konsumenta).
Około 10% pracy silnika pochłania wprawianie w ruch zespołów i mechanizmów pomocniczych. Wadę tę można skorygować, dokonując zmian w urządzeniu silnika: gdy główny ruchomy element roboczy nie dotyka nieruchomego korpusu. Ramię o stałym momencie obrotowym musi być obecne na całej drodze głównego elementu roboczego.
- Sprawność cieplna (wskaźnik odzwierciedlający ilość energii cieplnej wytworzonej ze spalania paliwa, która zamieniana jest na pracę użyteczną).
W praktyce 65% otrzymanej energii cieplnej ucieka wraz ze spalinami do środowiska zewnętrznego. Szereg badań wykazało, że możliwe jest uzyskanie wzrostu sprawności cieplnej w przypadku, gdy konstrukcja silnika pozwala na spalanie paliwa w termoizolowanej komorze tak, aby od samego początku osiągać maksymalne temperatury, oraz na koniec temperatura ta jest obniżana do wartości minimalnych poprzez włączenie fazy parowej.
Obrotowy silnik tłokowy Wankla
Tłok silnika jest częścią, która ma kształt cylindryczny i wykonuje ruchy posuwisto-zwrotne wewnątrz cylindra. Jest to jedna z najbardziej charakterystycznych części dla silnika, ponieważ realizacja procesu termodynamicznego zachodzącego w silniku spalinowym następuje właśnie przy jego pomocy. Tłok:
- dostrzegając ciśnienie gazów, przenosi powstałą siłę na;
- uszczelnia komorę spalania;
- usuwa z niego nadmiar ciepła.
Zdjęcie powyżej przedstawia cztery uderzenia tłoka silnika.
Ekstremalne warunki dyktują materiał tłoka
Tłok pracuje w ekstremalnych warunkach, których charakterystyczne cechy są wysokie: ciśnienie, obciążenia bezwładnościowe i temperatury. Dlatego główne wymagania dotyczące materiałów do jego produkcji obejmują:
- wysoka wytrzymałość mechaniczna;
- dobra przewodność cieplna;
- niska gęstość;
- nieznaczny współczynnik rozszerzalności liniowej, właściwości przeciwcierne;
- dobra odporność na korozję.
Tłoki mogą być:
- rzucać;
- podrobiony.
Cechy konstrukcyjne tłoka zależą od jego przeznaczenia
Głównymi warunkami determinującymi konstrukcję tłoka są rodzaj silnika i kształt komory spalania, cechy zachodzącego w nim procesu spalania. Strukturalnie tłok jest elementem jednoczęściowym, składającym się z:
- głowy (dna);
- część uszczelniająca;
- spódnice (część prowadząca).
Czy tłok silnika benzynowego różni się od silnika wysokoprężnego? Powierzchnie głowic tłoków silników benzynowych i wysokoprężnych są strukturalnie różne. W silniku benzynowym powierzchnia głowicy jest płaska lub blisko niej. Czasami powstają w nim rowki, przyczyniające się do pełnego otwarcia zaworów. W przypadku tłoków silników wyposażonych w układ bezpośredniego wtrysku paliwa (SNVT) charakterystyczny jest bardziej złożony kształt. Głowica tłoka w silniku wysokoprężnym znacznie różni się od silnika benzynowego - dzięki wykonaniu w nim komory spalania o określonym kształcie zapewnia się lepsze zawirowanie i tworzenie mieszanki.
Na zdjęciu schemat tłoka silnika.
Pierścienie tłokowe: rodzaje i skład
Uszczelniająca część tłoka zawiera pierścienie tłokowe, które zapewniają szczelne połączenie tłoka z cylindrem. O stanie technicznym silnika decyduje jego szczelność. W zależności od rodzaju i przeznaczenia silnika wybierana jest liczba pierścieni i ich lokalizacja. Najpopularniejszym schematem jest schemat dwóch pierścieni kompresyjnych i jednego zgarniacza oleju.
Pierścienie tłokowe wykonane są głównie ze specjalnego żeliwa sferoidalnego szarego, które posiada:
- wysokie stabilne wskaźniki wytrzymałości i elastyczności w temperaturach roboczych przez cały okres użytkowania pierścienia;
- wysoka odporność na zużycie w warunkach intensywnego tarcia;
- dobre właściwości przeciwcierne;
- możliwość szybkiego i skutecznego włamania się na powierzchnię cylindra.
Głównym celem pierścienia dociskowego jest zapobieganie przedostawaniu się gazów z komory spalania do skrzyni korbowej silnika. Szczególnie duże obciążenia spadają na pierwszy pierścień dociskowy. Dlatego przy produkcji pierścieni do tłoków niektórych silników benzynowych i wszystkich silników wysokoprężnych montowana jest stalowa wkładka, która zwiększa wytrzymałość pierścieni i pozwala na maksymalną kompresję. Kształt pierścieni zaciskowych może być:
- trapezowy;
- w kształcie beczki;
- stożkowy.
Na pierścień zgarniający olej przypisano funkcję usuwania nadmiaru oleju ze ścianek cylindra i zapobiegania jego przenikaniu do komory spalania. Wyróżnia się obecnością wielu otworów drenażowych. Niektóre pierścienie są zaprojektowane z ekspanderami sprężynowymi.
