Lekcja 3 Rola, budowa i działanie poszczególnych układów silnika spalinowego (1h)

Blok III: Pojazdy stosowane
w rolnictwie
Lekcja 3: Rola, budowa i działanie
poszczególnych układów silnika
spalinowego (1 godz.)
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Kadłub silnika tworzy szkielet, który łączy
poszczególne zespoły silnika. Ze względu
na wysokie wymagania wytrzymałościowe
kadłuby silników są odlewane z żeliwa lub
ze specjalnych stopów lekkich. Górną część
kadłuba stanowi blok cylindrowy, w którym
są osadzone cylindry, a dolną - skrzynia
korbowa z wałem korbowym. Do kadłuba
od góry mocuje się głowice, od dołu zaś
mocuje się misę olejową. Między kadłubem
a głowicą znajduje się uszczelka, wykonana
z
materiału
odpornego
na
wysokie
temperatury i zmiany ciśnienia. Głowica
ogranicza od góry roboczą objętość
cylindra i jest przykręcana do kadłuba.
W silnikach z zapłonem iskrowym w głowicy
są
mocowane
świece
zapłonowe,
a w silnikach z zapłonem samoczynnym wtryskiwacze. W większości rozwiązań
w głowicy są mocowane zawory. W silnikach
chłodzonych cieczą w ściankach kadłuba
i w głowicy są rozmieszczone kanały układu
chłodzenia
Głowic
a
Kadłub
Misa olejowa
Cylindry są wykonane najczęściej w postaci wymiennych tulei wtłaczanych
do bloku. W silnikach chłodzonych cieczą płyn chłodzący bezpośrednio
otacza zewnętrzne ścianki tulei. W silnikach chłodzonych powietrzem
cylindry są osobno przykręcane do bloku. Ciepło ze ścianek jest
odprowadzane przez liczne żebra znajdujące się na zewnętrznej ściance
cylindra. Cylindry silników czterosuwowych są jednolite, natomiast cylindry
silników dwusuwowych mają w ściankach otwory kanałów: dolotowego,
wylotowego i przelotowego, które w odpowiednim momencie są zamykane
i otwierane przez tłok.
Mechanizm korbowo-tłokowy zamienia postępowo-zwrotny ruch tłoka na
obrotowy ruch wału korbowego.
Do podstawowych elementów mechanizmu zalicza się tłoki, korbowody, wał
korbowy i koło zamachowe.
Mechanizm korbowo-tłokowy:
a) współpraca pierścieni
z gładzią cylindra,
b) korbowód
z tłokiem, c) zamek
pierścienia tłokowego,
d) wał korbowy z kołem
zamachowym; 1 - tłok,
2 - korbowód, 3 - wał
korbowy, 4 - koło
zamachowe,
5 - sworzeń tłokowy,
6 - pierścienie
uszczelniające,
7 - pierścienie zgarniające
(olej), 8 - film olejowy,
9 - tuleja cylindryczna, 10 - płaszcz wodny, 11- pierścienie sprężyste,
12 - tuleja łożyskowa główki korbowodu, 13 - panewki łożyskowe stopy
korbowodu, 14 - zamek panewki, 15 - panewki czopa głównego, 16 - pierścienie
płaskie, 17 - pierścień rozpierający, 18 - pierścień sprężysty, 19 - główka
korbowodu, 20 - trzon korbowodu, 21 - śruba mocująca, 22 - stopa korbowodu,
23 - nakrętka, 24 - pokrywa stopy korbowodu, 25 - pierścienie oporowe,
26 - wieniec zębaty, 27- kołnierz, 28 - czop korbo-wodowy, 29 - ramię
wykorbienia, 30 - czop główny, 31 - koło zębate napędu wałka rozrządu
Tłok, poruszający się w tulei cylindra, przejmuje naciski gazów
spalinowych i przez sworzeń tłokowy przekazuje je na korbowód.
Dolna część korbowodu łączy się z wałem korbowym, zakończonym
kołnierzem, do którego przykręca się koło zamachowe.
Tłoki są wykonane ze stopów lekkich, a niekiedy z żeliwa. Stopy
lekkie odznaczają się dobrą przewodnością cieplną i mniej się
rozgrzewają niż żeliwo. Tłok nie powinien się nadmiernie nagrzewać,
powinien natomiast jak najszybciej oddawać ciepło ściankom
cylindra. Niska temperatura tłoka sprzyja lepszemu napełnianiu się
cylindra i umożliwia bardziej ekonomiczną pracę silnika.
