silniki1.doc

29. Budowa i zasada działania gaźnikowego ukl. Zasilania tłokowego silnika spalinowego

Układ zasilania silnika gaźnikowego. Typowy układ zasilania silnika gaźnikowego (rys. 15.1) składa się z urządzeń:

.doprowadzenia paliwa (zbiornik paliwa 10, filtr paliwa 8, odstojnik paliwa 7, pompa zasilająca 6);

.doprowadzenia powietrza (filtr powietrza 2);

.przygotowania mieszanki paliwowo-powietrznej (zadanie to spełnia gaźnik 3); doprowadzenia mieszanki paliwowo-powietrznej do cylindrów silnika (przewody dolotowe 4);

.usuwania gazów spalinowych (przewody wylotowe 5, tłumik wylotu 9). Paliwo, ze zbiornika 10 jest dostarczane za pomocą pompy zasilającej 6 przez filtr paliwa 8, odstojnik 7 do gaźnika 3. Powietrze jest doprowadzone do gaźnika przez filtr powietrza 2. Wytworzona w gaźniku mieszanka paliwowo-powietrzna przewodami dolotowymi 4 jest doprowadzana do poszczególnych cylindrów silnika. Spaliny są usuwane do atmosfery przewodem wylotowym 4 przez tłumik 9. Do kontroli ilości paliwa w zbiorniku służy wskaźnik poziomu paliwa 1.

Cechą charakterystyczną gaźnikowych układów zasilania jest dostarczanie do cylindrów silnika mieszaniny paliwa i powietrza o odpowiednim składzie. Aby uzyskać optymalne osiągi silnika i jego równomierny bieg oraz aby uniknąć przegrzewania cylindrów, do poszczególnych cylindrów silnika muszą dopływać identyczne ilości mieszanki o jednakowym składzie.

Ilość mieszanki doprowadzanej do silnika reguluje się dławieniem jej przepływu za pomocą przepustnicy gaźnika.

31. Narysowac i opisac charakterystyke gaznika sam.

Zależność składu mieszanki od warunków pracy silnika nazwano charak- terystyką gaźnikowego układu zasilania (rys. 15.2). Krzywa 2 przedstawia po- żądany przebieg zmian współczynnika). w zależności od obciążenia silnika, a krzywa J -zmiany współczynnika). również w funkcji obciążenia silnika, lecz w przypadku zastosowania gaźnika elementarnego. Jak widać z przebiegu krzywej 2, w zakresie najmniej szych prędkości obrotowych silnika należy stosować mieszankę stosunkowo bogatą. Ułatwia to rozruch oraz zapewnia spokojną pracę silnika. W miarę wzrostu prędkości obrotowej silnika mieszanka powinna być coraz uboższa, tak aby w zakresie najczęściej stosowanych prędkości obrotowych (odcinek A-B) współczynnik nadmiaru powietrza był największy (oszczędność paliwa). Przy dalszym wzroście prędkości obrotowej (od punktu C) mieszanka powinna być znów coraz bogatsza, aby umożliwić silnikowi uzyskanie dużej mocy.

32. Omowic budowe i zasade dzialania urządzeń stanowiących dodatkowe wyposażenie gaznika sam.

Urządzenie rozruchowe. Podczas uruchamiania zimnego silnika prędkość obrotowa wału korbowego jest nieduża, a zatem podciśnienie w gardzieli dyszy powietrznej jest małe i z rozpylaczy wypływa niedostateczna ilość paliwa, a jego rozpylanie jest niezadowalające.

Aby ułatwić rozruch zimnego silnika, trzeba odpowiednio wzbogacić mieszankę. W tvm celu u wlotu powietrza do gaźnika umieszcza się dodatkową przepustnicę. którą należy przymknąć przed uruchomieniem silnika. W ten sposób zwiększa się podciśnienie w sąsiedztwie rozpylacza głównego, dzięki czemu uzyskuje się mieszankę znacznie bogatszą niż przy normalnej pracy silnika.