Kształt prowadnicy tłoka (inaczej osłony) może być stożkowy lub beczkowaty, co pozwala skompensować jego rozszerzanie się, gdy osiągane są wysokie temperatury pracy. Pod ich wpływem kształt tłoka staje się cylindryczny. Boczna powierzchnia tłoka pokryta jest warstwą materiału przeciwciernego w celu zmniejszenia strat spowodowanych tarciem, do czego służy grafit lub dwusiarczek molibdenu. Otwory na występy w płaszczu tłoka umożliwiają zabezpieczenie sworznia tłokowego.
Zespół składający się z tłoka, sprężania, pierścieni zgarniających olej oraz sworznia tłokowego jest powszechnie nazywany zespołem tłoków. Funkcję jego połączenia z korbowodem przypisuje się stalowemu sworzniu tłokowemu, który ma kształt rurowy. Ma wymagania dotyczące:
- minimalne odkształcenie podczas pracy;
- wysoka wytrzymałość przy zmiennym obciążeniu i odporność na zużycie;
- dobra odporność na uderzenia;
- mała masa.
- zamocowane w występach tłoka, ale obracające się w głowicy korbowodu;
- zamocowany w głowicy korbowodu i obracający się w występach tłoka;
- swobodnie obracający się w piastach tłoka i w głowicy korbowodu.
Palce zainstalowane zgodnie z trzecią opcją nazywane są pływającymi. Są najbardziej popularne, ponieważ ich zużycie na długości i obwodzie jest znikome i równomierne. Dzięki ich zastosowaniu minimalizowane jest ryzyko zatarcia. Ponadto są łatwe w montażu.
Usuwanie nadmiaru ciepła z tłoka
Oprócz znacznych naprężeń mechanicznych tłok poddawany jest również ekstremalnym wysokie temperatury. Ciepło jest usuwane z grupy tłoków:
- układ chłodzenia ze ścian cylindra;
- wewnętrzna wnęka tłoka, a następnie - sworzeń tłokowy i korbowód, a także olej krążący w układzie smarowania;
- częściowo zimna mieszanka paliwowo-powietrzna dostarczana do cylindrów.
- rozpryskiwanie oleju przez specjalną dyszę lub otwór w korbowodzie;
- mgła olejowa w komorze cylindra;
- wtrysk oleju do strefy pierścieni, do specjalnego kanału;
- cyrkulacja oleju w głowicy tłoka przez cewkę rurową.
Film o silniku czterosuwowym - zasada działania:
Definicja.
silnik tłokowy- jeden z wariantów silnika spalinowego, który działa poprzez zamianę energii wewnętrznej palącego się paliwa na pracę mechaniczną ruchu postępowego tłoka. Tłok jest wprawiany w ruch przez rozprężanie się płynu roboczego w cylindrze.
Mechanizm korbowy przekształca ruch postępowy tłoka w ruch obrotowy wału korbowego.
Cykl pracy silnika składa się z sekwencji cykli jednostronnych translacyjnych skoków tłoka. Silniki dzielone z dwoma i czterema cyklami pracy.
Zasada działania silników tłokowych dwusuwowych i czterosuwowych.
Liczba cylindrów w silniki tłokowe może się różnić w zależności od projektu (od 1 do 24). Objętość silnika uważa się za równą sumie objętości wszystkich cylindrów, których pojemność określa się jako iloczyn przekroju i skoku tłoka.
W silniki tłokowe różne konstrukcje, proces zapłonu paliwa przebiega na różne sposoby:
Wyładowanie iskrą elektryczną, który powstaje na świecach zapłonowych. Takie silniki mogą pracować zarówno na benzynie, jak i na innych rodzajach paliwa (gaz ziemny).
Kompresja ciała roboczego:
W silniki Diesla, pracując na oleju napędowym lub gazie (z 5% dodatkiem oleju napędowego), powietrze jest sprężane, a gdy tłok osiąga punkt maksymalnego sprężania, wtryskiwane jest paliwo, które zapala się w kontakcie z ogrzanym powietrzem.
Silniki modeli kompresyjnych. Zapas paliwa w nich jest dokładnie taki sam jak w silnikach benzynowych. Dlatego do ich działania wymagany jest specjalny skład paliwa (z zanieczyszczeniami powietrza i eteru dietylowego) oraz precyzyjna regulacja stopnia sprężania. Silniki sprężarkowe znalazły swoją dystrybucję w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
silniki żarowe. Zasada ich działania jest pod wieloma względami podobna do silników modelu kompresyjnego, jednak nie była pozbawiona cech konstrukcyjnych. Rolę zapłonu w nich pełni świeca żarowa, której żar jest podtrzymywany energią spalanego paliwa w poprzednim cyklu. Również skład paliwa jest wyjątkowy, na bazie metanolu, nitrometanu i olej rycynowy. Takie silniki są używane zarówno w samochodach, jak i samolotach.
kaloryczne silniki. W tych silnikach do zapłonu dochodzi, gdy paliwo wchodzi w kontakt z gorącymi częściami silnika (zazwyczaj denka tłoka). Jako paliwo wykorzystywany jest gaz martenowski. Stosowane są jako silniki napędowe w walcowniach.