Przegrzewanie się tłoka może powodować samozapłon mieszanki
paliwowej, a nawet prowadzić do uszkodzenia silnika.
Wytworzenie wysokiego ciśnienia nad tłokiem jest możliwe tyko
wtedy, gdy cylinder jest szczelny. Na obwodzie, w pobliżu denka
tłoka, są wycięte rowki pod sprężyste żeliwne pierścienie
uszczelniające. Pierścienie uszczelniające mają przekrój prostokątny
i podczas pracy silnika uszczelniają przestrzeń miedzy ściankami
tłoka a cylindra, zapobiegając przedostawaniu się gazów
spalinowych znad tłoka do skrzyni korbowej. Warunkiem szczelności
tłoka jest odpowiednie dopasowanie pierścieni w rowkach
Rozmieszczenie
pierścieni tłokowych
na tłoku
Przekroje
pierścieni
tłokowych
uszczelniających
i zgarniających
(smarujących)
Sworzeń tłokowy łączy przegubowo tłok z korbowodem. W celu
zabezpieczenia przed samoistnym wysunięciem się sworznia z tłoka
i niebezpieczeństwem uszkodzenia gładzi cylindrowej sworzeń jest osadzany
w tłoku najczęściej za pomocą pierścieni sprężystych, ale może być również
połączony na wcisk w główce korbowodu lub tłoku.
Zadaniem korbowodu jest przenoszenie sił między tłokiem a wałem podczas
kolejnych cykli pracy oraz zamiana ruchu postępowo-zwrotnego tłoka na
obrotowy ruch wału lub odwrotnie w zależności od tego, która część
w danym momencie pobiera energię. Górna część korbowodu łącząca się ze
sworzniem nazywa się główką, dolna - stopą, a łącznik - trzonem. Stopa
korbowodu w silnikach wielocylindrowych jest dzielona i obejmuje czop
korbowy wału. Wewnątrz główki i stopy korbowodu są osadzone łożyska
ślizgowe, zwane panewkami. Kanał wewnątrz trzonu służy do smarowania
sworznia tłokowego olejem doprowadzanym od wału korbowego.
Sworznie tłokowe
Korbowody
Wał korbowy pośredniczy w przekazywaniu energii między tłokiem a
kołem zamachowym oraz odwrotnie. Od wału korbowego są
napędzane również inne mechanizmy silnika, np. układ rozrządu. W
wale korbowym rozróżnia się czopy główne, za pomocą których wał
jest podparty na kadłubie silnika, czopy korbowodowe, łączące wał z
korbowodami, oraz ramiona, łączące czopy główne z czopami
korbowodowymi. Liczba wykorbień wału odpowiada liczbie cylindrów
silnika. Na czopach głównych i korbowodowych są osadzane łożyska
ślizgowe wału i korbowodowe (panewki główne i panewki
korbowodowe). Wewnątrz wału korbowego znajdują się kanały układu
smarowania, doprowadzające olej do łożysk.
1 – czopy główne,
2 – czopy korbowodowe,
3 – ramiona wału
korbowego,
4 – przeciwwagi
(przeciwciężary)
Koło zamachowe, wykonane w formie
żeliwnego lub stalowego pierścienia,
„magazynuje”
energię
kinetyczną
powstałą w wyniku rozprężania się
gazów nad tłokiem. Zgromadzona
energia zmniejsza nierównomierność
prędkości obrotowej wału korbowego,
wynikającą
ze
zmienności
sił
działających na poszczególne tłoki
silnika podczas pracy. Wewnętrzna
powierzchnia koło zamachowe jest
wykorzystywana jako powierzchnia
cierna dla umieszczonego wewnątrz
sprzęgła.
Na
obrzeżu
koła
zamachowego znajduje się wieniec
zębaty, z którym - w momencie
uruchamiania silnika - łączy się koło
zębate rozrusznika elektrycznego.
Układ rozrządu silnika jest mechanizmem sterującym wymianą gazów
w przestrzeni nad tłokiem (wlotem świeżej mieszanki paliwowopowietrznej lub czystego powietrza do cylindra i wylotem gazów
spalinowych). Działanie układu polega na otwieraniu i zamykaniu w
ściśle określonym czasie kanałów dolotowych i wylotowych silnika.