Urządzenie biegu jałowego. W czasie przymykania przepustnic obrotowa silnika maleje, a jednocześnie zmniejsza się ilośc zasysanego (i prędkość jego przepływu. Wskutek tego podciśnienie w gardzieli coraz bardziej maleje i ilośc wytryskującego z rozpylaczy paliwa jest niedostateczna. staje się coraz uboższa i gdyby gaźnik nie miał dodatkowego urządzenia  wzbogacającego mieszankę przy małych prędkościach obrotowych, praca silnika na biegu jałowym byłaby niemożliwa. Urzadzenie to zapewnia utrzymanie właściwego skaladu mieszanki na biegu jalowym.

Pompa przyspieszają. Przy nagłym otwarciu przepustnicy przyrost prędkości wypływu paliwa z rozpylaczy jest (wskutek bezwładności paliwa) nie-, dostateczny, co powoduje chwilowe zubożenie mieszanki i zmniejszenie mocy silnika. W celu zapobieżenia temu zjawisku nowoczesny gaźnik jest wyposażony w pompę przyspieszającą, uruchamianą mechanicznie lub pneumatycznie.

33. Omowic budowe i zasade dzialania ukl zasilania tlokowych silnikow spalinowych spalinowych zaplonie samoczynnym.

Każdy silnik z zapłonem samoczynnym jest wyposażony w instalację złożoną z określonych zespołów i elementów tworzących układ zasilania.

W skład typowej instalacji paliwowej silnika z zapłonem samoczynnym (rys. 16.1.) wchodzą: pompa wtryskowa 4, wtryskiwacze 5, regulator prędkości obrotowej 7, pompa zasilająca 1, filtr paliwa 3, zbiornik paliwa 2 oraz przewody

wysokiego i niskiego ciśnienia. Pompa zasilająca 1 zasysa paliwo ze zbiornika 2 i tłoczy je do filtru 3, a następnie do pompy wtryskowej 4. Pompa wtryskowa tłoczy odmierzoną dawkę paliwa przewodami wysokiego ciśnienia do wtryskiwaczy 5. Nadmiar paliwa z filtru, pompy wtryskowej i wtryskiwaczy spływa do zbiornika przewodami przelewowymi 6.

W silnikach jednocylindrowych jest stosowany prostszy układ zasilania (rys. 16.2). Pompa wtryskowa najczęściej jest w tym przypadku napędzana przez krzywkę wału rozrządu i nie ma regulatora prędkości obrotowej. Regulator stanowi wtedy część składową silnika i jest połączony z listwą regulacyjną pompy za pośrednictwem układu dźwigni.

34. Narysowac i omowic strukture strugi paliwa wtryskiwanego do cylindra silnika

Strumień paliwa wytryskiwany z dużą prędkością (150 -:- 200 m/s) z dyszy rozpylacza ulega rozdrobnieniu przybierając kształt stożka (rys. 7.2). Opór powietrza sprawia, że powierzchnia czołowa tego strumienia ma kształt półkulisty. Na kształt rozpylonego strumienia paliwa oraz na jego zasięg wpływają przede wszystkim: konstrukcja rozpylacza, prędkość wypływu paliwa z dyszy rozpylacza, ciśnienie powietrza w cylindrze i lepkość paliwa. Jakość rozpylenia paliwa ocenia się na podstawie dokładności i jednorodności rozpylenia. Dokładność rozpylenia paliwa określa średnia średnica jego cząstek, jednorodność zaś rozpylenia -liczba cząstek o jednakowej średnicy. Wymagania dotyczące jakości rozpylenia paliwa są większe dla silników szybkoobrotowych oraz silników o dużym stopniu obciążenia. Równomierne rozprowadzenie paliwa w powietrzu znajdującym się w komorze spalania uzyskuje się głównie w drodze wytworzenia silnego zawirowania powietrza w czasie wtrysku paliwa.

35. Omowic rodzaje komor spalania stosowanych w tlokowych silnikach spalinowych spalinowych zaplonie samoczynnym.

Przebieg spalania w silniku z zapłonem samoczynnym, jego osiągi oraz obciążenie zależą w dużym stopniu od rozwiązania konstrukcyjnego komory spalania.

Komora spalania silnika z zapłonem samoczynnym musi zapewniać: dobre wymieszanie paliwa z powietrzem, zapewniające spalanie paliwa przy możliwie małym współczynniku A;

-skrócenie do minimum okresu zwłoki zapłonu w celu ograniczenia ciśnienia szczytowego;

-wysokie średnie ciśnienie indykowane;

-miękką pracę silnika;

-wysoką sprawność indykowaną;

-małą wrażliwość silnika na liczbę cetanową paliwa;

-łatwy rozruch zimnego silnika.

