1. PODZIAŁ SILNIKÓW SPALINOWYCH
SUWOWE OBROTOWE
(rzędowe, V, bokser, (silniki Wankla)
przeciwbieżne, gwiazdowe)
O ZI O ZS
DWUSUWOWE CZTEROSUWOWE
CHŁOD. WODĄ CHŁDZ. POWIETRZEM
2. KLASYFIKACJA SAMOCHODOWYCH
I. Silniki o zewnętrznym sposobie tworzenia
mieszanki palnej sprężaniem i zapł. iskrowym
1. Silniki zasilane benzyną
a) gaźnikowe
b) z pompą wtryskową i wtryskiwaczami
- wtrysk do przewodu dolotowego
- wtrysk do cylindra
2. Silniki zasilane paliwem gazowym
a) na gaz w balonach
- gaz skroplony
- gaz sprężony
b) z generatorem gazu
II. Silniki o wewnętrznym sposobie tworzenia
mieszanki palnej, sprężaniem powietrza,
wtryskiem paliwa i jego samozapłonem
1. Ze zwartymi komorami spalania
a) o objętościowym sposobie tworzenia
mieszanki
b) o przyściennym sposobie tworzenia
2. Z dzielonymi komorami spalania
a) z wstępną komorą spalania
b) z wirową komorą spalania
c) z akumulatorem powietrza
3. BUDOWA SILNIKA CZTEROSUWOWEGO
Silnik zapłonie iskrowym:
Jeden pełny cykl pracy silnika składa się z czterech suwów tłoka: dolotu, sprężania, rozprężania (pracy) i wylotu.
Podczas suwu dolotu tłok przesuwa się od górnego martwego położenia (GMP) do dolnego martwego położenia (DMP), przy czym zawór dolotowy jest otwarty. Następuje zassanie świeżej mieszaniny palnej uprzednio przygotowanej w układzie zasilania. Zawór wylotowy pozostaje zamknięty.
Podczas suwu sprężania oba zawory są zamknięte. Tłok porusza się od DMP do GMP, sprężając mieszankę wypełniającą cylinder.
Suw pracy – w chwili , gdy tłok znajduje się w pobliżu GMP, następuje zapłon sprężonej mieszanki od iskry elektrycznej. Mieszanina ulega spaleniu, podczas którego powstają spaliny o dużej ie. Zbliżający się do GMP tłok odsłania swoją dolną krawędzią okno dolotowe. Przez to okno do komory korbowej zostaje zassana porcja przygotowanej w gaźniku mieszanki paliwa z powietrzem. Suw sprężania jest więc połączony z suwem dolotu.
Po zapłonie mieszanki w komorze spalania tłok sunie ku DMP, zasłaniając okno dolotowe. Mieszanka znajdująca się w zamkniętej komorze korbowej jest przez tłok sprężana. Pod koniec tego suwu górna krawędź tłoka odsłania okno wylotowe i spaliny uchodzą z cylindra. Niewiele później górna krawędź wciąż sunącego ku DMP tłoka odsłania okno kanału przelotowego łączącego komorę korbową z cylindrem i sprężona pod tłokiem mieszanka przepływa do cylindra, wypychając z niego resztę spalin. Proces usuwania resztek spalin nosi nazwę przepłukania cylindra.
Podczas suwu tłoka ku DMP zostały wykonane : praca i wylot spalin.
Silnik dwusuwowy o zapłonie samoczynnym:
Dwusuwowy cykl pracy można również zastosować w silnikach z zapłonem samoczynnym. Są to zazwyczaj silniki dużych mocy, w których nie stosuje się wstępnego sprężania w komorze korbowej.
Do cylindra kieruje się powietrze wstępnie sprężone przez oddzielną pompę ładującą. Okna dolotowe są odsłaniane przez górną krawędź tłoka, jak w omówionym wyżej silniku z zapłonem iskrowym. Wylot spalin jest sterowany za pomocą zaworów wylotowych umieszczonych w głowicy.
