spalinowe silniki tłokowe
Silnik tłokowy
Silnik tłokowy gwiazdowy
Elementy ruchome silnika rzędowego
Silnik tłokowy ? silnik, który do wytwarzania pracy wykorzystuje tłoki poruszające się w cylindrach. Tłoki najczęściej są połączone z wałem korbowym, od którego odbierany jest moment obrotowy.
Najbardziej znanymi silnikami tłokowymi są spalinowe silniki tłokowe i silniki parowe tłokowe, jednak termin ten przypisywany jest najczęściej już tylko tym pierwszym, między innymi dlatego, że już dawno porzucono prace rozwojowe maszyn parowych.
Klasyfikacja
Ze względu na czynnik roboczy
silniki spalinowe tłokowe
silniki parowe
silniki pneumatyczne
silniki hydrauliczne
Ze względu na ustawienie cylindrów
silniki rzędowe
silniki widlaste (w układzie V)
silniki gwiazdowe
silniki w układzie przeciwsobnym (?bokser?)
silniki w układach specjalnych: dwurzędowy, X i delta
Ze względu na rodzaj ruchu tłoka
silniki z tłokiem posuwisto-zwrotnym
silnik z tłokami przeciwbieżnymi
silniki z tłokiem obrotowym (?silnik Wankla?)
Ze względu na liczbę suwów w cyklu roboczym
silniki dwusuwowe
silniki czterosuwowe
Ze względu na prędkość obrotową (zakresy prędkości determinujące ten podział są bardzo umowne)
silniki szybkoobrotowe
silniki średnioobrotowe
silniki wolnoobrotowe
Ze względu na średnią prędkość tłoka (zakresy prędkości determinujące ten podział są bardzo umowne)
silniki szybkobieżne
silniki średniobieżne
silniki wolnobieżne
Ze względu na sposób prowadzenia tłoka
silniki bezwodzikowe
silniki wodzikowe lub krzyżulcowe (wodzik dwustronny).
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_t%C5%82okowy
Jak działa turbosprężarka?
Obroty sprężarki, a tym samym i jej stopień sprężania zależą od ilości gazów napędzających turbinę, która przy małym zapotrzebowaniu na moc jest mała. Dlatego gdy gwałtownie wzrasta zapotrzebowanie na moc silnika (zmiana biegu, wciśnięcie gazu w celu przyspieszenia) pomimo dostarczenia dodatkowego paliwa, przez moment, aż sprężarka zostanie rozpędzona sprężanie sprężarki jest małe, przez co silnik przez moment ma małą moc. Dodatkowo w tym czasie z powodu mniejszej ilości dostarczonego powietrza do cylindrów, układ dostarczający paliwo nie może dostarczyć go tyle co przy statycznym obciążeniu silnika. Efekt mniejszej mocy silnika przy gwałtownym wzroście zapotrzebowania na moc nazywany jest turbodziurą. Usprawnienia konstrukcyjne sprawiają, że dzisiejsze turbosprężarki mają mniejszy moment bezwładności wirnika, a dawkowanie paliwa jest dokładniejsze, przez co efekt turbodziury jest mniejszy.
W celu ograniczenia tego zjawiska stosuje się też sterowanie wydajnością turbosprężarki. Możliwe są tu dwa sposoby ? sterowanie ilością spalin przepływających poprzez turbinę lub sterowanie geometrią przepływu.
W pierwszym rozwiązaniu stosuje się zawór obejściowy, który jest sterowany poprzez ciśnienie doładowywania ? gdy ciśnienie wytwarzane przez sprężarkę przekracza ustaloną przez konstruktora silnika wartość, zawór otwiera się i przepuszcza część spalin poza wirnikiem turbiny.
Drugim rozwiązaniem jest umieszczenie łopatek sterujących kątem pod jakim spaliny trafiają na łopatki wirnika. Przy małych prędkościach obrotowych silnika, spaliny uderzają w wirnik pod kątem zbliżonym do prostego i jednocześnie łopatki sterujące wytwarzają rodzaj dyszy przyspieszających przepływ spalin. Ograniczenie ciśnienia doładowania polega na kierowaniu strumienia spalin pod coraz ostrzejszym kątem względem łopatek turbiny przy jednoczesnym poszerzeniu kanału przepływu co powoduje ograniczenie prędkości spalin. Konstrukcyjnie rozwiązuje się to w ten sposób, że wirnik turbiny otacza rodzaj żaluzji kierujących przepływem spalin.
Pierwotnie ciśnienie doładowywania było sterowane czysto mechanicznie, we współczesnych silnikach samochodowych ciśnieniem steruje sterownik silnika, wykorzystując sygnały z czujników ciśnienia i ilości zassanego powietrza. Elementami wykonawczymi sterującymi zaworami lub żaluzjami są siłowniki pneumatyczne (wykorzystujące podciśnienie) sterowane elektrozaworami lub silniki krokowe ? tak jak w silniku 1,2 TSI grupy VW
W sprężarce rośnie temperatura powietrza w wyniku:
wzrostu ciśnienia (zgodnie z równaniem adiabaty),
przepływu ciepła przez elementy konstrukcyjne od gorących spalin do chłodniejszego powietrza.
Jest to zjawisko niekorzystne, gdyż obniża efekt działania turbosprężarki, oraz zwiększa temperaturę w momencie spalania. Zwiększenie temperatury wpływa niekorzystnie na elementy silnika, obniża sprawność silnika jak i zwiększa wydzielanie tlenków azotu. Aby obniżyć temperaturę sprężonego powietrza stosowany jest wymiennik ciepła zwany intercoolerem lub chłodnicą międzystopniową powietrza.
Źródło: http://pl.wikipedia.org/wiki/Turbospr%C4%99%C5%BCarka
Cechy silnika widlastego
Silniki stosowane do napędu lokomotyw spalinowych są budowane w układach od R6 wzwyż. Lokomotywy używane w Polsce mają silniki typu R6, V8, V12, V16 oraz silnik dwurzędowy (zob. ST43). Silnik widlasty V8 ma gorsze wyrównoważenie niż silnik R6, gdyż dopiero od 6 wykorbień wzwyż wału korbowego tzw. siły pierwszego i drugiego rzędu są sprowadzone do zera. W konstrukcjach współczesnych stopniowo odchodzi się od silników z liczbą cylindrów większą niż 12. Jest to spowodowane dużymi kosztami produkcji i serwisu tych silników, natomiast wysokie parametry robocze (moc, moment obrotowy) udaje się uzyskać poprzez wydajne układy doładowania silnika.
Cechy silnika widlastego
Zalety
Mniejsza długość silnika (krótszy wał korbowy)
Bardziej zwarta konstrukcja
Możliwość uzyskania dużych pojemności skokowych i dużych mocy
Wady
Bardziej złożona konstrukcja stopy korbowodu
Przy stosowaniu korbowodu doczepnego różna pojemność skokowa pomiędzy cylindrami pierwszego i drugiego rzędu (różnice pomijalne)
Przy pewnych kątach rozwidlenia skłonność do drgań silnika.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_widlasty