Silnik samochodowy

silnik spalinowy układ chłodzenia układ olejenia układ zasilania układ zapłonowy wtrysk paliwa doładowanie

SILNIK SPALINOWY TŁOKOWY

Silnik cieplny o spalaniu wewn., w którym ruch tłoka jest wywołany ciśnieniem spalin powstających przez spalanie mieszanki palnej (paliwowo-powietrznej) wewnątrz cylindra silnika; powszechnie są stosowane silniki spalinowe tłokowe o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka (suwowe), zw. krócej silnikami spalinowymi tłokowymi, znacznie rzadziej o tłoku obracającym się. W silnikach suwowych tłok uszczelniony pierścieniami tłokowymi zamyka cylinder silnika; posuwisto-zwrotny ruch tłoka jest zmieniany przez mechanizm korbowy na ruch obrotowy wału korbowego; dopływ mieszanki (lub powietrza) do cylindrów silnika oraz usuwanie z nich spalin reguluje mechanizm rozrządu . W silnikach spalinowych tłokowych czterosuwowych (czterosuwach) obieg pracy odbywa się w 4 kolejnych suwach tłoka, co odpowiada 2 obrotom wału korbowego; w silnikach dwusuwowych (dwusuwach) obieg pracy odbywa się w 2 kolejnych suwach tłoka, co odpowiada 1 obrotowi wału korbowego; silniki dwusuwowe w porównaniu z czterosuwowymi mają mniej skomplikowaną konstrukcję, są łatwiejsze do obsługi i naprawy, tańsze, ale ich wadami są na ogół większe zużycie paliwa i zanieczyszczanie powietrza. Silniki dwusuwowe pozwalają uzyskać wyższą moc i moment obrotowy w stosunku do silników czterosuwowych o tej samej pojemności skokowej; najnowsze generacje silników dwusuwowych odznaczają się także niską toksycznością spalin; w nowocz. silnikach tłokowych dwusuwowych stosuje się m.in. szczelinowe zawory jednokierunkowe w kanałach wlotowych i zawory obrotowe w wylotowych, automatyczne smarowanie i sterowanie zasilaniem oraz dopalacze katalityczne. Powstaje nowa generacja silników dwusuwowych o bezpośrednim wtrysku paliwa (wspomaganym pneumatycznie) do cylindra, co umożliwia usunięcie większości wad silników dwusuwowych konwencjonalnych. Zależnie od sposobu zapłonu mieszanki rozróżnia się silniki o zapłonie iskrowym (tzw. niskoprężne; zapłon następuje od iskry elektr. między elektrodami świecy zapłonowej) i silniki o zapłonie samoczynnym (zw. też silnikami wysokoprężnymi lub silnikami Diesla), w których zapłon wtryśniętego paliwa (oleju napędowego) następuje wskutek silnego podwyższenia temperatury powietrza zawartego w cylindrze w wyniku jego sprężenia. Wśród silników spalinowych tłokowych o zapłonie samoczynnym rozróżnia się silniki z wtryskiem bezpośrednim, z komorą wstępną, z komorą wirową, z zasobnikami powietrza. Silniki o zapłonie samoczynnym charakteryzują się dużą sprawnością, małym zużyciem paliwa i nie wymagają elektr. instalacji zapłonowej, mają natomiast bardziej skomplikowaną konstrukcję od silników o zapłonie iskrowym. Silniki o zapłonie samoczynnym są stosowane jako silniki kol., okrętowe i przem. oraz w samochodach (gł. ciężarowych) i ciągnikach, natomiast silniki z zapłonem iskrowym gł. w motocyklach i samochodach osobowych. Silniki spalinowe tłokowe klasyfikuje się także ze względu na:
a) sposób tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej; silniki z tworzeniem mieszanki zewn., czyli gaźnikowe ( gaźnik ) lub wtryskowe (wtrysk paliwa do przewodu dolotowego) bądź wewn. (wtrysk bezpośrednio do cylindra);
b) rodzaj paliwa: na paliwo ciekłe (benzynowe, na olej napędowy, na paliwo ciężkie), gazowe, dwu- i wielopaliwowe;
c) liczbę i układ cylindrów (rzędowe, widlaste, przeciwsobne);
d) zastosowanie: samochodowe, przemysłowe, lotnicze.
Szczególną odmianę silników spalinowy tłokowych stanowią silniki o tłoku obracającym się, czyli silniki spalinowe rotacyjne; w tych silnikach tłok wykonuje ruch obrotowy, poruszając się pod wpływem zmiennych nacisków czynnika roboczego. Spośród wielu proponowanych rozwiązań pierwszym udanym był silnik wykonany 1960 przez F. Wankla (silnik Wankla); ma on mniejszą od silnika klas. masę, mniejsze wymiary i prostszą budowę, ale jednocześnie gorszą sprawność (z powodu niekorzystnego kształtu komory) i mniejszą trwałość (szybkie zużycie uszczelek). Pierwszym silnikiem spalinowym tłokowym, który znalazł szersze zastosowanie, był dwusuwowy silnik gazowy o działaniu dwustronnym oraz zapłonie iskrowym, opatentowany 1860 przez E. Lenoira; silnikiem spalinowym tłokowym działającym niezawodnie i ekonomicznie był czterosuwowy silnik gazowy, zbud. 1876 (ulepszony 1878) przez N.A. Otto i E. Langena. Pierwszy silnik spalinowy tłokowy benzynowy (dwusuwowy) skonstruował 1878 79 C. Benz; silnik spalinowy tłokowy o zapłonie samoczynnym wynalazł i opatentował 1893 R. Diesel (produkcję rozpoczęto 1897). Obecnie do sterowania pracą samochodowych silników spalinowych tłokowych nierzadko stosuje się komputer (ECU Engine Control Unit), który określa m.in. optymalny czas zapłonu i wtrysku paliwa. W silnikach tłokowych spalinowych (zarówno o zapłonie iskrowym jak i samoczynnym) niekiedy stosuje się doładowanie.

