Przeniesienie momentu obrotowego
Silnik Woźniaka
Silnik Woźniaka (także silnik X) ? silnik spalinowy z tłokiem obrotowym o spalaniu wewnętrznym, opatentowany w roku 1992 przez polskiego konstruktora Jerzego Woźniaka1.
Budowa
Silnik Woźniaka zbudowany jest z kołowego cylindra zamkniętego z obu stron płaskimi pokrywami, wewnątrz którego osiowo wiruje tłok złożony z dwóch ruchomych względem siebie elementów. Podczas pracy jednostki tworzą się cztery komory robocze o zmiennej objętości. Przeniesienie momentu obrotowego oraz synchronizacja ruchu ramion tłoka odbywa się za pośrednictwem eliptycznych trybów, które autor dopracował wykorzystując specjalnie wykonany do tego celu program komputerowy. Cztery jednakowe tryby współpracują ze sobą w taki sposób, że odległość między ich osiami jest stała. Cała przekładnia składa się z dwóch zazębionych par obróconych wstępnie o 90°. Podczas obrotu (ruch jednostajny) jednego elementu o 90°. Ruch drugiego jest opóźniony (lub przyspieszony, zmiana co 90°). Tak więc jeśli jedna para powoduje opóźnienie dwóch naprzeciwległych ramion tłoka ? druga powoduje przyspieszenie obrotu dwóch pozostałych ramion. Prędkość kątowa wału zdawczego jest sumą prędkości kątowych ramion tłoka i odwrotnie ? przekładnia "rozbija" ruch jednostajny obrotowy na ruchy zmienne ramion tłoka. Na zewnętrznych powierzchniach przegród tłoka wynalazca zaprojektował listwy uszczelniające umieszczone w rowkach i podparte sprężyście. Wymiana ładunku odbywa się, podobnie jak w silniku Wankla, poprzez okna umieszczone w pobocznicy cylindra odpowiednio przymykane i otwierane przez wirujący tłok. Co ciekawe, podczas jednego pełnego obrotu wału silnika, w każdej z czterech komór roboczych wykonywany jest czterotaktowy cykl pracy, a więc ssanie, sprężanie, praca i wydech. Wysoka częstotliwość cykli pracy (4 na obrót) pozwala na całkowite wyeliminowanie koła zamachowego lub stosowanie kół bardzo lekkich. Ponadto przy takiej gęstości cykli pracy, silnik już przy stosunkowo niskich obrotach osiąga bardzo wysoki moment obrotowy co oznacza dla pojazdów wysoką dynamikę jazdy. Przypomnijmy, że w silnikach tłokowych suwowych z mechanizmem korbowym w pojedynczym cylindrze cykl pracy przypada raz na cztery suwy, czyli raz na dwa pełne obroty wału korbowego. U Wankla natomiast na każdy obrót wału przypada jeden cykl pracy.
Projekt silnika X ma pewne cechy wspólne ze znaną konstrukcją Felixa Wankla, której pierwszy prototyp powstał w 1960. Oba modele posiadają wirujące tłoki i różnią się od klasycznych czterosuwowych silników tłokowych tym, że zamiast tradycyjnych zaworów posiadają okna wlotowe i wylotowe umieszczone w odpowiednio usytuowanym miejscu cylindra. Brak układu korbowego oraz układu rozrządu przy dodatkowej możliwości zastosowania łożysk tocznych to elementy znacznie wpływające na wysoką sprawność silników.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_Wo%C5%BAniaka
Suw sprężania
Obieg pracy silnika dwusuwowego
Suw sprężania ? w pierwszej fazie suwu sprężania następuje płukanie przestrzeni roboczej silnika. Wtedy to spaliny powstałe w poprzednim cyklu pracy są wytłaczane przez kanał wydechowy napływającym świeżym ładunkiem.
Suw pracy ? Przed dojściem do górnego martwego położenia tłoka następuje zapłon paliwa, które gwałtownie rozprężając się powoduje ruch tłoka w dół do dolnego skrajnego położenia. W końcowej fazie tego suwu może mieć miejsce początek cyklu płukania.
