Pojęcia podstawowe

Posuwisto-zwrotny ruch tłoka. Tłok połączony przegubowo za po­mocą korbowodu z wałem korbowym porusza się w cylindrze pracu­jącego silnika spalinowego nieustannie tam i z powrotem między jego skrajnymi położeniami w cylindrze. Przebyta droga stanowi skok tło­ka. Można również powiedzieć, że skok tłoka jest to droga o stałej długości, którą przebywa tłok podczas pracy silnika, na przemian zbli­żając się do głowicy lub oddalając od niej.Suw tłoka — prostoliniowy ruch o określonym kierunku, wykony­wany przez tłok podczas przesuwania między położeniami skrajnymi. Posuwisto-zwrotny ruch tłoka w cylindrze polega więc na nieustan­nym powtarzaniu się jego suwów. Suw i skok tłoka mają oczywiście tę samą długość.Zwrot zewnętrzny (w skrócie ZZ) — skrajne położenie tłoka w cy­lindrze, które odpowiada najmniejszej objętości wnętrza cylindra. Tłok znajduje się wówczas najdalej od wału korbowego, a więc najbliżej głowicy cylindra. Położenie takie bywa również nazywane górnym martwym punktem (GMP), górnym położeniem zwrotnym (GPZ), ze­wnętrznym położeniem zwrotnym (ZPZ) lub zwrotem głowicowym (ZG).Zwrot wewnętrzny (w skrócie ZW) — skrajne położenie tłoka w cy­lindrze, które odpowiada największej objętości wnętrza cylindra. Tłok znajduje się wówczas najbliżej wału korbowego, a najdalej od głowicycylindra. Położenie to bywa również nazywane dolnym martwym punktem (DMP), dolnym położeniem zwrotnym (DPZ), wewnętrznym położeniem zwrotnym (WPZ) lub zwrotem korbowym (ZK).Pojemność skokowa cylindra (symbol Vs) — stała objętość, o którą zmienia się pojemność cylindra wskutek przesunięcia tłoka od zwrotu wewnętrznego do zwrotu zewnętrznego lub odwrotnie. Pojemność sko­kowa określona jest zależnością:n-D2S Vs = ~4000 ~ [cm ]gdzie:D — średnica cylindra w mm, ,S — skok tłoka w mm.Poszczególne cylindry tłokowego silnika spalinowego mają z reguły jednakową pojemność skokową.Pojemność skokowa silnika (symbol Vss) — suma pojemności skoko­wych wszystkich jego cylindrów.Całkowita pojemność cylindra (symbol Vc) — suma pojemności ko­mory sprężania i pojemności skokowej cylindra. Inaczej — jest to objętość wnętrza cylindra ograniczonego ściankami głowicy i denkiem tłoka, który znajduje się w położeniu zwrotu wewnętrznego.Pojemność komory sprężania (symbol Vk) — objętość wnętrza cy­lindra ograniczona ściankami głowicy i denkiem tłoka w chwili, kiedy tłok znajduje się w położeniu zwrotu zewnętrznego.Omówione zagadnienia wraz z przyjętymi określeniami wyjaśnia i uzupełnia rysunek 1.1.Stopień sprężania (symbol e) — stosunek całkowitej pojemności cy­lindra do pojemności komory sprężania. Określany jest zależnością:Vs+VkStopień sprężania podaje się zawsze jako liczbę bezwymiarową (np. 7,2; 8,5 lub 9). Niekiedy wartość tę określa się jako stosunek spręża­nia (rys. 1,2), np. 7,2 : 1; 8,5 : 1 lub 9 : 1.Czterosuwowy obieg pracy. Wewnątrz każdego z cylindrów pracu­jącego silnika czterosuwowego tłok wykonuje kolejno cztery suwy: ssania (dolotu), sprężania, rozprężania (pracy) i wydechu (wylotu). Jednocześnie wał korbowy silnika wykonuje dwa pełne obroty. Pracę mechaniczną (użyteczną) uzyskuje się tylko w trakcie jednego suwu — rozprężania. Pozostałe trzy suwy wykonuje tłok dzięki pracy innych cylindrów silnika oraz energii kinetycznej koła zamachowego. Obieg pracy yj cylindrze obejmuje pięć procesów fizyko-chemicznych odby­wających się w niezmiennej kolejności (rys. 1.3).Proces ssania (dolotu). Tłok przesuwając się od ZZ do ZW wytwa­rza w cylindrze podciśnienie, umożliwiające