W silnikach z zapłonem samoczynnym rozróżniamy komory spalania. nie dzielone oraz. dzielone. Zarówno jedne, jak i drugie mają wiele odmian.. Niektóre z tych odmian stanowią rozwiązania pośrednie, nie dające się zakwalifikować do żadnej z wymienionych grup. Wybór najwłaściwszej komory spalania jest zadaniem trudnym, gdyż każda z nich ma swoje zalety i wady.

36. Budowa i zasada zalania cel stosowania korektorow i regulatorow we wtryskowych układach zasilania.

Rodzaje regulatorów. Zależnie od przeznaczenia silników spalinowych wyposaża się je w różnego rodzaju regulatory prędkości obrotowej.

Pod względem sposobu oddziaływania na pracę silnika rozróżniamy regulatory:

-jednozakresowe, -dwuzakresowe,

-wielozakresowe (nastawne).

Do regulacji prędkości obrotowej silników są stosowane regulatory bezpośredniego lub pośredniego działania.

Regulator bezpośredniego działania jest połączony wprost lub za pośrednictwem układu sprzęgającego z listwą zębatą pompy wtryskowej. Energia regulatora musi być większa od pracy przesuwania listwy zębatej.

.Regulator pośredniego działania jest stosowany wówczas, gdy praca przestawiania mechanizmu sterowania silnika jest zbyt duża i zespół sterujący nie może jej sam wykonać. Stosuje się wtedy regulatory z siłownikami (serwomotorami): regulator steruje zaworami siłownika, który z kolei steruje układem zasilania. Zależnie od konstrukcji siłownika wykorzystuje się do tego celu ciśnienie oleju z układu olejenia silnika, ciśnienie powietrza z układu rozruchowego silnika lub ciśnienie płynu z układu hamulcowego pojazdu. Siłownik odgrywa tu podobną rolę jak mechanizm wspomagający w układzie kierowniczym lub hamulcowym pojazdu. Źródłem impulsów regulacyjnych jest najczęściej regulator odśrodkowy.

Regulatory prędkości obrotowej silnika połączone bezpośrednio lub pośrednio z przepustnicą gaźnika albo z listwą zębatą pompy wtryskowej sterują ilością doprowadzanego do cylindra paliwa. Muszą więc one dysponować tzw. siłą nastawczą, która umożliwia pokonywanie oporów mechanizmu sterującego układem zasilania silnika.

W zależności od źródła siły nastawczej rozróżniamy:

.Regulatory odśrodkowe (mechaniczne), działające na zasadzie siły odśrodkowej wirujących ciężarków.

.Regulatory pneumatyczne (podciśnieniowe), wykorzystujące zmiany podciś- nienia w rurze dolotowej silnika.

.Regulatory hydrauliczne, wykorzystujące zmiany ciśnienia oleju w układzie olejenia. Czasem są stosowane niezależne hydrauliczne układy sterowania o obiegu zamkniętym.

.Regulatory elektryczne, napędzane specjalnymi prądnicami, których napięcie zależy od prędkości obrotowej silnika.

.Regulatory złożone, stanowiące połączenie dwóch spośród wymienionych wyżej typów regulatorów. Regulatory takie są stosowane w silnikach, w których szczególnie istotna jest dokładna regulacja. Najczęściej spotyka się regulatory hydrauliczno-odśrodkowe lub podciśnieniowo-odśrodkowe. Są to przeważnie dwa niezależne mechanizmy sterujące.

38.Charakterystyki prędkościowe tlokowych silnikow spalinowych spalinowych sposób ich wyznaczania

Charakterystyki prędkościowe przedstawiają zaleznosc pod- stawowych lub pomocniczych parametrów pracy silnika od prędkości obrotowej n silnika. Do tej grupy należą np. charakterystyki przedstawiające zmiany: mocy użytecznej Ne, momentu obrotowego Mo, średniego ciśnienia użytecznego Pe, godzinowego zużycia paliwa Ge oraz jednostkowego zużycia paliwa ge w zależności od zmian prędkości obrotowej silnika. Charakterystyki prędkościowe mają szerokie zastosowanie do określania najistotniejszych parametrów pracy silnika. Są one szczególnie przydatne do oceny silników pracujących ze zmiennymi prędkościami obrotowymi, np. silników samochodowych, motocyklowych, lotniczych.