W silnikach spalinowych stosuje się dwa zasadnicze układy rozrządu:
•
zaworowy, w którym otwieranie i zamykanie kanałów odbywa
się za pomocą zaworów grzybkowych;
•
tłokowy, w którym kanały są zasłaniane i odsłaniane przez
ściankę tłoka przemieszczającego się w cylindrze.
Rozrząd zaworowy jest stosowany powszechnie w silnikach
czterosuwowych, natomiast silniki dwusuwowe są wyposażone w
rozrząd tłokowy.
W silnikach czterosuwowych w zależności od sposobu umieszczenia
zaworów i ich napędu rozróżnia się rozrząd dolnozaworowy lub
rozrząd górnozaworowy. W rozrządzie górnozaworowym kanały
i zawory są umieszczone w głowicy, natomiast silnik z rozrządem
dolnozaworowym zawory oraz kanały dolotowe i wylotowe ma
umieszczone w kadłubie. We współczesnych silnikach najczęściej jest
stosowany rozrząd górnozaworowy
Sposoby sterowania zaworami i miejsca pomiaru
luzu zaworów w silnikach z rozrządem
górnozaworowym
Wałek rozrządu w kadłubie silnika
Wałek rozrządu w głowicy
1 - śruba regulacyjna,
2 - nakrętka kontrująca,
3 - płytka wymienna,
4 - wałek krzywkowy,
5 - dźwignia zaworowa,
6 - oś dźwigni zaworowych,
7 - popychacz,
8 - trzonek popychacza,
9 - zawór (trzonek),
10 - grzybek zaworu,
11 - sprężyna zaworowa,
12 - talerzyk oporowy,
lz - luz zaworu
Wał rozrządu może być umieszczony w kadłubie lub w głowicy
silnika. Napęd na wał rozrządu jest przekazywany od wału
korbowego silnika za pośrednictwem przekładni zębatej, przekładni
łańcuchowej lub przekładni z pasem zębatym. Przełożenie
przekładni wynoszące 1:2 powoduje, że wał rozrządu obraca się
dwukrotnie wolniej niż wał korbowy.
Na wale rozrządu są umieszczone krzywki do sterowania pracą
zaworów dolotowych zaworów wylotowych. Na krzywkach są oparte
popychacze.
Podczas obrotów wału krzywki naciskają na popychacze, a te przez
trzonki popychaczy przekazują naciski na dźwignie zaworowe,
ułożyskowane na osi, zamocowanej we wsporniku na głowicy.
Jedna strona dźwigni naciska na trzonek zaworu i pokonując opór
sprężyny, powoduje jego otwarcie. Druga strona, współpracująca z
drążkiem popychacza, jest zakończona śrubą, służącą do regulacji
luzu zaworowego. Przeciwnakrętka zabezpiecza śrubę przed
samoistnym odkręceniem się i rozregulowaniem układu.
Wał rozrządu
Popychacze
Dźwignie zaworowe
Trzonki popychaczy
Zawór, sprężyna
i zamek zaworowy
Regulacja luzów zaworowych
Rzeczywisty wykres rozrządu silnika czterosuwowego
Ze względu na bezwładność mieszanki
paliwowej,
powietrza
oraz
gazów
spalinowych,
zamykanie
i
otwieranie
otworów wylotowych musi następować w
momentach odpowiadających określonym
położeniom tłoka - fazach rozrządu.
Wytworzone
wówczas
ciśnienie
lub
podciśnienie
umożliwia
dokładniejsze
oczyszczenie silnika z gazów spalinowych
i lepsze napełnienie mieszanką lub
powietrzem. Wykres kołowy na rysunku
ukazuje momenty otwierania i zamykania
zaworów silnika. Otwarcie zaworu ssącego
następuje przy ustawieniu wału na 10°
przed GMP, a zamknięcie po obróceniu się
wału o kąt 46° za DMP. Zamknięcie zaworu
wydechowego następuje po obrocie wału
o kąt 10° za GMP. Z wykresu widać, że
przez pewną fazę (kąt 20°) obrotu wału
obydwa zawory są otwarte. Dzięki temu
otrzymuje się lepsze oczyszczenie cylindra
z gazów spalinowych.