Rodzaje paliw stosowane w silniki tłokowe:
Płynne paliwo– olej napędowy, benzyna, alkohole, biodiesel;
gazy– gazy naturalne i biologiczne, gazy skroplone, wodór, gazowe produkty krakingu ropy;
Produkowany w generatorze gazu z węgla, torfu i drewna, jako paliwo wykorzystywany jest również tlenek węgla.
Działanie silników tłokowych.
Cykle silnika szczegółowo opisane w termodynamice technicznej. Różne cyklogramy są opisane różnymi cyklami termodynamicznymi: Otto, Diesel, Atkinson lub Miller i Trinkler.
Przyczyny awarii silników tłokowych.
sprawność silnika tłokowego.
Maksymalna wydajność, jaką można uzyskać na silnik tłokowy wynosi 60%, tj. nieco mniej niż połowa palącego się paliwa zużywana jest na rozgrzanie części silnika, a także wychodzi wraz z ciepłem spalin. W związku z tym konieczne jest wyposażenie silników w układy chłodzenia.
Klasyfikacja systemów chłodzenia:
Powietrze CO- oddają ciepło do powietrza dzięki żebrowanej powierzchni zewnętrznej butli. Czy
więcej o słabe silniki(kilkadziesiąt KM) lub w potężnych silnikach lotniczych, chłodzonych szybkim przepływem powietrza.
Ciekły CO- jako czynnik chłodzący stosowany jest płyn (woda, płyn niezamarzający lub olej), który przepompowywany jest przez płaszcz chłodzący (kanały w ścianach bloku cylindrów) i wchodzi do chłodnicy, w której jest chłodzony strumieniami powietrza, naturalnego lub od fanów. Rzadko jako chłodziwo stosuje się również sód metaliczny, który topi się pod wpływem ciepła rozgrzewającego się silnika.
Aplikacja.
Silniki tłokowe ze względu na zakres mocy (1 wat - 75 000 kW) zyskały dużą popularność nie tylko w przemyśle motoryzacyjnym, ale także w przemyśle lotniczym i stoczniowym. Służą również do prowadzenia pojazdów bojowych, rolniczych i sprzęt budowlany, agregaty prądotwórcze, pompy wodne, piły łańcuchowe i inne maszyny zarówno mobilne jak i stacjonarne.
Grupa tłoków
Grupa tłoków tworzy ruchomą ścianę objętości roboczej cylindra. To właśnie ruch tej „ściany”, czyli tłoka, jest wskaźnikiem pracy spalonych i rozprężających się gazów.
Grupa tłoków mechanizmu korbowego obejmuje tłok, pierścienie tłokowe (pierścienie dociskowe i zgarniające olej), sworzeń tłokowy i jego elementy mocujące. Czasami grupa tłoków jest rozpatrywana razem z cylindrem i nazywana jest grupą cylinder-tłok.
Tłok
Wymagania dotyczące konstrukcji tłoka
Tłok odbiera siłę ciśnienia gazu i przekazuje ją przez sworzeń tłokowy do korbowodu. Jednocześnie wykonuje prostoliniowy ruch posuwisto-zwrotny.
Warunki, w jakich pracuje tłok:
- wysokie ciśnienie gazu ( 3,5…5,5 MPa na benzynę i 6,0…15,0 MPa do silników Diesla);
- kontakt z gorącymi gazami (do 2600 ˚С);
- ruch ze zmianą kierunku i prędkości.
Ruch posuwisto-zwrotny tłoka powoduje znaczne obciążenia bezwładnościowe w obszarach przejścia martwych punktów, gdzie tłok zmienia kierunek ruchu na przeciwny. Siły bezwładności zależą od prędkości tłoka i jego masy.
Tłok odbiera znaczne siły: więcej 40 kN w silnikach benzynowych i 20 kN- w dieslach. Kontakt z gorącymi gazami powoduje nagrzewanie środkowej części tłoka do temperatury 300…350 ˚С. Silne nagrzewanie się tłoka jest niebezpieczne ze względu na możliwość zakleszczenia się cylindra na skutek rozszerzalności cieplnej, a nawet spalenia dna tłoka.
Towarzyszy ruchowi tłoka zwiększone tarcie aw rezultacie zużycie jego powierzchni i powierzchni cylindra (tulei). Podczas ruchu tłoka od górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu iz powrotem, siła nacisku powierzchni tłoka na powierzchnię cylindra (tulei) zmienia się zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku w zależności od skoku występującego w cylindrze.
Tłok wywiera maksymalny nacisk na ściankę cylindra podczas suwu suwu, w momencie, gdy korbowód zaczyna odchylać się od osi tłoka. W tym przypadku siła ciśnienia gazu przekazywana przez tłok na korbowód powoduje powstanie siły reakcji w sworzniu tłokowym, który w tym przypadku jest zawiasem cylindrycznym. Reakcja ta jest skierowana od sworznia tłokowego wzdłuż linii korbowodu i może być rozłożona na dwa składniki - jeden skierowany jest wzdłuż osi tłoka, drugi (siła boczna) jest do niego prostopadła i skierowana wzdłuż normalnej do cylindra powierzchnia.
To właśnie ta (boczna) siła powoduje znaczne tarcie pomiędzy powierzchniami tłoka i cylindra (tuleja), prowadząc do ich zużycia, dodatkowego nagrzewania się części oraz spadku sprawności na skutek strat energii.