zasysanie mieszanki pal­nej do cylindra przez otwarty w tym okresie zawór ssący. Wskutek nagrzewania się świeżego ładunku od resztek spalin i gorących części silnika oraz z uwagi na opory przepływu w końcowym etapie procesu ssania ciężar świeżego ładunku mieszanki palnej w cylindrze jestmniejszy niż ciężar ładunku, który mógłby się zmieścić teoretycznie. Aby zwiększyć napełnienie cylindra, wykorzystuje się ssące działanie uchodzących spalin oraz bezwładność napływającej mieszanki. Dlatego zawór ssący otwiera się nieco przed ZZ i zamyka się po ZW (rys. 1.4).Proces sprężania. Tłok przesuwa się z powrotem w kierunku ZZ, dzięki czemu zmniejsza się przestrzeń nad tłokiem. Ponieważ obazawory są wówczas zamknięte, ładunek cylindra ulega sprężeniu. Wraz z wzrostem ciśnienia w cylindrze podwyższa się temperatura ładunku, co stwarza warunki sprzyjające jego spalaniu.Proces spalania. Przed dojściem tłoka do ZZ następuje zapłon mie­szanki wskutek wyładowania iskrowego między elektrodami świecy zapłonowej. Proces spalania trwa bardzo krótko. W tym czasie tłok zbliża się do położenia skrajnego, wykonuje zwrot zewnętrzny i nieco oddala się od położenia skrajnego. Podczas spalania się mieszanki w cylindrze powstają spaliny o wysokiej temperaturze i ciśnieniu.Proces rozprężania. Ponieważ oba zawory są zamknięte, tłok pod wpływem ciśnienia gazów przesuwa się w kierunku ZW i za pośred­nictwem korbowodu przekręca wał korbowy, a rozprężające się spali­ny wykonują pracę użyteczną. W miarę oddalania się tłoka od ZZ ciśnienie i temperatura gazów maleją.Proces wydechu. Tłok wraca do ZZ, wypychając z cylindra spaliny przez otwarty w tym czasie zawór wydechowy. Aby polepszyć opróż­nienie cylindra, zawór wydechowy zamyka się później, tzn. po roz­poczęciu suwu ssania. Opory przepływu w układzie wydechowym, a zwłaszcza tłumik, powodują, że w cylindrze pozostają resztki spalin.Przebieg spalania. Zapłon w cylindrze silnika następuje początkowo w bardzo małej objętości mieszanki otaczającej elektrody świecy. Wy­wołany jest wyładowaniem iskrowym między elektrodami w momen­cie, gdy tłok zbliża się do ZZ. Czoło płomienia rozszerza się równo­miernie we wszystkich kierunkach ze stale rosnącą prędkością. Pręd­kość przesuwania się czoła płomienia zależy od takich czynników, jak: skład mieszanki, ciśnienie oraz temperatura. Ruch wirowy mieszanki w cylindrze zwiększa prędkość spalania. Oddalając się od początko­wego punktu zapłonu, prędkość posuwania się czoła płomienia wzrasta wskutek podwyższania się ciśnienia i temperatury mieszanki, osiąga­jąc wartości rzędu 20-^40 m/s.Zapłon mieszanki w silniku o zapłonie elektrycznym powinien na­stąpić przed ogrzaniem całej masy mieszanki do temperatury samo­zapłonu (500-f-550°C). Nadmiernie nagrzane części silnika mogą wy­wołać samozapłon sprężanej mieszanki. Samozapłon jest zjawiskiem szkodliwym, gdyż zakłóca lub uniemożliwia normalną pracę silnika.Podwyższenie stopnia sprężania powoduje zwiększenie mocy i spraw­ności silnika. Jednakże stopień sprężania powiększać można tylko do pewnej granicy. Nadmierne bowiem zwiększenie stopnia sprężania wywołuje zjawisko tzw. detonacji. Jest to spalanie o szczególnie gwałtownym przebiegu, przy którym prędkość rozszerzania się czoła płomienia dochodzi do 2000 m/s. Detonacja jest zjawiskiem szkodli­wym, gdyż gwałtownie wzrastające ciśnienie działa niszcząco na me­chanizm korbowy, powoduje nierównomierną pracę silnika, grzanie się głowicy oraz spadek mocy i sprawności silnika.

[Głosów:1    Średnia:4/5]

Comments

comments