Zadaniem układu zasilania jest dostarczenie powietrza i paliwa
o odpowiednim składzie do komory spalania. Mieszanka paliwowopowietrzna może być przygotowana bezpośrednio w cylindrze
silnika lub poza silnikiem - w gaźniku.
W pierwszym przypadku powietrze jest zasysane oddzielnie do
cylindra, a paliwo wtryśnięte do sprężonego powietrza. Pracujący
silnik pobiera powietrze z otoczenia wraz z zanieczyszczeniami (pył
ziemny, kurz, cząstki roślinne), które po dostaniu się do silnika
mogą osiadać na gładzi cylindrów, powodować jej zarysowanie
i szybsze zużycie silnika. Dlatego konieczne jest jego oczyszczenie
w filtrach powietrza.
W ciągnikach i samojezdnych maszynach rolniczych filtry
powietrza często są umieszczane w dachu kabiny, jak najwyżej
ponad powierzchnią pola. W zależności od budowy i zasady
działania istnieje wiele odmian filtrów. Oczyszczanie powietrza
może
odbywać
się
przez
odwirowanie
zanieczyszczeń,
przepuszczanie przez wkład filtrujący, kąpiel olejową lub metodą
kombinowaną, jednocześnie wykorzystującą kilka sposobów.
Najczęściej są stosowane
kombinowane filtry mokre lub
kombinowane filtry suche. Do filtra
mokrego zasysane przez silnik
powietrze dostaje się przez kanał
obwodowy, zaopatrzony w siatkę
zatrzymującą większe
zanieczyszczenia (słoma, plewy).
Mijając umieszczone promieniście
blaszki kierownicy, powietrze jest
wprawiane w ruch wirowy, powodujący
osadzanie się zanieczyszczeń
pylistych po obrzeżach lejowatego
zbiornika. Ta część jest nazywana
filtrem odśrodkowym. Strumień
wstępnie oczyszczonego powietrza
kanałem środkowym dostaje się do
części dolnej wypełnionej olejem, w
którym wytrącają się
zanieczyszczenia. Odbite od
powierzchni oleju powietrze jest
kierowane przez siatkowe wkłady
filtrujące i tak oczyszczone jest
odprowadzane kanałem do silnika.
Ilość powietrza dostającego
się do cylindrów wpływa na
sprawność procesu spalania
paliwa i moc silnika.
Zwiększenie mocy silnika
uzyskuje się przez
turboładowanie. Polega ono na
wtłoczeniu pod ciśnieniem do
cylindrów zwiększonej porcji
powietrza, umożliwiającej
spalenie większej dawki paliwa.
Podstawowym urządzeniem
układu jest turbosprężarka,
wyposażona w wirnik
zakończony z jednej strony
turbiną napędową, a z drugiej
turbiną sprężającą.
Schemat doładowania silnika
zespołem turbosprężarkowym:
1 - wylot spalin do tłumika,
2 - turbina napędowa, 3 - turbina
sprężająca powietrze, 4 - dolot
powietrza z filtra, 5 - kolektor
wylotowy, 6 - kolektor dolotowy
W silnikach o zapłonie iskrowym powszechnie stosuje się układy
zasilania z wtryskiem paliwa.
Można je podzielić pod względem rodzaju i rozmieszczenia
wtryskiwaczy paliwa:
− wtrysk jednopunktowy (SPI - Single Point Injection, CPI Central Port Injection) - jeden wtryskiwacz umieszczony
w kolektorze dostarcza paliwo dla wszystkich cylindrów,
− wtrysk wielopunktowy (MPI - Multi Point Injection) - każdy
cylinder ma osobny wtryskiwacz, umieszczony w kolektorze,
przed zaworem dolotowym,
− wtrysk bezpośredni (DI - Direct Injection) - wtryskiwacz
umieszczony jest w cylindrze.
Ze względu na sterowanie wieloma wtryskiwaczami w układzie
MPI rozróżnia się rozwiązania:
− sekwencyjne (SFI - sequential fuel injection, SPFI, SEFI) każdy wtryskiwacz jest sterowany niezależnie i ma
niezależnie wyliczany moment zadziałania, czasem też dawkę
paliwa, typowo dla każdego cylindra oddzielnie
− grupowe (batched) - wtryskiwacze połączone są grupami
i
sterowane
zależnie,
układ
wylicza
dawkę
dla
„uśrednionego” cylindra czy kolektora (np. popularne starsze
układy Forda EECIV z rodzaju MPI mają tylko dwie grupy
dla silników V6 i V8, "prawą" i "lewą")
− wspólne - obecnie nieużywane, układ MPI jest sterowany
wspólnie, jak pojedynczy układ SPI, tyle że z wieloma
wtryskiwaczami.
