Opis elementów silnika czterosuwowego

Wprowadzenie

Czterosuwowe silniki spalinowe są stosowane od ponad 100 lat, a ich konstrukcja nie uległa znaczącym zmianom. Każdy suw silnika czterosuwowego odpowiada jednemu etapowi cyklu spalania, tj. jeden suw dla każdego z etapów: ssania, sprężania, pracy i wydechu. Nazywa się to silnikiem czterosuwowym, ponieważ są cztery suwy na jeden cykl spalania. Jeden suw jest definiowany jako maksymalna odległość, jaką tłok pokonuje, przemieszczając się od górnego do dolnego martwego punktu cylindra lub odwrotnie. Na przykład, gdy tłok porusza się od dolnego do górnego martwego punktu, nazywa się to suwem. Podobnie, jeśli tłok porusza się od górnego do dolnego martwego punktu, to również nazywa się to suwem.

W porównaniu do silników dwusuwowych, silniki czterosuwowe mają więcej komponentów i są cięższe, ale oferują wyższą efektywność. Silniki czterosuwowe mogą być zasilane różnymi paliwami, w tym benzyną, olejem napędowym, gazem (metanem) i biopaliwami (to tylko niektóre z możliwych paliw).

Animacja silnika czterosuwowego

Elementy silnika czterosuwowego

Konstrukcje silników czterosuwowych mogą się różnić, co wpływa na liczbę i rodzaj używanych komponentów. Na przykład silniki z common rail wykorzystują inne części w porównaniu do silników bez tego systemu.

Elementy silnika czterosuwowego

Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasz kurs wideo o podstawach silników spalinowych! Kurs zawiera quiz, podręcznik, a po jego ukończeniu otrzymasz certyfikat. Miłej nauki!

Komponenty

Typowe komponenty silnika czterosuwowego to:

1. Tłok
2. Korbowód
3. Łożyska ślizgowe
4. Wał korbowy
5. Wałek rozrządu
6. Tuleja cylindra
7. Zawory wlotowe i wydechowe
8. Popychacze
9. Dźwignie zaworowe
10. Wtryskiwacze paliwa

Uzyskaj dostęp do poniższego modelu 3D, jeśli chcesz poznać wszystkie główne komponenty silnika i niektóre terminy związane z silnikami.

Komponenty i terminologia silnika

Uwaga: Typ silnika pokazany w tym modelu 3D wykorzystuje bezpośredni wtrysk paliwa z wtryskiwaczami paliwa common rail.

Poniższe wideo jest fragmentem naszego kursu wideo o podstawach silników spalinowych.

Jak działają silniki czterosuwowe

Silnik czterosuwowy wymaga czterech suwów do ukończenia jednego cyklu spalania. Suwy to:

1. Ssanie
2. Sprężanie
3. Praca
4. Wydech

Innym sposobem zapamiętania suwów i ich kolejności jest zmiana nazewnictwa na:

Suw 1 = Ssanie

Suw 2 = Sprężanie

Suw 3 = Praca

Suw 4 = Wydech

Poniżej znajduje się krótki opis tego, co dzieje się na każdym etapie cyklu spalania:

Ssanie: Znane również jako suw wlotowy. Tłok porusza się w dół, zasysając powietrze do cylindra przez zawory wlotowe.

Sprężanie: Zawory wlotowe zamykają się, a tłok porusza się w górę, sprężając powietrze w cylindrze. Paliwo jest wtryskiwane tuż przed osiągnięciem przez tłok górnego martwego punktu.

Praca: Znane również jako suw pracy lub spalania. Paliwo jest zapalane, powodując kontrolowaną eksplozję. Spalanie paliwa powoduje wzrost ciśnienia i temperatury w cylindrze, co skutkuje wypchnięciem tłoka z górnego martwego punktu.

Wydech: Gazy spalinowe są wydalane z cylindra, gdy tłok porusza się w górę, od dołu do góry cylindra.

Jak działają silniki czterosuwowe - szczegółowo

Bardziej szczegółowy opis tego, co dzieje się na każdym etapie cyklu spalania, znajduje się poniżej. 

Ssanie

Ssanie zasysa powietrze do tulei cylindra (przestrzeni spalania), gdy tłok porusza się w dół w kierunku dolnego martwego punktu (DMP). Gdy tłok osiąga DMP, zawory wlotowe zamykają się, a tłok porusza się z powrotem w górę w kierunku górnego martwego punktu (GMP); to jest sprężanie.

Silnik czterosuwowy z zaznaczonymi GMP i DMP

Sprężanie

Gdy tłok porusza się w kierunku GMP, powietrze w cylindrze jest sprężane (objętość maleje), a jego temperatura i ciśnienie rosną. Tuż przed GMP paliwo jest wtryskiwane do przestrzeni spalania. Paliwo zapala się i następuje kontrolowana eksplozja.

Wykres ciśnienia i objętości

Praca

Gdy następuje zapłon, rozpoczyna się praca. Wzrost ciśnienia i temperatury spowodowany spalaniem wypycha tłok w kierunku DMP. Gdy tłok osiąga DMP, całe paliwo w przestrzeni spalania zostało spalone i ostatni suw silnika jest gotowy do rozpoczęcia. Innym terminem dla 'pracy' jest 'suw zapłonowy'.

Wydech

Wydech jest czwartym i ostatnim suwem. Tłok porusza się od DMP do GMP i wydala gazy spalinowe z przestrzeni spalania przez zawory wydechowe. Gdy tłok osiąga GMP, zawory wlotowe otwierają się, a zawory wydechowe zamykają się krótko potem (istnieje pewne nakładanie się zaworów, aby zapewnić usunięcie wszystkich gazów spalinowych z przestrzeni spalania). Cykl spalania jest teraz zakończony, ponieważ wszystkie cztery suwy się odbyły.

Silniki zapłonowe iskrowe i silniki zapłonowe samoczynne

Silniki benzynowe używają świec zapłonowych do zapłonu, podczas gdy silniki diesla wykorzystują tylko ciepło generowane przez sprężanie. Z tego powodu silniki benzynowe są znane jako silniki zapłonowe iskrowe, a silniki diesla są znane jako silniki zapłonowe samoczynne.

Szczegóły modelu 3D

Ten model 3D pokazuje każdy etap cyklu silnika czterosuwowego. Niebieski oznacza ssanie i sprężanie, podczas gdy czerwony oznacza rozprężanie (praca) i wydech. Zawory i inne komponenty są prawidłowo zsynchronizowane, aby pokazać cały proces czterosuwowy.

Dodatkowe zasoby

http://www.animatedengines.com/otto.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Four-stroke_engine

https://www.merchantnavydecoded.com/four-stroke-engine/