Próby zmniejszenia sił tarcia między tłokiem a ściankami cylindra komplikuje fakt, że wymagany jest minimalny luz między cylindrem a tłokiem, co zapewnia całkowite uszczelnienie wnęki roboczej, aby zapobiec przebiciu się gazu i przedostaniu się oleju do wnętrza przestrzeń robocza cylindra. Luz między tłokiem a powierzchnią cylindra jest ograniczony przez rozszerzalność cieplną części. Jeżeli jest on wykonany za mały, zgodnie z wymogami szczelności, to tłok może zakleszczyć się w cylindrze na skutek rozszerzalności cieplnej.
Gdy zmienia się kierunek ruchu tłoka i procesy (cykle) zachodzące w cylindrze, siła tarcia tłoka o ścianki cylindra zmienia swój charakter - tłok jest dociskany do przeciwległej ścianki cylindra, podczas gdy w stanie martwym punktowa strefa przejściowa tłok uderza w cylinder z powodu gwałtownej zmiany wartości i kierunku obciążenia.
Projektanci, opracowując silniki, muszą rozwiązać szereg problemów związanych z opisanymi powyżej warunkami pracy części grupy cylinder-tłok:
- wysokie obciążenia termiczne powodujące rozszerzalność cieplną i korozję metali części KShM;
- kolosalne ciśnienie i obciążenia bezwładnościowe, które mogą zniszczyć części i ich połączenia;
- znaczne siły tarcia powodujące dodatkowe nagrzewanie, zużycie i utratę energii.
Na tej podstawie na konstrukcję tłoka nakładane są następujące wymagania:
- wystarczająca sztywność, aby wytrzymać obciążenia mocy;
- stabilność termiczna i minimalne odkształcenia temperaturowe;
- minimalna masa do zmniejszenia obciążeń bezwładności, natomiast masa tłoków w silnikach wielocylindrowych powinna być taka sama;
- zapewnienie wysokiego stopnia uszczelnienia wnęki roboczej cylindra;
- minimalne tarcie o ściany cylindra;
- wysoka trwałość, ponieważ wymiana tłoków wiąże się z pracochłonnymi operacjami naprawczymi.
Cechy konstrukcyjne tłoka
Nowoczesne tłoki silniki samochodowe mają złożony kształt przestrzenny, co wynika z różnych czynników i warunków, w jakich działa ta krytyczna część. Wiele elementów i cech kształtu tłoka nie jest widocznych gołym okiem, ponieważ odchylenia od cylindryczności i symetrii są minimalne, jednak są obecne.
Zastanówmy się bardziej szczegółowo, jak rozmieszczony jest tłok silnika spalinowego i jakie sztuczki muszą wykonać projektanci, aby zapewnić spełnienie powyższych wymagań.
Tłok silnika spalinowego składa się z górnej części - głowicy i dolnej części - fartucha.
Górna część głowicy tłoka - dno bezpośrednio odbiera siły z gazów roboczych. W silnikach benzynowych denka tłoka jest zwykle płaska. W głowicach tłoków silników wysokoprężnych często wykonuje się komorę spalania.
Dno tłoka to masywny dysk, który jest połączony żebrami lub zębatkami z przypływami posiadającymi otwory na sworzeń tłokowy - występy. Wewnętrzna powierzchnia tłoka wykonana jest w formie łuku, co zapewnia niezbędną sztywność i odprowadzanie ciepła.
Rowki pod pierścienie tłokowe są wycięte na bocznej powierzchni tłoka. Liczba pierścieni tłokowych zależy od ciśnienia gazu i Średnia prędkość przemieszczenie tłoka (tj. prędkość obrotowa silnika) - im niższa średnia prędkość tłoka, tym więcej pierścieni jest wymaganych.
W nowoczesnych silnikach wraz ze wzrostem częstotliwości obrotów wału korbowego występuje tendencja do zmniejszania liczby pierścieni dociskowych na tłokach. Wynika to z konieczności zmniejszenia masy tłoka w celu zmniejszenia obciążeń bezwładności, a także zmniejszenia sił tarcia, które zajmują znaczną część mocy silnika. Jednocześnie możliwość przebicia się gazu do skrzyni korbowej szybkoobrotowego silnika jest uważana za mniej pilny problem. Dlatego w silnikach nowoczesnych samochodów i samochodów wyścigowych można znaleźć konstrukcje z jednym pierścieniem dociskowym na tłoku, a same tłoki mają skróconą osłonę.
Oprócz pierścieni kompresyjnych na tłoku zamontowany jest jeden lub dwa pierścienie zgarniające olej. Rowki wykonane w tłoku pierścieni zgarniających olej mają otwory drenażowe do spuszczania oleju silnikowego do wewnętrznej wnęki tłoka podczas wyjmowania go za pomocą pierścienia z powierzchni cylindra (tulei). Olej ten jest zwykle używany do chłodzenia wnętrza denka i płaszcza tłoka, a następnie spływa do miski olejowej.
Kształt denka tłoka zależy od typu silnika, sposobu formowania mieszanki oraz kształtu komory spalania. Najpopularniejszy płaski kształt dna, choć występują wypukłe i wklęsłe. W niektórych przypadkach w dnie tłoka wykonuje się wgłębienia na płyty zaworowe, gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie (TDC). Jak wspomniano powyżej, w dnach tłoków silników wysokoprężnych często wykonuje się komory spalania, których kształt może się różnić.