Wtrysk paliwa w tych silnikach zapewnia lepszą kontrolę
dawkowania paliwa w porównaniu z rozwiązaniami gaźnikowymi
(dokładniejsze sterowanie wtryskiwaczami przez odpowiedni
układ sterujący, obecnie powszechnie - przez komputer
sterujący pracą silnika) i lepsze wymieszanie z powietrzem
(przez
rozpylenie
pod
znacznym
większym
ciśnieniem
i w lepszych warunkach, w porównaniu do gaźnika), co pozwala
na jego lepsze (zupełne i całkowite) spalenie przy mniejszym
współczynniku nadmiaru powietrza.
Spaliny z silnika z wtryskiem zawierają mniej tlenku węgla,
niepożądanych tlenków azotu i niedopalonych węglowodorów
w stosunku do zasilania gaźnikowego, które praktycznie wyszło
z użycia w aplikacjach silników spalinowych w samochodach.
Na następnym slajdzie przedstawiono układ wtryskowy Bosch Motronic.
Układ wtryskowy Bosch Motronic to cyfrowy - elektroniczny - system
kompleksowego sterowania silnikiem. Za pomocą mikrokomputera
steruje on zarówno wtryskiem paliwa, jak i zapłonem - w zależności od
obciążenia, prędkości obrotowej i temperatury czynnika chłodzącego.
Sygnały wejściowe nadają czujniki: przepływu powietrza dolotowego,
prędkości obrotowej silnika, położenia wału korbowego, temperatury
silnika itd. Na podstawie tych sygnałów mikrokomputer oblicza
optymalny czas trwania wtrysku paliwa i optymalny kąt wyprzedzenia
zapłonu.
W układzie Motronic każdej prędkości obrotowej silnika oraz każdemu
obciążeniu odpowiada inna wartość kąta wyprzedzenia zapłonu. W
pamięci mikrokomputera zawarta jest liczba 256 wartości kąta
wyprzedzenia zapłonu. Przy uwzględnieniu pośrednich wartości
prędkości obrotowej i obciążenia za pomocą mikrokomputera można
uzyskać 4096 wartości kąta wyprzedzenia zapłonu.
Dzięki funkcjom zapisanym w pamięci mikrokomputera układ Motronic
steruje wtryskiem paliwa w różnych stanach pracy silnika, tzn.
rozróżnia takie stany jego pracy, jak bieg jałowy, nagrzewanie,
hamowanie silnikiem, przyspieszanie oraz praca podczas obciążenia
pełnego i obciążeń częściowych. Układ Motronic zapewnia oszczędne
zużycie paliwa i pracuje prawie bezobsługowo.
Schemat układu wtryskowego
Bosch Motronic
1 - pompa paliwa, 2 - filtr paliwa,
3 - regulator ciśnienia paliwa,
4 - wtryskiwacz rozruchowy,
5 - wtryskiwacz roboczy,
6 - rozdzielacz wysokiego
napięcia, 7 - cewka zapłonowa,
8 - wyłącznik termiczno-czasowy,
9 - czujnik temperatury silnika,
10 - wieniec zębaty, 11 - czujnik
prędkości obrotowej, 12 - czujnik
położenia (znaku) odniesienia,
13 - elektroniczne urządzenie
sterujące, 14 - wyłącznik zapłonu,
15 - czujnik położenia
przepustnicy, 16 - przepływomierz
powietrza, 17 - zawór powietrza
dodatkowego
W klasycznych układach zasilania silników z zapłonem samoczynnym
paliwo jest zasysane ze zbiornika przez przeponową lub tłoczkową
pompę zasilającą i pod ciśnieniem około 0,1 MPa tłoczone do filtrów
paliwa:
wstępnego,
a
następnie
dokładnego
oczyszczania.