Zapłon odbywa się tak samo jak w czterosuwowych silnikach z zapłonem samoczynnym, tj. przez wtryśnięcie dawki paliwa do powietrza silnie sprzężonego
( a więc silnie rozgrzanego ) w komorze spalania.
5. UOGÓLNIONY TEORET. OBIEG PRACY
TŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO
a-c – adiabatyczne proces sprężania
c-z’ – mieszane doprowadzenie ciepła (V=const)
z’-z – mieszane doprowadzenie ciepła (p=const)
z-b – adiabatyczne rozprężanie
b-f – mieszane odprowadzenie ciepła (V=const)
f-a – mieszane doprowadzenie ciepła (p=const)
6. ŚREDNIE CISNIENIE TEORETYCZNE
Jest to taki umowne stałe ciśnienie które działając na tłok w czasie jednego suwu wykona pracę równą pracy teoretycznego obiegu silnika
7. CEL I SPOSOBY DOŁADOWANIA SILNIKA
Doładowanie umożliwia dostarczenie powietrza lub mieszanki palnej do cylindra pod ciśnieniem większym od ciśnienia atmosferycznego, czyli na powiększeniu masy powietrza pobieranej przez silnik. Umożliwia to spalenie w silniku większej ilości paliwa a tym samym pozwala na uzyskanie większej mocy bez zmiany prędkości obrotowej wału korbowego lub wymiar. cylindra.
- doładowanie impulsowe (bezpośredni napływ
spali z poszczególnych cylindrów) gdzie turbina
pracuje przy stopniowo zmniejszającym się
ciśnieniu spalin
- doładowanie strumieniem stałego ciśnienia przed turbiną turbosprężarki – uzyskuje się przez zastosowanie zbiorczego przewodu wylotowego spalin o zwiększonej objętości; nie zachodzi tutaj bezpośrednie przekazanie energii spalin na łopatki turbiny.
8. NA PODST. WYKRESÓW W UKŁ. p-V i T-s
OMÓWIĆ OBIEG PRACY SILNIKA DOŁAD.
WG. SYSTEMU PULSACUJNEGO
0-a – adiabatyczne sprężanie pow. w sprężarce
a-c – sprężanie w cylindrze
c-z’-z – doprowadzenie ciepła do obiegu
z-b – adiabatyczne rozprężanie w cylindrze
b-f – przedłużone rozprężanie spalin w układzie
wylotowym silnika i na łopatkach turbiny
f-0 – odprowadzenie ciepła przy p=const
0-a – sprężanie powietrza w sprężarce
a-c – sprężanie powietrza w cylindrze silnika
c-z’-z – doprowadzenie ciepła
z-b – rozprężanie gazu w cylindrze
b-a – (izohora) odprowadzenie ciepła (V=const)
a-d – doprowadzenie ciepła (ilośc ciepła równa
się ilości ciepła odprowadzonego podczas
przemiany b-a) przy p=const
b-a-d – proces wydechu gazów z cylindra do
układu wylotowego i mieszanie się
spalin po ich wypływie z cylindra
d-f – rozprężanie spalin w turbinie
10. WŁASN. PALIW CIEKŁYCH I GAZOWYCH
PALIWA CIEKŁE – otrzymuje się je z przeróbki ropy naft. i zawierają one wagowo od 83¸87 % węgla i od 11¸14% wodoru. Ponadto zawierają niewielkie ilości tlenu, azotu i siarki które występują w postaci różnych związków chemicz. Chem. Związkami węgla i wodoru są węglowodory które można podzielić na 4 grupy:
alkany, cyklany, węglowod. aromatyczne, olefiny
PALIWA GAZOWE można podzielić na gazy: naturalne i symtetyczne którymi może być gaz wielkopiecowy, wodny, generatorowy itd. Obecnie stosuje się gazy w balonach sprężone do 20 000 kN/m2 . Wszystkie gazy przed doprowadzeniem do silnika powinny być oczyszczone i osuszone. Zalety: duża wartość masowego i objętościowego ciepła spalania, niski ciśnienie w balonach i mały ciężar balonów
Wymagają mniej skomplikowanego oprzyrządow. silnika, które jest wygodne w obsł.