Jako pompa ładująca w najprostszych silnikach benzynowych wykorzystywana jest skrzynia korbowa. Rozrząd w takich silnikach najczęściej jest przeprowadzany poprzez odsłanianie i zasłanianie przez tłok odpowiednich kanałów w cylindrze, co upraszcza konstrukcję (brak oddzielnego układu rozrządu). Przepływ ładunku przez skrzynię korbową umożliwia smarowanie silnika wtryskiem oleju do układu dolotowego (lub dodanie go do paliwa), co pozwala na rezygnację z układu smarowania i dalsze uproszczenie konstrukcji. Taki uproszczony silnik, często stosowany dawniej w motocyklach i małych samochodach, jest jednak niedoskonały (niekorzystny symetryczny rozrząd, straty energii na przepompowanie ładunku przez skrzynię korbową, spalanie oleju) i nieefektywny, co jest przyczyna złej opinii o dwusuwach w ogóle i niemal zaniknięcia silników dwusuwowych niskoprężnych. Konstrukcje zaawansowane używają mechanicznych pomp ładujących (głównie systemu Roots), rozrządu zaworowego (przepłukanie wzdłużne) i ciśnieniowych układów smarowania.
Podstawową wadą silników dwusuwowych jest duże zużycie paliwa (niższa sprawność), wysoka emisja spalin oraz głośna praca. Głównym tego powodem jest utrudniona wymiana ładunku w silniku (oczyszczenie cylindra ze spalin podczas płukania nie zawsze jest zupełne).
Do zalet silników dwusuwowych, oprócz prostszej konstrukcji, zaliczyć trzeba zdolność do pracy w dowolnej pozycji co dla silników czterosuwowych wiąże się ze znacznym skompilowaniem układu smarowania. Dlatego silniki te pozostają stale w użyciu w napędzie maszyn odwracanych w czasie pracy - pił i kos spalinowych.
Pierwszy silnik (S-15) samochodu Syrena
Silniki dwusuwowe benzynowe, aczkolwiek mają zalety, stosowane są dużo rzadziej niż czterosuwowe. Obecnie najistotniejsze są kwestie ekologiczne (kwestie zanieczyszczania środowiska i nadmierna emisja dwutlenku węgla). Stosowano je głównie tam, gdzie ważne było, aby silnik był jak najmniejszy i najprostszy. Z początku m.in. do napędu lekkich motocykli i motorowerów, później także np. kosiarek do trawy. W ostatnich czasach w krajach wysoko rozwiniętych nawet w tych zastosowaniach wypierają je silniki czterosuwowe. Pierwsze samochody Saaba wyposażone były w silniki dwusuwowe, w latach 70. XX w. używała ich do napędu małych samochodów firma Suzuki, jednak najczęściej i najdłużej, bo aż do lat 80. XX w. stosowano je w Polsce i NRD gdzie były montowane do aut osobowych: Syrena, Trabant i Wartburg.
Silniki dwusuwowe średnioprężne mogły być zasilane różnymi paliwami naftą, olejem napędowym, spirytusem, benzyną. Silniki te miały stopień sprężania od 4,5 ? 4,75, a więc niższy niż stopień sprężania silników benzynowych. Były stosowane jako silniki stacjonarne i w ciągnikach rolniczych z których najbardziej znany jest Lanz Bulldog, a w Polsce Ursus C-45.
Wysokoprężne silniki dwusuwowe, zasilane olejem napędowym, stosowano natomiast do napędzania bardzo dużych pojazdów, takich jak statki, lokomotywy (np. ST44, Class 66), czy bardzo duże samochody techniczne, np. straży pożarnej. Obecnie w krajach wysoko rozwiniętych także tu wypierane są one przez czterosuwowe silniki wysokoprężne, nadal są jednak często stosowane jako nowoczesne silniki okrętowe i stacjonarne. Największy obecnie oferowany spalinowy silnik tłokowy ? Wartsila-Sulzer RTA96-C ? jest dwusuwowym silnikiem wodzikowym z zapłonem samoczynnym.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_dwusuwowy
Historia silnika diesla
W 1893 roku Rudolf Diesel skonstruował silnik o nieco zmienionej konstrukcji i zasadzie działania, niż silniki spalinowe znane dotychczas. Przyświecającym mu celem było stworzenie maszyny jeszcze wydajniejszej, a opierającej się na ogólnej koncepcji silnika spalinowego. W roku 1893 zdobył patent na swą konstrukcję ?silnika o zapłonie samoczynnym?.