W niektórych silnikach pompę zasilającą poprzedza osadnik, w którym
zatrzymują się zanieczyszczenia cięższe i oleiste. Oczyszczone paliwo
trafia do pompy wtryskowej, skąd pod ciśnieniem dochodzącym do 20
MPa jest podawane do wtryskiwaczy, zamocowanych w głowicy
z ujściem do komory spalania silnika. Paliwo pochodzące z przecieków
wewnętrznych wtryskiwaczy oraz nadmiar paliwa podawanego przez
pompę zasilającą wracają przewodem przelewowym do zbiornika.
Podczas wielokrotnego transportu i przelewania dostają się do paliwa
różnorodne zanieczyszczenia, jak: cząstki piasku, pyłu, rdzy, farby
itp. Większość z nich jest niewidoczna dla ludzkiego oka. Osiadając
na bardzo dokładnie dopasowanych częściach sekcji tłoczących pompy
wtryskowej i wtryskiwaczy mogą prowadzić do ich przedwczesnego
zużycia. Dlatego konieczne jest zastosowanie filtrów paliwa, aby
oddzielić większość zanieczyszczeń mechanicznych. Zasada działania
filtra paliwa polega na stworzeniu w układzie zasilania przesączalnej
przegrody zatrzymującej zanieczyszczenia.
Zespół zasilania silnika ciągnikowego
Common Rail
Z ang. "wspólna szyna"; odmiana elektronicznie sterowanego
bezpośredniego wtrysku paliwa do komory spalania w silnikach
wysokoprężnych
W systemie tym olej napędowy jest dostarczany przez pompę
paliwa do specjalnego wysokociśnieniowego zbiornika (w pierwszej
generacji tego układu miał on formę rurki, stąd określenie "szyna",
obecnie konstruuje się zbiorniki kuliste), wspólnego dla wszystkich
wtryskiwaczy jednostki napędowej. Dzięki zastosowaniu owego
wspólnego zbiornika możliwe jest przy jednakowo wysokim ciśnieniu
wtrysku dla wszystkich elektronicznie sterowanych wtryskiwaczy
realizowanie precyzyjnego wtrysku, w tym wtrysku pilotażowego,
dzięki któremu praca jednostki napędowej jest równa, cicha i
miękka.
Dla zapewnienia biegu jałowego w silniku tego typu wystarczy
podawanie do cylindrów 4 mm3 oleju napędowego, a wtrysk pilotażowy
to obłoczek paliwa o objętości 0,5 mm3.
Producenci zdecydowanie wycofują się z najstarszego typu wtrysku
sterowanego elektronicznie, opartego na zwykłej pompie wtryskowej.
Common Rail jest najbardziej obecnie rozpowszechnionym systemem
wtrysku bezpośredniego w silnikach wysokoprężnych. Konstrukcyjną
konkurencję ma on tylko w postaci systemu pompowtryskiwaczy,
stosowanego przez Volkswagena (który już odchodzi od tego
rozwiązania).
W obu wariantach uzyskiwane jest wysokie ciśnienie wtrysku, które
konieczne jest, by wtryskiwane paliwo można było silnie rozpylić w
komorze spalania. Dzięki temu spala się ono w całości, a spaliny mają
niższą zawartość trucizn
A) zawór dolotowy,
B) komora spalania,
C) tłok,
D) cylinder,
E) korbowód,
F) wtryskiwacz paliwa,
G) przepływomierz,
H) przepustnica,
I) wlot powietrza,
J) elektroniczny sterownik,
K) regulator ciśnienia paliwa,
L) zasilanie paliwem
Common Rail
Układ zapłonowy.
Układ zapłonowy służy do przetwarzania niskiego napięcia
dostarczanego przez źródło energii elektrycznej (akumulator
lub alternatora) na wysokie napięcie oraz doprowadzenia tego
napięcia w odpowiednim czasie do świec zapłonowych w celu
wywołania iskry niezbędnej do spowodowania zapłonu mieszanki
paliwowo-powietrznej w cylindrze silnika.