UKŁAD CHŁODZENIA

(encyklopedycznie) Zespół urządzeń i przewodów (np. kanałów w kadłubie silnika spalinowego) umożliwiającyodbieranie ciepła od części chłodzonych i odprowadzanie go na zewnątrz; czynnik chłodzący (np. woda) opływa części chłodzone, odbiera od nich ciepło i przepływa do chłodnicy, gdzie zostaje ochłodzony powietrzem; ochłodzony czynnik przepływa ponownie do części chłodzonych; obieg czynnika chłodzącego może być grawitacyjny (czynnik ogrzany unosi się do góry, a chłodzony opada) lub wymuszony (za pomocą pompy).

Zasada termosyfonu

Jest to samoczynny obieg wody w układzie chłodzenia, dzięki wykorzystaniu w odpowiedni sposób zjawiska polegającego na zmniejszania się ciężaru właściwego wody w miarę wzrostu jej temperatury. Silniej nagrzana część wody unosi się w górę, podczas gdy ochłodzona część wody opada jednocześnie w dół. Krążenie wody według zasady termosyfonu jest mało intensywne, w związku z tym układ chłodzenia musi mieć o wiele większą pojemność niż układ z obiegiem przymusowym.

Chłodzenie wodą

Odprowadzanie nadmiaru ciepła z silnie nagrzewających się części silnika odbywa się za pośrednictwem wody krążącej w zamkniętym układzie chłodzenia. Obiegająca w układzie woda omywając zewnętrzne ścianki części stykających się z gorącymi gazami spalinowymi odbiera od nich ciepło, które następnie oddaje do powietrza i atmosferycznego w chłodnicy. Intensywny przepływ powietrza przez i rdzeń chłodnicy uzyskuje się dzięki zastosowaniu odpowiedniego wentylatora.

Obieg przymusowy

Wystepuje wówczas, gdy krążenie wody w układzie chłodzenia odbywa się wskutek przetłaczania jej przez pompę ssąco-tłocząc, z zasady odśrodkową, napędzaną, za pomocą przekładni przez wał korbowy silnika.