W zależności od sposobu regulacji urządzeń zasilających silnika i warunków jego pracy rozróżniamy następujące charakterystyki prędkościowe: zewnętrzną (pełnej mocy), granicy dymienia, eksploatacyjną, mocy częściowych, regulatorową.

39. Cel i sposób wyznaczania obciążeniowych charakterystyk tlokowych silnikow spalinowych

Charakterystyki sporządzane w funkcji obciążenia służą głównie do oceny silników, które cechuje stałość prędkości obrotowej lub zmienność tej prędkości w wąskim zakresie.

Charakterystyka obciążeniowa przedstawia zależność godzinowego oraz jednostkowego zużycia paliwa od momentu obrotowego silnika i średniego ciśnienia użytecznego lub jego mocy użytecznej przy stałej prędkości obrotowej.

Zależnie od potrzeby charakterystyki obciążeniowe są uzupełniane innymi krzywymi, przedstawiającymi zależność sprawności mechanicznej, temperatury spalin, najwyższego ciśnienia spalania itd. od obciążenia silnika. Charakterystyki obciążeniowe silników spalinowych sporządza się dla szeregu wartości prędkości obrotowych, obejmujących cały zakres pracy silnika. Zazwyczaj obiera się 10 -:- 12 punktów pomiarowych, zagęszczając je w pobliżu maksymalnego obciążenia.

silnik ZI

silnik ZS.

40. Sposób sporządzania charakterystyki uniwersalnej tłokowego silnika spalinowego.

Charakterystykę ogólną (rys. 5.14) sporządza się w układzie współrzędnych Mo -n (lub Pe -n), na podstawie kompletu charakterystyk obciążeniowych. Charakterystyka ta jest bardzo podobna do charakterystyki prędkościowej. Zasadnicza różnica polega na naniesieniu na wykres charakterystyki hiperbol stałych mocy (N e = const) oraz warstwic stałego jednostkowego zużycia paliwa (ge = const).

Za pomocą charakterystyki ogólnej można określić jednostkowe zużycie paliwa dla dowolnych warunków pracy silnika. Charakterystyka taka jest szczególnie przydatna w obliczeniach trakcyjnych, w których za podstawę przyjmuje się moment obrotowy silnika lub jego średnie ciśnienie użyteczne. Charakterystyka ogólna umożliwia ponadto porównywanie różnych silników pod względem ich ekonomiczności. Im większą powierzchnię wykresu obejmują krzywe przedstawiające małe jednostkowe zużycie paliwa, tym mniej paliwa zużywa silnik w warunkach eksploatacyjnych.

41. Charakterystyki regulacyjne i regulatorowe tłokowych silnikow spalinowych.

Przy ustalaniu właściwej regulacji urządzeń zasilających w silnikach szczególnie pomocne są charakterystyki regulacyjne. Charakterystyka regulacyjna jest to wykreślnie przedstawiona zależność wybranego parametru pracy silnika (najczęściej mocy użytecznej oraz jednostkowego zużycia paliwa) od danego czynnika regulowanego i wpływającego na jego pracę. Takim parametrem regulowanym w silnikach gaźnikowych może być np. skład mieszanki palnej lub kąt wyprzedzenia zapłonu, a w przypadku silników z zapłonem samoczynnym -np. kąt wyprzedzenia wtrysku. Charakterystyki takie umożliwiają ocenę pracy silnika w takim zakresie, który wykracza poza warunki normalnego użytkowania. Charakterystyki regulacyjne sporządza się najczęściej podczas badania prototypu w celu ustalenia właściwej dla danego silnika regulacji. W zależności od parametrów regulowanych rozróżnia się charakterystyki regulacyjne:

.Składu mieszanki palnej,

.kąta wyprzedzenia zapłonu,

.kąta wyprzedzenia wtrysku, .rozrządu.