Bateryjny (akumulatorowy) układ zapłonowy składa się z:
− akumulatora (w czasie rozruchu) i alternatora (w czasie
pracy silnika pojazdu), stanowiących źródło niskiego
napięcia;
− wyłącznika zapłonu;
− cewki zapłonowej 3, przetwarzającej napięcie niskie na
napięcia wysokie (z 12 V do 24 kV) niezbędne do
spowodowania przeskoku iskry między elektrodami świecy
zapłonowej;
−
−
aparatu zapłonowego, składającego się z przerywacza
w obwodzie niskiego napięcia i rozdzielacza impulsów
wysokiego napięcia na poszczególne świece. Aparat
zapłonowy zazwyczaj jest umieszczony na głowicy lub
z boku kadłuba silnika. Najczęściej jest napędzany wałkiem
rozrządu silnika. Kadłub aparatu zapłonowego w postaci
metalowej tulei stanowi obudowę pozostałych urządzeń.
Od góry jest on zakryty kopułką rozdzielacza, mocowaną
zatrzaskami sprężynowymi. Przerywacz składa się z dwóch
styków: ruchomego (młoteczka) i nieruchomego (kowadełko).
Każdy ze styków jest wykonany z trudno topliwego metalu.
Zadaniem przerywacza jest przerywanie w odpowiedniej
chwili prądu w obwodzie niskiego napięcia. Przerywacz jest
umieszczony
na
ruchomej
podstawie
metalowej;
odśrodkowego regulatora kąta wyprzedzenia zapłonu,
zmieniającego czas wystąpienia iskry wraz ze zmianą
prędkości obrotowej silnika;
podciśnieniowego regulatora kąta wyprzedzenia zapłonu
zmieniającego czas wystąpienia iskry w zależności od
stopnia obciążenia silnika;
−
−
−
kondensatora, który włączony równolegle do styków
przerywacza ogranicza iskrzenie między stykami, chroniąc
je przed utlenieniem, oraz zapobiega przyspieszonemu
zanikowi strumienia magnetycznego w cewce. Zapewnia
wzrost napięcia indukowanego w jej uzwojeniach w chwili
rozwarcia styków. Kondensator składa się z dwóch taśm
(tzw.
okładek
kondensatora)
z
folii
metalowej,
odizolowanych od siebie papierem parafinowym. Obie taśmy
zwinięte w rulon są umieszczone w metalowej osłonie;
świec zapłonowych, umieszczonych w komorze spalania.
Świeca zapłonowa składa się ze stalowego korpusu
i ceramicznego izolatora, wewnątrz którego znajduje się
stalowy rdzeń stanowiący elektrodę środkową. Naprzeciwko
niej, w odległości 0,4-0,5 mm jest umieszczona elektroda
boczna. Między elektrodami przeskakuje iskra elektryczna
inicjująca
zapłon
mieszanki
paliwowo-powietrznej
w cylindrze silnika;
przewodów niskiego i wysokiego napięcia oraz układu
przeciwzakłóceniowego.
Schemat bateryjnego układu zapłonowego
W nowoczesnych pojazdach przerywacz mechaniczny (młoteczek
i kowadełko) sterujące przepływem prądu i wzbudzaniem prądu
wysokiego napięcia w cewce zapłonowej zastąpiono elementami
elektronicznymi (dioda, tyrystor), tworząc elektroniczny układ
zapłonowy, który charakteryzuje się dużą niezawodnością
i trwałością działania.
Obsługa układu zapłonowego polega na ustawieniu kąta
wyprzedzenia zapłonu oraz regulacji przerw między stykami
przerywacza i elektrodami świec zapłonowych. Ważną
czynnością jest zachowanie sprawności działania akumulatora,
które sprowadza się do utrzymywania poziomu elektrolitu,
czystości biegunów i prawidłowego przechowywania w dłuższych
okresach przerw jego eksploatacji.
Układy chłodzenia
W zależności od rodzaju czynnika odbierającego ciepło rozróżnia
się układy chłodzenia powietrzem i cieczą.
Silnik chłodzony powietrzem:
1 - wentylator, 2 -filtr
powietrza, 3 - gaźnik, 4 termostat, 5 - cylinder z
zewnętrznym użebrowaniem,
6 - misa olejowa, 7 - osłony
kierujące
Silnik chłodzony cieczą
Podczas pracy silnika ciecz, ogrzewając się od ścianek cylindra
i głowicy, unosi się. W przewodzie odprowadzającym znajduje się
termostat połączony z zaworami: otwierającym przepływ cieczy
przez chłodnicę i otwierającym dopływ cieczy do pompy.
