Silnik czterosuwowy ;)

Silnik czterosuwowy

Silnik czterosuwowy – silnik spalinowy o spalaniu wewnętrznym wykorzystywany w samochodach, ciężarówkach, motocyklach oraz wielu innych maszynach. Nazwa odnosi się do czterech faz, które zachodzą podczas działania: wpływu powietrza lub mieszanki paliwowej, sprężenia, pracy i wydmuchu spalin. Cykl obejmuje dwa okrążenia wału korbowego na cykl pracy, inaczej mówiąc, silnik czterosuwowy to silnik, którego tłok wykonuje cztery ruchy posuwiste w jednym cyklu roboczym.

Silnik spalinowy działający na podstawie cyklu Otto został po raz pierwszy opatentowany przez Eugenio i Felice Matteucci w 1854, następnie w 1860 roku doszło do opatentowania pierwszego prototypu. Jednocześnie na pomysł silnika wpadli francuski inżynier Alphonse Beau de Rochas w 1862 i niezależnie inżynier niemiecki Nicolaus Otto w 1876 roku. Na cykl składa się adiabatyczne sprężenie, przypływ stałej ilości ciepła, adiabatyczne rozszerzenie i odrzucenie stałej wartości ciepła odbywających się w czterech suwach, albo ruchach silnika tłokowego:napływ/wprowadzenie (ssanie)ściskanie/sprężaniezapłon (praca)wydech
Przed osiągnięciem GMP w silnikach wysokoprężnych i tych z elektronicznym, bezpośrednim wtryskiem paliwa lekkiego (np. FSI koncernu VW lub GDI Mitsubishi) następuje wtrysk paliwa i zapłon samoczynny lub wymuszony iskrą. Oba zawory (ssawny i wydechowy) są zamknięte. Tłok zostaje odepchnięty z dużą siłą, gdyż we wnętrzu komory spalania po zapłonie powstaje ciśnienie o wartości do 100 barów(co czasem odpowiada sile nacisku na tłok równej 5 tonom). Takie siły muszą być przeniesione z denka tłoka przez korbowód na wał korbowy. Wymusza to ruch tłoka do DMP. Z tego jednego suwu pracy silnik musi uzyskać wystarczającą energię by zrealizować pozostałe trzy suwy. Dlatego też silniki pracują tym równiej im więcej mają cylindrów.Jeszcze zanim tłok osiągnie DMP, otwarty zostaje zawór wydechowy i wciąż jeszcze nie do końca rozprężone gazy spalinowe mogą opuścić cylinder przez układ wydechowy. Przemieszczający się w górę tłok aż do osiągnięcia GMP, gdy zawór wydechowy jest otwarty wypycha z cylindra resztę gazów, a po osiągnięciu GMP następuje tzw. "wahnięcie", czyli zamknięcie zaworu wydechowego a otwarcie zaworu ssącego i cykl rozpoczyna się od początku.

Silnik dwusuwowy..

Silnik dwusuwowy jest to

silnik spalinowy, w którym cztery fazy pracy (ssanie, sprężanie, praca i wydech) wykonywane są w ciągu dwóch suwów (od górnego do dolnego skrajnego położenia) tłoka.

Istnieją konstrukcje silników dwusuwowych zarówno o zapłonie iskrowym, jak i o zapłonie samoczynnym.

Schemat działania silnika dwusuwowego
Suw sprężania – w pierwszej fazie suwu sprężania następuje "przepłukanie" przestrzeni roboczej silnika . Wtedy to spaliny powstałe w poprzednim cyklu pracy są wytłaczane przez kanał wydechowy , jednocześnie do przestrzeni roboczej przez kanał międzykomorowy napływa mieszanka paliwowo-powietrzna zgromadzona wcześniej w przestrzeni korbowej silnika . W dalszej fazie suwu sprężania tłok. , pełniący także rolę zaworu, zamyka kanał wydechowy i międzykomorowy, odsłaniając jednocześnie kanał ssawny . W czasie sprężania mieszanki w komorze spalania, świeża porcja mieszanki paliwowej napływa przez kanał ssawny do przestrzeni korbowej silnika.

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 odsłaniany jest kanał wydechowy i spaliny zaczynają opuszczać przestrzeń roboczą. Cykl się powtarza.

Jest to przykład "klasycznego" iskrowego silnika dwusuwowego z rozrządem tłokowym. W silnikach o zapłonie iskrowym dostarczanie ładunku (mieszanki) może się odbywać przez tzw. przepustnicę obrotową (rozrząd asymetryczny, korzystniejszy od symetrycznego), zaś w silnikach o zapłonie samoczynnym często ładunek podaje turbosprężarka.
Jako że silniki dwusuwowe nie są zwykle zaopatrzone w miskę olejową, smarowanie układu korbowego musi być zapewnione przez mieszankę paliwową. W tym celu do paliwa dodaje się pewną ilość oleju. Ten uproszczony system smarowania sprawia, że w konstrukcji łożyskowania korbowodu stosuje się wyłącznie łożyska toczne.