Dolna część tłoka - płaszcz kieruje tłok ruchem prostoliniowym, natomiast przenosi siłę boczną na ściankę cylindra, której wartość zależy od położenia tłoka i procesów zachodzących w komorze roboczej cylindra . Wielkość siły bocznej przenoszonej przez płaszcz tłoka jest znacznie mniejsza niż maksymalna siła odbierana przez dno od strony gazów, tak że płaszcz jest wykonany jako stosunkowo cienkościenny.
Drugi pierścień zgarniający olej jest często instalowany w dolnej części płaszcza w silnikach wysokoprężnych, co poprawia smarowanie cylindra i zmniejsza prawdopodobieństwo przedostania się oleju do wnęki roboczej cylindra. Aby zmniejszyć masę tłoka i siły tarcia, nieobciążone części osłony są cięte na średnicę i skracane na wysokość. Wewnątrz spódnicy są zwykle wykonane zgrubienia technologiczne, które służą do dopasowania tłoków na wagę.
Konstrukcja i wymiary tłoków zależą głównie od prędkości obrotowej silnika, a także od wielkości i szybkości wzrostu ciśnienia gazu. Tak więc, szybkoobrotowe tłoki silniki benzynowe tak lekkie, jak to możliwe, a tłoki Diesla mają bardziej masywną i sztywną konstrukcję.
Z chwilą przejścia tłoka przez GMP zmienia się kierunek siły bocznej, która jest jedną ze składowych siły nacisku gazu na tłok. W rezultacie tłok przesuwa się z jednej ściany cylindra na drugą - występuje wymiana tłoka. Powoduje to uderzanie tłoka w ściankę cylindra, czemu towarzyszy charakterystyczne pukanie. Aby ograniczyć to szkodliwe zjawisko, sworznie tłokowe są przesunięte o 2…3
mm w kierunku maksymalnej siły bocznej; w tym przypadku siła bocznego nacisku tłoka na cylinder jest znacznie zmniejszona. Ta niewspółosiowość sworznia tłokowego nazywa się usuwaniem osi.
Zastosowanie odtleniania w konstrukcji tłoka wymaga przestrzegania zasad montażu wału korbowego - tłok musi być zainstalowany ściśle według znaków wskazujących, gdzie znajduje się przednia część (zwykle strzałka na dole).
Oryginalne rozwiązanie, mające na celu zmniejszenie wpływu siły bocznej, zostało zastosowane przez konstruktorów silników Volkswagena. Dno tłoka w takich silnikach nie jest wykonane pod kątem prostym do osi cylindra, ale jest lekko ścięte. Według konstruktorów pozwala to optymalnie rozłożyć obciążenie na tłok i usprawnić proces powstawania mieszanki w cylindrze podczas suwów ssania i sprężania.
W celu spełnienia sprzecznych wymagań dotyczących szczelności wnęki roboczej, co wiąże się z występowaniem minimalnych szczelin między płaszczem tłoka a cylindrem oraz aby zapobiec zakleszczeniu się części w wyniku rozszerzalności cieplnej, stosuje się następujące elementy konstrukcyjne w formie tłoka:
- zmniejszenie sztywności płaszcza dzięki specjalnym szczelinom, które kompensują jego rozszerzalność cieplną i poprawiają chłodzenie dolnej części tłoka. Szczeliny są wykonane po stronie płaszcza, która jest najmniej obciążona siłami bocznymi dociskającymi tłok do cylindra;
- wymuszone ograniczenie rozszerzalności cieplnej spódnicy za pomocą wkładek wykonanych z materiałów o współczynniku rozszerzalności cieplnej niższym niż metal nieszlachetny;
- nadanie płaszczowi tłoka takiego kształtu, że przy obciążeniu iw temperaturze roboczej przyjmuje postać zwykłego cylindra.
Ten ostatni warunek nie jest łatwy do spełnienia, ponieważ tłok jest nagrzewany nierównomiernie w całej objętości i ma złożony kształt przestrzenny - w górnej części jego kształt jest symetryczny, a w obszarze występów i na dole część spódnicy posiada asymetryczne elementy. Wszystko to prowadzi do nierównomiernego odkształcenia temperaturowego poszczególnych sekcji tłoka podczas jego nagrzewania podczas pracy.
Z tych powodów w konstrukcji tłoka nowoczesnych silników samochodowych zwykle wykonuje się następujące elementy, które komplikują jego kształt:
- denko tłoka ma mniejszą średnicę w porównaniu do fartucha i jest najbliżej w przekroju do prawidłowego okręgu.
Mniejsza średnica przekroju dna tłoka jest związana z jego wysoką temperaturą pracy, a co za tym idzie z większą rozszerzalnością cieplną niż w obszarze płaszcza. Dlatego tłok nowoczesny silnik w przekroju podłużnym ma kształt lekko stożkowy lub beczkowaty, zwężony ku dołowi.
Redukcja średnicy w górnym pasie stożkowej osłony dla tłoków ze stopu aluminium wynosi 0,0003…0,0005D, gdzie D to średnica cylindra. Po podgrzaniu do temperatury roboczej kształt tłoka na całej długości „poziomuje się” do właściwego cylindra. - w obszarze występów tłok ma mniejsze wymiary poprzeczne, ponieważ skupione są tu metalowe matryce, a rozszerzalność cieplna jest większa. Dlatego tłok poniżej dna ma w przekroju owalny lub eliptyczny kształt, który po nagrzaniu części do temperatur roboczych zbliża się do kształtu regularnego koła, a tłok zbliża się do kształtu regularnego cylindra.