Termostat

Jest to urządzenie służące do samoczynnej regulacji intensywności chłodzenia silnika. Jak długo temperatura wody wypełniającej komory układu chłodzącego w głowicy silnika nie przekracza określonej wysokości (zwykle 70 ÷ 85° C), termostat odcina odpływ wody do chłodnicy. Po nagrzaniu się wody r termostat otwiera odpływ wody z głowicy silnika do chłodnicy. W razie spadku temperatury wody krążącej w układzie chłodzenia termostat znów ogranicza lub zupełnie odcina odpływ wody do chłodnicy. W ten sposób termostat ułatwia rozruch zimnego silnika i jednocześnie nie dopuszcza do przechłodzenia silnika podczas, pracy (np. przy niskiej temperaturze otoczenia).

Chłodnica

Przekrój chłodnicy.

Wentylator

Chłodzenie powietrzem

Nadmiar ciepła z silnie nagrzewających się części silnika odprowadzany jest bezpośrednio do omywającego je, powietrza atmosferycznego. Skuteczne chłodzenie silnika uzyskuje się tylko i przy odpowiednim użebrowaniu zewnętrznych ścianek cylindrów i głowic oraz dzięki dostatecznie dużej prędkości przepływa odpowiednio kierowanych strumieni powietrza tłoczonego przez dmuchawę. Intensywność przepływu powietrza chłodzącego reguluje się za pomocą nastawnych przesłon, sterowanych zazwyczaj samoczynnie przez specjalny termostat.

wróć

UKŁAD OLEJENIA

Schemat działania układu olejenia pod ciśnieniem

Wymuszony obieg oleju z filtrem pełnego przepływu

Zadania układu smarowania:
  • dzięki smarowaniu rozbryzgowemu i mgłą olejową zmniejszyć tarcie między tłokami i cylindrami oraz mechanizmu zaworowego, czyli zmniejszyć zużywanie się części. Zmniejszenie tarcia zmniejsza opory a w konsekwencji także moment napędowy i zużycie paliwa.
 • zapewnić utrzymanie filmu olejowego w łożyskach ślizgowych wału korbowego, korbowodu i wałka rozrządu oraz odpowiednie ciśnienie oleju w hydraulicznym układzie zmiany położenia mechanizmu zaworowego i siłownika wału rozrządu, a w takich miejscach, jak np. ścianki cylindrów, przenosić siły za pośrednictwem ciśnienia w filmie olejowym i dokładnie je uszczelniać,
 • odprowadzać ciepło z części silnika najgorzej chłodzonych cieczą chłodzącą i najbardziej obciążonych cieplnie (np. chłodzenie olejem natryskiwanym na dolną stronę denka tłoka),
 • transportować do miski olejowej produkty tarcia i zanieczyszczenia (szczególnie z dopływu).

Olejenie rozbryzgowe i mgłą olejową

Pompa zębata o zazębieniu zewnętrznym

Układy olejenia silników o zapłonie iskrowym (ZI).

UKŁAD ZAPŁONOWY

Zespół urządzeń, elementów i przewodów elektr. w silniku spalinowym tłokowym (oprócz silnika Diesla) mający za zadanie wytwarzanie iskier elektrycznych, służących do zapalenia mieszanki paliwowo-powietrznej w komorach spalania. Stosuje się układy iskrownikowe ( iskrownik) lub (częściej) akumulatorowe. Istota działania układu zapłonowego akumulatorowego jest następująca: przez uzwojenie pierwotne cewki zapłonowej płynie prąd z akumulatora o niskim napięciu (6, 12 lub 24 V), przerywacz działający w takt obrotu silnika przerywa ten prąd, co powoduje chwilowe wytworzenie prądu wysokiego napięcia (25 30 kV) w uzwojeniu wtórnym, impulsy wysokiego napięcia są kierowane (w kolejności pracy cylindrów silnika) do poszczególnych świec zapłonowych (wyładowanie zachodzi pomiędzy elektrodą środk. i boczną). Parametry nowoczesnych układów zapłonowych są dostosowywane automatycznie (elektronicznie) do warunków pracy silnika, co m.in. pozwala na zmniejszenie zużycia paliwa, coraz częściej są stosowane cyfro we systemy regulacji kąta wyprzedzenia, czyli kąta obrotu wału korbowego od momentu wyładowania iskrowego do zwrotnego położenia tłoka.