Termostat mieszkowy jest wykonany z cienkiej blachy mosiężnej w
formie falistego mieszka. Wewnątrz mieszka znajduje się eter lub
mieszanina wody z alkoholem, W początkowym okresie pracy
silnika, gdy ciecz chłodząca jest zimna, znajdująca się w mieszku
substancja jest skroplona, mieszek skurczony, a górny zawór
termostatu zamknięty. Otwarty jest natomiast zawór dolny,
kierujący ciecz do pompy wody, która tłoczy ją do bloku
cylindrowego. Taki obieg cieczy (blok cylindrowy – głowica –
termostat - pompa wody) trwa do momentu otwarcia górnego
zaworu. Pod wpływem ciepła od rozgrzewającej się od silnika
cieczy chłodzącej substancja w mieszku zaczyna parować. Gdy
temperatura cieczy chłodzącej osiągnie temperaturę około 80° C,
ciśnienie wewnątrz mieszka spowoduje jego wydłużenie i otworzy
się zawór kierujący przepływ cieczy przez chłodnicę.
Obsługa układu chłodzenia
Obsługa układu chłodzenia cieczą polega na kontrolowaniu poziomu
i ewentualnym uzupełnianiu płynu chłodniczego. Poziom płynu
w chłodnicy powinien zakrywać kanały rdzenia. Jeżeli układ jest
wyposażony w zbiorniczek wyrównawczy, to poziom płynu powinien
znajdować się między kreskami oznaczającymi górny i dolny
dopuszczalny poziom płynu w układzie. Szczególną uwagę należy
zwrócić na jakość płynu stosowanego do chłodzenia silnika.
Wlewana do chłodnicy woda powinna być destylowana, aby
w kanałach chłodniczych nie tworzył się osad zmniejszający
intensywność przepływu wody w układzie. W okresie zimowym
należy koniecznie stosować płyny niezamarzające. Instrukcje
obsługi silników zawierają stosowne informacje dotyczące cieczy
chłodzących zalecanych przez producenta silnika.
Układy olejenia.
Do zadań układu olejenia należy:
1. Zmniejszenie oporów tarcia współpracujących powierzchni.
2. Odprowadzenie ciepła wytwarzanego podczas tarcia.
3. Oczyszczenie trących powierzchni i odprowadzenie
zanieczyszczeń do filtrów.
4. Uszczelnienie współpracujących powierzchni.
5. Zabezpieczenie powierzchni przed korozją.
6. Tłumienie drgań i hałasu pracujących części.
W silnikach spotyka się mieszankowy i ciśnieniowy system
doprowadzenia oleju do par ciernych.
Mieszankowy system olejenia stosuje się w silnikach dwusuwowych,
do których olej jest doprowadzany w postaci mieszanki z paliwem.
Podczas przepływu rozpylonej mieszanki paliwowo-powietrznej przez
skrzynię korbową cząstki oleju osadzają się na ściankach elementów
silnika (gładź tulei cylindrowych, łożyska wału korbowego, sworznie
tłokowe).
Ciśnieniowy system doprowadzenia oleju do par ciernych.
Filtry oleju
Obsługa układu smarowania dzieli się na codzienną i okresową.
W ramach obsługi codziennej należy sprawdzać poziom oleju
w misce olejowej.
Poziom oleju, mierzony wskaźnikiem prętowym przy nie pracującym
silniku, powinien utrzymywać się między dolnym a górnym znakiem
określającym odpowiednio najniższy i najwyższy dopuszczalny poziom
oleju w misce. Jednocześnie podczas pracy należy kontrolować
ciśnienie oleju, wskazywane lampką kontrolną lub na manometrze.
Obsługa okresowa wiąże się z wymianą oleju i czyszczeniem lub
wymianą filtrów. W silnikach ciągnikowych czynności te wykonuje się
po przepracowaniu odpowiedniej liczby motogodzin, podanej w
instrukcji obsługi, natomiast w silnikach samochodów - zazwyczaj
po przejechaniu przez przejazd określonej liczby kilometrów. Jeżeli
nie stosuje się oleju wielosezonowego, to do obsługi okresowej
należy również wymiana oleju z letniego na zimowy i odwrotnie.
Wybierając olej, należy ściśle przestrzegać zaleceń producenta
silnika i nie mieszać różnych gatunków olejów, gdyż może to
spowodować wytrącenie się zawartych w oleju związków chemicznych
i uszkodzenie silnika