W roku 1897 Rudolf Diesel zbudował pierwszy dwucylindrowy silnik o zapłonie samoczynnym, który otrzymał nagrodę Grand Prix na wystawie w Paryżu. Silnik ten bezpośrednio z wystawy został przewieziony do Warszawy, gdzie był zastosowany do napędu prądnicy w elektrowni hotelu "BRISTOL".potrzebny przypis
Konstrukcja silnika, którą opracował R. Diesel była bardzo zawodna i trudna w eksploatacji poprzez zastosowanie wtrysku paliwa do cylindra za pomocą sprężonego powietrza. Układ wtryskowy wymagał wielostopniowej sprężarki, aby uzyskać wystarczająco wysokie ciśnienie powietrza, za pomocą którego wtryskiwana i rozpylana była dawka paliwa. Przy ówczesnej technologii materiałowej zapewnienie odpowiedniej trwałości i niezawodności sprężarki było trudne, powiększało to gabaryty i ciężar niemałego silnika, oraz zwiększało ilość części ruchomych wymagających okresowego serwisowania. Dopiero opracowanie hydraulicznego systemu wtrysku paliwa (James Mc Kechnie patent w 1910) pozwoliło na szeroki rozwój silników wysokoprężnych pracujących na oleju napędowym, ale już nie według klasycznego obiegu Diesela (stałe ciśnienie spalania), tylko według obiegu Sabathe'a (przemiana izochoryczna i przemiana izobaryczna).
Dużą rolę w rozwoju silnika odegrał inż. Prosper L?Orange zatrudniony w przedsiębiorstwie Benz & Cie, który zaprojektował w 1908 r. komorę wstępną. Pierwszy pojazd dieslowski produkcji przedsiębiorstwa MAN był jednocylindrowym gigantem o pojemności niemal 20 litrów, który przy prędkości 172 obrotów na minutę rozwijał moc 15 kW.potrzebny przypis
W 1936 roku Mercedes-Benz zastosował silnik diesla po raz pierwszy w seryjnym aucie osobowym2.
Kalendarium
1897 ? Prace rozwojowe silnika doprowadziły do uzyskania silnika o stosunkowo dobrych właściwościach eksploatacyjnych,
1900 ? polski inżynier Marian Lutosławski w warszawskim hotelu Bristol zbudował pierwszą w Polsce elektrownię zasilaną silnikiem diesla3.
1902-1910 ? Przedsiębiorstwo MAN wyprodukowało 82 stacjonarne silniki wysokoprężne DM12,
1903 ? Zastosowanie pierwszego silnika wysokoprężnego do napędu statków i początek powolnego wypierania napędu parowego,
1908 ? Uzyskanie wystarczająco precyzyjnej pompy wtryskowej oraz zastosowanie komory wstępnej,
1923 ? Pierwszy ciągnik i ciężarówka napędzana silnikiem wysokoprężnym,
1934 ? Pierwszy czołg z napędem diesla (7TP ? Polski Czołg Lekki),
1936 ? Pierwsze zastosowania w samochodach osobowych,
1937 ? Pierwsze zastosowania do napędu samolotów (Junkers)
1968 ? Zastosowanie silnika wysokoprężnego ustawionego poprzecznie przez Peugeota w modelu 204.
1986 ? Silnik wysokoprężny z wtryskiem bezpośrednim (Fiat Croma TDid) zastosowany w produkcji wielkoseryjnej samochodów osobowych,
1993 ? FIAT patentuje i wprowadza na rynek (w 1997 r.) technologię common rail,
2004 ? W krajach Europy Zachodniej udział nowo rejestrowanych samochodów z silnikiem wysokoprężnym przekracza 50%.
Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Silnik_o_zap%C5%82onie_samoczynnym