Główna oś owalu znajduje się w płaszczyźnie prostopadłej do osi sworznia tłokowego. Owalność waha się od 0,182 zanim 0,8 mm.
Oczywiście projektanci muszą wykonać wszystkie te sztuczki, aby nadać tłokowi regularny cylindryczny kształt po podgrzaniu do temperatur roboczych, zapewniając w ten sposób minimalny prześwit między nim a cylindrem.
Najskuteczniejszym sposobem zapobiegania zakleszczeniu się tłoka w cylindrze z powodu jego rozszerzalności cieplnej przy minimalnym luzie jest wymuszenie ochłodzenia płaszcza i włożenie do płaszcza tłoka metalowych elementów o niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej. Najczęściej stosuje się wkładki ze stali miękkiej w postaci płyt poprzecznych, które podczas odlewania tłoka umieszcza się w obszarze piasty. W niektórych przypadkach zamiast płytek stosuje się pierścienie lub półpierścienie, które wlewa się do górnego pasa płaszcza tłoka.
Dolna temperatura aluminiowych tłoków nie może przekraczać 320…350 ˚С. Dlatego, aby zwiększyć odprowadzanie ciepła, przejście od dna tłoka do ścianek jest gładkie (w formie łuku) i dość masywne. W celu wydajniejszego odprowadzania ciepła z dna tłoka stosuje się chłodzenie wymuszone, natryskując wewnętrzną powierzchnię dna olej silnikowy ze specjalnej dyszy. Zwykle funkcję takiej dyszy pełni specjalny skalibrowany otwór wykonany w górnej głowicy korbowodu. Czasami dysza jest montowana na obudowie silnika na dole cylindra.
Aby zapewnić normalny reżim termiczny górnego pierścienia dociskowego, znajduje się on znacznie poniżej krawędzi dna, tworząc tak zwaną strefę pożaru lub pożaru. Najbardziej zużyte końce rowka pierścienia tłokowego są często wzmacniane specjalnymi wkładkami wykonanymi z materiału odpornego na zużycie.
Stopy aluminium są szeroko stosowane jako materiał do produkcji tłoków, których główną zaletą jest ich niska waga i dobra przewodność cieplna. Wady stopów aluminium to niska wytrzymałość zmęczeniowa, wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej, niewystarczająca odporność na zużycie i stosunkowo wysoki koszt.
Skład stopów oprócz aluminium zawiera krzem ( 11…25% ) oraz dodatki sodu, azotu, fosforu, niklu, chromu, magnezu i miedzi. Odlewane lub tłoczone półfabrykaty poddawane są obróbce mechanicznej i cieplnej.
Znacznie rzadziej żeliwo stosuje się jako materiał na tłoki, ponieważ metal ten jest znacznie tańszy i mocniejszy niż aluminium. Jednak pomimo dużej wytrzymałości i odporności na zużycie żeliwo ma stosunkowo dużą masę, co prowadzi do znacznych obciążeń bezwładnościowych, zwłaszcza przy zmianie kierunku ruchu tłoka. Dlatego żeliwo nie jest używane do produkcji tłoków do silników szybkoobrotowych.
Silniki spalinowe tłokowe znalazły najszerszą dystrybucję jako źródła energii w transporcie drogowym, kolejowym i morskim, w przemyśle rolniczym i budowlanym (ciągniki, spycharki), w systemach zasilania awaryjnego obiektów specjalnych (szpitale, linie komunikacyjne itp.) oraz w wiele innych obszarów działalności człowieka. W ostatnich latach szczególnie rozpowszechnione stały się mini-CHP oparte na gazowo-tłokowych silnikach spalinowych, za pomocą których skutecznie rozwiązywane są problemy zaopatrywania w energię małych obszarów mieszkalnych lub przemysłowych. Niezależność takich elektrociepłowni od systemów scentralizowanych (takich jak RAO JES) zwiększa niezawodność i stabilność ich działania.
Tłokowe silniki spalinowe o bardzo zróżnicowanej konstrukcji są w stanie zapewnić bardzo szeroki zakres mocy – od bardzo małych (silniki do modeli samolotów) do bardzo dużych (silniki do tankowców oceanicznych).
Wielokrotnie zapoznawaliśmy się z podstawami urządzenia i zasadą działania tłokowych silników spalinowych, zaczynając od szkolnego kursu z fizyki, a kończąc na kursie „Termodynamika techniczna”. A jednak, aby utrwalić i pogłębić wiedzę, jeszcze raz pokrótce rozważymy tę kwestię.
Na ryc. 6.1 przedstawia schemat urządzenia silnikowego. Jak wiadomo, spalanie paliwa w silniku spalinowym odbywa się bezpośrednio w płynie roboczym. W tłokowych silnikach spalinowych spalanie takie odbywa się w cylindrze roboczym 1 z ruchomym tłokiem 6. Powstające w wyniku spalania spaliny popychają tłok, zmuszając go do użytecznej pracy. Ruch translacyjny tłoka za pomocą korbowodu 7 i wału korbowego 9 jest przekształcany w obrotowy, wygodniejszy w użyciu. Wał korbowy znajduje się w skrzyni korbowej, a cylindry silnika - w innej części nadwozia, zwanej blokiem (lub płaszczem) cylindrów 2. W pokrywie cylindra 5 znajduje się wlot 3 i ukończenie szkoły 4 zawory z wymuszonym napędem krzywkowym ze specjalnego wałka rozrządu połączonego kinematycznie z wałem korbowym maszyny.