Elektroniczny układ zapłonowy II generacji powinien:
 • spowodować zapłon mieszanki powietrzno-paliwowej w każdych warunkach eksploatacyjnych, we właściwym momencie (chwila zapłonu); pewny rozruch (zapłon wielokrotny), pewna praca silnika na jałowym biegu (stabilizacja biegu jałowego), szybkie podgrzanie układu katalizatora (regulacja opóźnienia nagrzewania),
 • pracować bez części wirujących, bez powtarzania iskier poza komorą spalania (zmniejszone zakłócenia radiowe) i niewielkiej liczbie przewodów wysokiego napięcia (bez usterek izolacji),
 • rozpoznawać i zapobiegać zjawisku tzw. wypadania zapłonu,
 • rozpoznawać i zmniejszać zjawiska spalania stukowego, • umożliwić, przy wysokim napięciu zapłonowym powyżej 35 kV (korzystne spalanie paliwa), pracę oszczędzającą energię i zespoły konstrukcyjne (regulacja kąta zwarcia, ograniczenie i odłączenie prądu pierwotnego).

Cewka zapłonowa

Do jej zadań należą:
 • Szybkie powstanie pola magnetycznego i uzyskanie wartości zadanych pierwotnego prądu już po krótkim czasie zwarcia, dzięki małej liczbie zwojów N pierwotnych cewek (mała indukcyjność L).
 • Duża wartość prądu pierwotnego przez małą rezystancję cewki pierwotnej R = 0,6Ω. (tzn. większy przekrój drutu cewki).
 • Przemiana energii elektrycznej na elektromagnetyczną i zgromadzenie energii magnetycznej w rdzeniu z blach transformatorowych.
 • Mata czułość w odniesieniu do silnego nagrzewania przez dużą wartość prądu pierwotnego, uzyskana przez ukształtowanie konstrukcyjne (wyprowadzenie rdzenia jako zamocowanie obudowy) i techniczną regulację (regulacja pierwotnego prądu i kąta zwarcia, odłączenie prądu spoczynkowego).

Świeca zapłonowa

Jest to urządzenie służące do zapalania w odpowiednich chwilach mieszanki sprężonej przez tłok w cylindrze. Zapłon mieszanki następuje wskutek intensywnego iskrzenia pomiędzy izolowanymi od siebie elektrodami, do których w krótkich okresach czasu odpowiednio ustawiony rozdzielacz doprowadza wysokie napięcie (5000 do 20000 V lub więcej).

Świeca zapłonowa powinna:
 • kierować wysokie napięcie od wtyczki, tzw. fajki, bez bocznikowania do komory spalania,
 • umożliwiać bez przerw w zapłonie i bez bocznikowania w ciągu całego okresu żywotności obliczonej na 60 000 km (rys. 191.2.) przeskok iskry do zapalenia mieszanki,
 • zapalać mieszankę niezawodnie w stanie zimnym przez samooczyszczające iskry ślizgowe i niezawodnie dzięki czterem, parami przesuniętym, elektrodom masowym,
 • umożliwić stabilnie ukształtowanie płomienia przez dobry dostęp do mieszanki z uwagi na delikatne elektrody masowe, rozciągnięcie iskry i tym samym zmniejszenie emisji HC,
 • zapalić również mieszanki krytyczne, granicznie ubogie, dzięki iskrom ślizgowym, powietrznym i technice kombinowanych iskier powietrzno-ślizgowych.

Czujniki

Obwód wysokiego napięcia

Obwód wtórny powinien:
 • przesyłać z małymi stratami wysokie napięcie (35 kV) z cewki wtórnej do świecy zapłonowej
 • nieznacznie wpływać na inne zespoły przez promieniowanie elektromagnetyczne (wytyczne przeciwzakłóceniowe na bliskie odległości).