11. BUDOWA I STRUKTURA WĘGLOWOD.
Węglowodory aromatyczne charakteryzują się pierścieniowym połączeniem atomów węgla. Cząsteczkę tych węgl. Stanowi jądro benzylowe
Składające się z 6 atomów węgla powiązanych za pomocą 3 podwójnych i 3 pojedynczych wiązań a do każdego atomu węgla przyłączony jest tylko 1 atom wodoru. Wzór struktura.CnH2n-6
Ze względu na pierścieniową strukturę charakter
się one dużą stabilizacją tych połączeń i wymagają wyższych temp. do ich utleniania .
Węglowodory te występują w niewielkich ilościach (3¸4%) w produktach naftowych.
Wzór strukturalny: CnH2n+2. (metan, etan)
Znamiennym dla tych węglowodorów są pojedyncze wiązania atomów
Izomery tych węglowodorów charakteryzują się tym, że atomy węgla w ich cząsteczkach tworzą rozgałęzione łańcuchy
Gęstość i temperatura wrzenia tych węglow. są wyższe niż alkanów o tej samej masie cząstecz
Węglow przy tej samej masie cząsteczek mogą tworzyć dużą ilość struktur izomerycznych różniących się liczbą, usytuowaniem i strukturą ogniw atomów,a zatem różniącymi się właściwo
Obecność tych węglowodorów w benzynie zwiększa LO zaś LC maleje. Stanowią podstawowy składnik benzyn i olejów napędow.
12. CYKLANY I OLEFINY
CYKLANY – węglowodory tej grupy charakteryz.
Się pierścieniowym połączeniem atomów węgla
Cząsteczki tych węglowodorów stanowią zamknięte pierścienie węgla połączone miedzy sobą prostymi związkami walencyjnymi. Wzór strukturalny ma postać: CnH2n
OLEFINY – węglowod nienasycone posiadające tak jak alkany str. Pierścieniową lecz różnią się występowaniem w cząsteczce podwójnych wiązań miedzy dwoma połączeniami atomów węgla, które stanowią cząsteczkę. Wzór CnH2n
Na wskutek występowania podwójnych wiązań odznaczają się dużą zdolnością utleniającą.
Węglowodory te charakteryzują się niską temp wrzenia, stosunkowo wolno reagują przy niskich i średnich temp. Przy 500-600K odznaczają się dużą intensywnością utleniania.
13. LICZBA OKTANOWA I CETANOWA
LO paliwa jest miarą odporności benzyny służącej jako paliwo do silników ZI na zjawisko spalania detonacyjnego (stukowego)
LC jest miarą skłonności paliwa do samozapłonu w silnikach ZS. Im wyższa jest ta liczba tym łatwiej paliwo ulega samozapłonowi i tym samym krótszy jest właściwy mu okres zwłoki samozapłonu.