Ryż. 6.1.
Aby silnik pracował w sposób ciągły, konieczne jest okresowe usuwanie produktów spalania z cylindra i napełnianie go nowymi porcjami paliwa i utleniacza (powietrza), co odbywa się dzięki ruchom tłoka i pracy zaworów.
Tłokowe silniki spalinowe są zwykle klasyfikowane według różnych ogólnych cech.
- 1. Zgodnie z metodą tworzenia mieszanki, zapłonu i dostarczania ciepła silniki dzielą się na maszyny z wymuszonym zapłonem i samozapłonem (gaźnik lub wtrysk i olej napędowy).
- 2. W sprawie organizacji przepływu pracy - dla czterosuwowych i dwusuwowych. W tym ostatnim proces pracy odbywa się nie w czterech, ale w dwóch skokach tłoka. Z kolei dwusuwowe silniki spalinowe dzielą się na maszyny z przedmuchem żłobków zaworowych o przepływie bezpośrednim, z przedmuchem komory korbowej, z przedmuchem o przepływie bezpośrednim i przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami itp.
- 3. Po wcześniejszym umówieniu - dla pojazdów stacjonarnych, okrętowych, diesla, samochodowych, traktorów samochodowych itp.
- 4. Według liczby obrotów - dla niskich prędkości (do 200 obr./min) i szybkich.
- 5. Zgodnie ze średnią prędkością tłoka d> n =? P/ 30 - dla niskiej i wysokiej prędkości (d? „\u003e 9 m / s).
- 6. Zgodnie z ciśnieniem powietrza na początku sprężania - dla konwencjonalnych i doładowanych za pomocą napędzanych dmuchaw.
- 7. Zgodnie z wykorzystaniem ciepła spalin – dla konwencjonalnego (bez wykorzystania tego ciepła), turbodoładowanego i kombinowanego. W samochodach z turbodoładowaniem zawory wydechowe otwierają się nieco wcześniej niż zwykle, a spaliny o wyższym ciśnieniu trafiają do turbiny impulsowej, która napędza turbosprężarkę, dostarczając powietrze do cylindrów. Pozwala to na spalenie większej ilości paliwa w cylindrze, poprawiając zarówno sprawność, jak i osiągi maszyny. W kombinowanych silnikach spalinowych część tłokowa pod wieloma względami służy jako generator gazu i wytwarza tylko ~ 50-60% mocy maszyny. Resztę całkowitej mocy uzyskuje się z turbiny gazowej zasilanej spalinami. Aby to zrobić, spaliny pod wysokim ciśnieniem R i temperatura / są przesyłane do turbiny, której wał przenosi odbieraną moc na wał główny instalacji za pomocą przekładni lub sprzęgła hydrokinetycznego.
- 8. W zależności od liczby i rozmieszczenia cylindrów silniki są: jedno-, dwu- i wielocylindrowe, rzędowe, w kształcie litery K, w kształcie litery T.
Rozważmy teraz prawdziwy proces nowoczesnego czterosuwowego silnika wysokoprężnego. Nazywa się to czterosuwem, ponieważ pełny cykl odbywa się tutaj w czterech pełnych skokach tłoka, chociaż, jak teraz zobaczymy, w tym czasie przeprowadza się kilka innych prawdziwych procesów termodynamicznych. Procesy te są wyraźnie pokazane na rysunku 6.2.
Ryż. 6.2.
ja - ssanie; II - kompresja; III - skok roboczy; IV - wypychanie
Podczas rytmu ssanie(1) Zawór ssący (wlotowy) otwiera się o kilka stopni przed górnym martwym punktem (TDC). Moment otwarcia odpowiada punktowi G na R-^-wykres. W takim przypadku proces ssania następuje, gdy tłok przesuwa się do dolnego martwego punktu (BDC) i postępuje pod ciśnieniem r ns mniej niż atmosferyczne /; a (lub ciśnienie doładowania rn). Gdy zmienia się kierunek ruchu tłoka (z BDC na GMP), zawór dolotowy również nie zamyka się natychmiast, ale z pewnym opóźnieniem (w punkcie t). Ponadto przy zamkniętych zaworach płyn roboczy jest sprężany (do punktu) Z). W samochody z silnikiem diesla czyste powietrze jest zasysane i sprężane, aw gaźnikach - robocza mieszanina powietrza z oparami benzyny. Ten skok tłoka nazywa się skokiem. kompresja(II).
Kilka stopni obrotu wału korbowego, zanim GMP zostanie wstrzyknięty do cylindra przez dyszę olej napędowy, następuje jego samozapłon, spalanie i rozszerzanie się produktów spalania. W maszynach gaźnikowych mieszanina robocza jest zapalana na siłę za pomocą wyładowania iskrą elektryczną.