Charakterystyka regulacyjna składu mieszanki palnej dla silnika ZI

43. Omówić budowę i zasadę działania silnikow turbinowych stosowanych do napędu pojazdów samochodowych.

Wynikiem poszukiwań jednostek napędowych dużej mocy było zastosowa- nie w lotnictwie turbinowych silników spalinowych (tzn. silników turbospalino- wych). W silnikach takich spalanie paliwa odbywa się w komorach, a uzyskana energia cieplna zostaje zużyta do napędu turbiny lub zespołu turbin. Turbiny te z kolei napędzają sprężarkę silnika, a za pośrednictwem przekładni (reduktora) -śmigło samolotu lub wirnik nośny i śmigło ogonowe śmigłowca.

W lotnictwie stosuje się zarówno silniki turbinowe jednowałowe (jednowir- nikowe), jak i wielowałowe (przeważnie dwu wałowe -dwuwirnikowe).

.W silnikach jednowirnikowych turbina znajduje się na wspólnym wale ze sprężarką. Część mocy wytwarzanej w turbinie jest wykorzystywana do napędu sprężarki, pozostała część stanowi moc użyteczną.

.W silnikach dwuwirnikowych są dwie nie związane ze sobą turbiny. Jedna z nich napędza tylko sprężarkę (turbina sprężarkowa), a druga oddaje moc na zewnątrz (turbina napędowa).

Silniki turbinowe, zarówno jedno- jak i dwuwirnikowe, mogą być wyposa- żone w turbiny osiowe lub odśrodkowe, jednostopniowe lub wielostopniowe. Do napędu samolotów najczęściej stosuje się silniki dwuwałowe ze sprężarka- mi osiowymi. Silniki turbospalinowe mogą być ponadto budowane bez wy- mienników lub z wymiennikami ciepła. Wymienniki ciepła są stosowane tylko w silnikach pojazdów samochodowych.

Prędkość obrotowa silników turbinowych wynosi 30000 -;.- 60 000 obr/min. Są to silniki wysokoobrotowe, a ich moc wynosi 30-;.-735 kW.

45. Omówić budowę i zasadę działania samochodowych silnikow spalinowych spalinowych tłokami wirującymi (WANKLA).

W silniku spalinowym Wankla główny element roboczy -tłok -wykonuje ruch obrotowy, podobnie jak w turbinowym silniku spalinowym wirnik turbiny. Jednak zasady działania tych silników są różne. W turbinowych silnikach spalinowych energia kinetyczna rozprężających się gazów działając na łopatki wprawia w ruch obrotowy wirnik silnika. Zasada działania silnika Wankla jest natomiast taka jak tradycyjnego silnika czterosuwowego. Cykl pracy silnika

spalinowego Wankla obejmuje następujące procesy: .napełnianie komory roboczej świeżym ładunkiem; .sprężanie ładunku;

.rozprężanie gazów spalinowych powstałych w komorze roboczej w wyniku spalania sprężonego ładunku;

.usuwanie spalin z komory roboczej.

Ponieważ tłok w silniku Wankla nie wykonuje ruchu postępowo-zwrotnego, poszczególne fazy cyklu pracy nie nazywają się tu suwami, lecz taktami. W silniku Wankla wymienione wyżej procesy zamykają się w czterech taktach: do- lotu, sprężania, rozprężania (pracy) i wylotu. Wirujący element silnika Wankla ma kształt trójkąta o krzywoliniowych bokach. Przejmuje on naciski gazów i dlatego, przez analogię z silnikami suwowymi, nazywany jest tłokiem. Tłok tego silnika porusza się w zamkniętej obudowie stanowiącej kadłub silnika, nazywanej (również przez analogię) cylindrem. Cylinder ma kształt niskiego walca o podstawie niekołowej prostopadłej do osi. Zarys podstawy cylindra stanowi krzywa zwana trochoidą.

Tłok jest osadzony na mimośrodzie wału silnika. Dzięki temu podczas pracy silnika środek tłoka porusza się po kole o promieniu równym promieniowi mimośrodu. Jednocześnie tłok silnika obraca się dookoła swej osi w tym samym kierunku co wał, lecz z prędkością kątową trzykrotnie mniejszą. Przełożenie takie zapewnia przekładnia zębata, której jeden element stanowi wewnętrzny wieniec zębaty tłoka, a drugi zewnętrzny wieniec zębaty mimośrodowego wału silnika (rys. 23.1). Za pomocą tej przekładni tłok napędza wał silnika.