Istnieją też silniki dwusuwowe, gdzie oleju nie dodaje się do paliwa, ale jest on tłoczony z oddzielnego zbiornika bezpośrednio do łożysk oraz na gładzie cylindrów. Układ taki komplikuje jednak silnik, a główną zaletą dwusuwu jest lekkość i prostota (brak układu rozrządu, brak układu smarowania itd.)

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 przepłukania jest niezupełne) oraz zawartość w mieszance paliwowej oleju silnikowego, który ulega spalaniu wraz z paliwem, a także nieuniknione straty mieszanki podczas przepłukania cylindra.

Silnik samochodu Syrena
Silniki dwusuwowe, aczkolwiek mają zalety, stosowane są dużo rzadziej niż czterosuwowe. Obecnie najistotniejsze są kwestie ekologiczne (kwestie zanieczyszczania środowiska i nadmierna emisja dwutlenku węgla). Benzynowe stosowano 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, 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 wysokoprężne, zasilane olejem napędowym, stosowano natomiast do napędzania bardzo dużych pojazdów, takich jak statki, lokomotywy (np. ST44), 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.

Zasada działania dwusuwowego silnika wysokoprężnego
Fakt wypierania silników dwusuwowych przez czterosuwy spowodowany jest głównie wprowadzaniem coraz bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin (obecnie w Europie obowiązuje norma Euro IV), z którymi producenci silników dwusuwowych nie są w stanie sobie poradzić. Natomiast jeśli chodzi o porównanie silników czterosuwowych i dwusuwowych pod względem właściwości technicznych to te ostatnie charakteryzują się kilkoma istotnym zaletami:
osiągają wyższą moc jednostkową, co wynika z jednego cyklu pracy na jeden obrót wału korbowego (w czterosuwie jeden cykl pracy przypada na dwa obroty wału).
odznaczają się prostotą budowy, co przekłada się na niskie koszty produkcji
są mniej podatne na uszkodzenia (np. związane z przekroczeniem maksymalnych obrotów pracy), mają mniej elementów ruchomych (czterosuwy mają skomplikowany rozrząd: wałki rozrządu/popychacze, zawory, sprężyny zaworowe itd.).
są lżejsze od czterosuwowych.

Połącznie zalet silnika dwusuwowego i silnika czterosuwowego jest możliwe dzięki zastosowaniu układu wtrysku bezpośredniego opracowanego przez współpracę firm Orbital, Siemens, Synerject. W roku 1998 firma Aprilia poraz pierwszy zaprezentowała silnik zasilany układem wtrysku bezpośredniego "Ditech". Główną zaletą tego rozwiązania jest podawanie paliwa do cylindra przy zamkniętym oknie wydechowym oraz smarowanie układu korbowego czystym olejem w mniejszej ilości. W stosunku do zwykłego silnika dwusuwowego zasilanego gaźnikiem, silnik Ditech zużywa 40-50% mniej paliwa, 60% mniej oleju, uzyskuje 15% większą moc maksymalną i utrzymuje normę emisji spalin Euro2.
Istnieją silniki dwusuwowe wyposażone w zawory wydechowe i mechanizm rozrządu. Takie silniki spotyka się w dużych silnikach kolejowych np. na lokomotywie ST44, oraz w silnikach okrętowych, gdzie występuje przepłukiwanie jednokierunkowe, znacznie korzystniejsze od np. przepłukiwania zwrotnego.
Jednakże głównym czynnikiem decydującym o zaprzestaniu w wielu firmach prac nad silnikami dwusuwowymi są zagadnienia ekologiczne. Naukowcy pracują nad nowoczesnymi silnikami dwusuwowymi, które będą mniej zanieczyszczały środowisko niż czterosuwowe i będą miały lepsze osiągi. Przykład to nowoczesny motocykl sportowy Yamaha rd350 z silnikiem dwusuwowym z osobną miską olejową o pojemności 350 ccm i mocy 75 kM.

...Ciekawostki techniczne...

Firma Apple już 10 lat temu zrezygnowała z udzielania licencji na swój system operacyjny, ale ostatnio firma Psystar ogłosiła, że będzie sprzedawać klony Mac-ów z systemem OS X bez zgody Apple’a.

Zdaniem guru od komputerów Apple, Jasona D. O’Grady’ego komputery Psystar kosztujące 399$ (550$ z preinstalowanym systemem Leopard) wydajnością przewyższają budżetową propozycję Apple’a, Maca mini, za którego trzeba zapłacić 599$.



Warunki korzystania z systemu operacyjnego Leopard wymagają, że musi on być zainstalowany na komputerach Macintosh. Należy więc spodziewać się w najbliższym czasie skierowania przez Apple sprawy do sądu. Psystar broni, wyjaśniając, że postępowanie Apple’a jest niezgodne z prawem antymonopolowym.