Gdy powietrze jest sprężone, a wymiana ciepła ze ścianami jest stosunkowo niska, jego temperatura znacznie wzrasta, przekraczając temperaturę samozapłonu paliwa. Dlatego wtryskiwane drobno rozpylone paliwo bardzo szybko się nagrzewa, odparowuje i zapala. W wyniku spalania paliwa ciśnienie w cylindrze jest najpierw gwałtowne, a następnie, gdy tłok rozpoczyna swoją drogę do BDC, wzrasta do maksimum w malejącym tempie, a następnie jako ostatnie porcje paliwa otrzymane podczas wtrysku ulegają spaleniu, a nawet zaczyna się zmniejszać (ze względu na intensywną objętość cylindra wzrostu). Zakładamy warunkowo, że w punkcie Z" proces spalania się kończy. Następnie następuje proces rozprężania gazów spalinowych, gdy siła ich ciśnienia przesuwa tłok do BDC. Trzeci skok tłoka, obejmujący procesy spalania i rozprężania, nazywa się skok roboczy(III), bo tylko w tej chwili silnik wykonuje pożyteczną pracę. Ta praca jest gromadzona za pomocą koła zamachowego i przekazywana konsumentowi. Część nagromadzonej pracy przeznacza się na ukończenie pozostałych trzech cykli.
Gdy tłok zbliża się do BDC, zawór wydechowy otwiera się z pewnym wyprzedzeniem (punkt b) i spaliny wpadają do rura wydechowa, a ciśnienie w cylindrze gwałtownie spada do prawie atmosferycznego. Gdy tłok przesuwa się do GMP, spaliny są wypychane z cylindra (IV - wyrzucanie). Ponieważ ścieżka wydechu silnika ma pewien opór hydrauliczny, ciśnienie w cylindrze podczas tego procesu pozostaje powyżej atmosferycznego. Zawór wydechowy zamyka się po GMP (punkt P), tak, aby w każdym cyklu powstała sytuacja, w której zawory dolotowy i wydechowy są otwarte jednocześnie (mówią o nakładaniu się zaworów). Pozwala to na lepsze oczyszczenie cylindra roboczego z produktów spalania, w wyniku czego wzrasta wydajność i kompletność spalania paliwa.
Cykl jest inaczej zorganizowany dla maszyn dwusuwowych (rys. 6.3). Są to zwykle silniki doładowane, a do tego zwykle mają napędzaną dmuchawę lub turbosprężarkę. 2 który podczas pracy silnika pompuje powietrze do zbiornika powietrza 8.
Roboczy cylinder silnika dwusuwowego zawsze ma okna przedmuchowe 9, przez które powietrze z odbiornika dostaje się do cylindra, gdy tłok, przechodząc do BDC, zaczyna je coraz bardziej otwierać.
Podczas pierwszego suwu tłoka, który potocznie nazywany jest suwem roboczym, wtryskiwane paliwo spala się w cylindrze silnika, a produkty spalania rozszerzają się. Te procesy dla wykres wskaźnikowy(Rys. 6.3, a) odzwierciedlone przez linię c - ja - t. W punkcie t otwierają się zawory wydechowe i pod wpływem nadciśnienia spaliny wpadają do układu wydechowego 6, w rezultacie
Ryż. 6.3.
1 - rura ssąca; 2 - dmuchawa (lub turbosprężarka); 3 - tłok; 4 - zawory wydechowe; 5 - dysza; 6 - przewód wydechowy; 7 - działa
cylinder; 8 - odbiornik powietrzny; 9 - wyczyść okna
wtedy ciśnienie w cylindrze wyraźnie spada (punkt P). Gdy tłok jest opuszczony tak, że okienka czyszczące zaczynają się otwierać, sprężone powietrze z odbiornika wpada do cylindra 8 , wypychając pozostałe spaliny z butli. Jednocześnie objętość robocza nadal rośnie, a ciśnienie w cylindrze spada prawie do ciśnienia w odbiorniku.
Gdy kierunek ruchu tłoka jest odwrócony, proces przedmuchiwania cylindra trwa tak długo, jak okienka przedmuchu pozostają przynajmniej częściowo otwarte. W punkcie do(Rys. 6.3, b) tłok całkowicie blokuje okienka przedmuchowe i rozpoczyna się kompresja następnej porcji powietrza, która dostała się do cylindra. Kilka stopni przed TDC (w punkcie Z") wtrysk paliwa rozpoczyna się przez dyszę, a następnie zachodzą opisane wcześniej procesy prowadzące do zapłonu i spalenia paliwa.
Na ryc. 6.4 przedstawia schematy wyjaśniające konstrukcję innych typów silników dwusuwowych. Ogólnie cykl operacyjny dla wszystkich tych maszyn jest podobny do opisanego i cechy konstrukcyjne w dużej mierze wpływają na czas trwania
Ryż. 6.4.
a- dmuchanie szczeliny pętli; 6 - czyszczenie przepływem bezpośrednim z przeciwbieżnie poruszającymi się tłokami; w- przedmuch komory korbowej
poszczególne procesy, a co za tym idzie, parametry techniczne i ekonomiczne silnika.
Podsumowując, należy zauważyć, że silniki dwusuwowe teoretycznie pozwalają one ceteris paribus na uzyskanie dwukrotnie większej mocy, ale w rzeczywistości, ze względu na gorsze warunki czyszczenia cylindra i stosunkowo duże straty wewnętrzne, zysk ten jest nieco mniejszy.