14. ELEMENT. SKŁAD PALIW SILNIKOWYCH
Ilość powietrza potrzebną do spalenia paliwa można obliczyć znając skład paliwa. Jeżeli przyjąć, że paliwa ciekłe w silnikach spalinowych zawierają węgiel C, wodór H, tlen O, siarkę S oraz azot N to wówczas teoretyczna ilość powietrza potrzebna do spalenia 1 kg paliwa obliczona na podstawie równań stechiometrycznych wyniesie:
gdzie: c,h,s,o – masowe udziały C, H, S, O
15.WARTOŚC OPAŁOWA I CIEPŁO SPALANIA
Wartość cieplną paliwa charaktery. ilość ciepła
Otrzymana po ochłodzeniu spalin wytworzonych przy całkowitym spaleniu 1 kg paliwa stałego lub 1 Nm3 gazu. Jeżeli do tej ilości ciepła wlicza się ciepło parowania pary powstałej przy spalaniu, to nosi ona nazwę ciepła spalania lub wartości opałowej górnej, jeżeli zaś ciepło parowania nie wlicza się to ilość wytworzonego ciepła nosi nazwę wartości opałowej. Przy spalaniu paliw lekkich w pewnych warunkach prędkość przenoszenia płomienia staje się znacznie większa niż w warunkach normalnych. Fala powietrza i spalin uderza o ścianki cylindra wywołując zjawisko akustyczne mające charakter metalicznego stukania (detonacji)
16. PODSTAWOWE WŁASNOŚCI PALIW
- łatwość tworzenia jednorodnej mieszaniny paliwowo-powietrznej, o czym decydują: gestość
lepkość, skład frakcyjny i prężność par paliwa
- prawidłowość przebiegu spalania (LO,LC)
- wartość opałowa paliwa oraz wartość opałowa
stechiometrycznej mieszaniny palnej
- ilość powietrza potrzebna do spalenia jednostki masy paliwa
- ciepło parowania
- trwałość w różnych warunkach składowania, transportu i eksploatacji
- brak bądź niewielkie tworzenie smolistych lub twardych osadów
- brak własności korozyjnych
- dostatecznie niska temp. krzep. lub zamarz.
- brak zanieczyszczeń mechanicznych i wody
17.OKREŚLANIE LICZBY CETANOWEJ PALIW
Podstawową cechą spalania w silniku ZS jest samoczynny zapłon. Strumień rozpylon. paliwa
wtryśnięty do cylindra podlega w pierwszym okresie (opóźnionego zapłonu) reakcjom przygotowawczym. W wyniku tych reakcji w różnych miejscach na otoczce strumienia pojawiają się ogniska samozapłonu, dlatego też ten proces samozapłonu nazywamy samozapłonem wieloogniskowym. Paliwa wzor:
cetan, a-metylonaftalen
18. OKREŚLANIE LICZBY OKTAN. PALIW
Spalanie stukowe pojawia się zawsze dopiero po spaleniu w zwykły sposób znacznej części sprężonej mieszanki palnej. Paląca się część mieszanki zwiększa znacznie swoją objętość sprężając pozostałą, niezapaloną jeszcze mieszanikę co powoduje wzrost temp. i gwałtowny samozapłon pozostałej mieszanki, zamiast normalnego zapalenia się jej od czoła płomienia. Paliwa wzorc: izooktan i heptan
19. STOPIEŃ NAPEŁNIENIA CYLINDRA
mpow – masa rzeczywiście zassanego do
cylindra ładunku
ms – masa ładunku, który przy ciśnieniu i
temp. dostarczonego czynnika wypełniłyby
całą pojemność skokową cylindra
WSPÓŁCZYNNIK NADMIARU POWIETRZA
L – rzeczywista ilość powietrza doprowadzonego
do spalenia jednostki masy paliwa
Lt – teoretyczna ilość powietrza potrzebna do
spalenia jednostki masy paliwa
20. TWORZENIE MIESZANKI PALNEJ W ZI
Przez proces przygotowania mieszanki palnej należy rozumieć: rozpylenie paliwa, odparowanie go oraz wymieszanie par paliwa z powietrzem i resztkami spalin. Prawidłowo przygotowana mieszanka palna powinna mieć jednorodny skład w całej przestrzeni cylindra.
Bardzo istotne znaczenie w przygotowaniu mieszanki palnej ma odparowanie paliwa ciekłego. W silnikach gaźnikowych odparowanie paliwa rozpoczyna się już w gaźniku, trwa przez cały okres doprowadzania mieszanki do cylindra i kończy się podczas suwu sprężania. Dużo gorzej przedstawia się sprawa przyg. Mieszanki palnej w silnikach wtryskowych ZI. W silnikach tych na odparowanie paliwa jest dużo mniej czasu. Przebieg i jakość przygotowania mieszanki zależy tu przede wszystkim od sposobu wtrysku, a więc od tego, czy wtrysk odbywa się do wspólnego przewodu dolotowego, do po...
madziula0001