Regulatory kąta wyprzedzenia zapłonu

UKŁAD ZASILANIA

Układ paliwowy, zespół urządzeń, elementów i przewodów paliwowych umożliwiający doprowadzenie do cylindrów silnika spalinowego paliwa oraz jego wymieszanie z powietrzem; rozróżnia się układy zasilania gaźnikowe i wtryskowe; zasadnicze części: zbiornik paliwa, pompa paliwa, filtry, gaźniki (lub pompa wtryskowa i wtryskiwacze) oraz w nowocz. silnikach elektron. układy sterujące.

Zbiornik paliwa

Pompy paliwa

Filtry

wtyryskiwacz

WTRYSK PALIWA

(encyklopedycznie) Zasilanie wtryskowe, zasilanie silnika spalinowego przez tłoczenie ciekłego paliwa do wtryskiwaczy (np. przez pompę wtryskową), które rozpylają je w przewodach doprowadzających paliwo do cylindrów silnika (w rurze dolotowej lub kanałach dolotowych) lub bezpośrednio w komorach spalania cylindrów (wtrysk bezpośredni); rozróżnia się wtrysk paliwa ciągły i nieciągły gdy paliwo jest dostarczane do rozpylaczy w odmierzonych dawkach; w nowoczesnych układach zasilania wtrysk paliwa jest zwykle regulowany przez elektroniczną jednostkę sterującą; zastosowanie wtrysku paliwa zwiększa efektywność zużycia paliwa przez silnik.

Urządzenie wtryskowe

Zrywność silnika z zapłonem iskrowym można wydatnie polepszyć przez wyposażenie go w urządzenie wtryskowe zamiast gaźnika. Urządzenie takie składa się zazwyczaj z pompy wtryskowej i wtryskiwaczy oraz osprzętu pomocniczego (pompa zasilająca, regulator obrotów filtry paliwa i inne). Ciekłe paliwo doprowadzane jest do wtryskiwacza w odpowiednich okresach czasu przez sekcję tłoczącą w pompie wtryskowej (ilość sekcji (tłoczących w pompie wtryskowej jest wtedy równa ilości cylindrów silnika, gdyż każda sekcja zasila tylko jeden cylinder) albo przez rozdzielacz współpracujący z pojedynczą pompą tłoczącą. Wtryskiwacz działa samoczynnie według zasady zaworu przelewowego, otwierającego się wskutek wzrostu ciśnienia w przewodzie tłoczącym powyżej określonej wysokości. Wtryskiwanie paliwa do cylindra silnika odbywa się podczas całego suwu sprężania (silniki dwusuwowe) lub podczas suwu ssania (niektóre silniki czterosuwowe). Wtryskiwacz rozpyla paliwo wprost we wnętrzu cylindra albo w kanale ssącym, Bezpośrednio przed zaworem ssącym. Rozpylane ciekłe paliwo bardzo szybko rozprasza się, w powietrzu i intensywnie paruje. Powstająca w ten sposób mieszanka zostaje sprężona (jak w silniku gaźnikowym) i pod koniec suwu sprężania zapala się od iskier elektrycznych, przeskakujących pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej. Regulacja chwilowej mocy silnika polega na zwiększaniu lub zmniejszaniu dawkowania, to jest na zmianie ilości paliwa doprowadzanych do wtryskiwacza podczas każdego obiegu pracy w cylindrze.

DOŁADOWANIE

Doprowadzenie do cylindrów tłokowego silnika spalinowego powietrza (do silnika o zapłonie samoczynnym) lub mieszanki palnej (do silnika o zapłonie iskrowym) o ciśnieniu wyższym od atmosf. (wstępnie sprężonych) w celu zwiększenia napełnienia cylindrów czynnikiem roboczym; umożliwia to spalanie w silniku większej ilości paliwa, a tym samym uzyskanie większej mocy przy tej samej prędkości obrotowej i bez zmiany wymiarów silnika; wzrost mocy uzyskanej przez doładowanie wyrażony w procentach mocy znamionowej, nosi nazwę stopnia doładowania. Silnik może być doładowany za pomocą sprężarki napędzanej od wału silnika (doładowanie mechaniczne) lub turbosprężarki wykorzystującej do napędu energię spalin w przewodzie wylotowym (turbodoładowanie).