Tłokowe silniki spalinowe stały na czele rewolucji technicznej na tym świecie. Stworzyły świat, jaki znamy dzisiaj. Pomogły nam pokonać ogromne odległości, ale wykonały też mnóstwo pracy.
Czym jest tłokowy silnik spalinowy?
Tłokowy silnik spalinowy to rodzaj silnika wyposażonego w tłoki, które przekształcają energię cieplną w energię ruchu. Jego ruch jest spowodowany tak zwaną ekspansją, czy to substancji gazowej, czy ciekłej.
W przypadku spalania zewnętrznego
Silniki o spalaniu zewnętrznym mają oddzielne komory spalania lub wymiennik ciepła w swoim układzie. Tutaj medium jest podgrzewane, co zwykle poprzez zmianę stanu tworzy następnie siłę napędową, ale nie jest to wymóg, a siłą napędową może być również ciepło lub promieniowanie. Główną wadą tych silników jest ich rozmiar. Ze względu na oddzielenie spalania i potrzebę wymiennika ciepła, mają one duże rozmiary. Nie są one jednak tak wrażliwe na jakość paliwa i mogą osiągać niższe wartości emisji.
- Silnik parowy
- Turbina gazowa
- Silnik Stirlinga
Spalanie wewnętrzne
Teraz dochodzimy do współczesności i mówimy o najczęściej używanych silnikach spalinowych. Silnik ten spala paliwo, zwykle zmieszane z powietrzem w komorze spalania, za pomocą detonacji. Detonacja powstająca podczas zapłonu paliwa przekształca energię cieplną w energię ruchu.
Klasyfikacja tłokowych silników spalinowych według ruchu tłoka i środka działania
Tłoki w silniku poruszają się w różny sposób, co wpływa na ich sprawność i moc.
Bezpośredni ruch posuwisto-zwrotny jednostronnego działania
W tym przypadku czynnik (mieszanka paliwowo-powietrzna) eksploduje tylko po jednej stronie tłoka. Ruch tłoka wykonuje pracę tylko w jednym ruchu.
Bezpośredni tłok dwustronnego działania
W tym przypadku czynnik roboczy jest przenoszony na obie strony tłoka, a praca jest wykonywana w obu kierunkach.
Z tłokiem obrotowym
Silnik z tłokiem obrotowym to nic innego jak silnik Wankla.
Klasyfikacja silników według cylindrów
Tłoki w roli głównej
Jak sama nazwa wskazuje, tłoki są integralną częścią tłokowych silników spalinowych. Tłoki są mechaniczną częścią silnika, która przenosi ruch na wał korbowy. Są one również elementem sprężającym i rozprężającym. Tłoki mogą sprężać zarówno media ciekłe, jak i gazowe.
Pierwszy tłokowy silnik spalinowy wewnętrznego spalania
Pierwszy tłokowy silnik spalinowy został prawdopodobnie wynaleziony w 1804 roku przez wynalazcę Francois Isaac de Rivaz. Od tego czasu tłokowy silnik spalinowy przeszedł długą drogę.
Cykle robocze tłokowych silników spalinowych
Ze względu na cykl pracy można wyróżnić silniki dwusuwowe i czterosuwowe
Dwusuwowe (dwusuwowe)
Silnik dwusuwowy to taki, którego cykl pracy przypada na jeden obrót wału korbowego. W silnikach dwusuwowych lub, jak kto woli, dwusuwowych należy stosować paliwo z olejem do silników dwusuwowych, ponieważ silniki te nie mają własnego obwodu smarowania. Wykorzystują one również układ rozrządu, a sam tłok zajmuje się zasysaniem paliwa i powietrza lub wydalaniem spalin.
Czterosuwowy (czterosuwowy)
Ten silnik działa w czterech fazach
- Wlot – zasysa mieszankę paliwa i powietrza
- Sprężanie – tłok spręża tę mieszankę do maksymalnego możliwego sprężenia
- Eksplozja – na górnym końcu i przy maksymalnym sprężeniu świeca zapłonowa zapala się, powodując eksplozję mieszanki i ruch tłoka w dół
- Wydech – gdy tłok nadal porusza się w górę, zawory wydechowe otwierają się i zużyte paliwo jest usuwane.
Silnik czterosuwowy ma również własny układ rozrządu i obieg oleju do smarowania.
Silnik wysokoprężny a silnik benzynowy
Silnik z zapłonem iskrowym
Silnik o zapłonie iskrowym zapala mieszankę paliwową za pomocą świecy zapłonowej. Do jego działania można wykorzystać następujące paliwa:
- Benzyna
- LPG
- CNG
- E85
Silnik wysokoprężny
W silnikach wysokoprężnych paliwo zapala się samoczynnie pod wysokim ciśnieniem. Stosowane paliwo to:
- Olej napędowy
- Biodiesel
Hybryda i hybryda plug-in
W dzisiejszych czasach spotykamy się już z napędami hybrydowymi, jednak nadal spotykamy tłokowe silniki spalinowe w połączeniu z silnikami elektrycznymi.
