Samochód -prezentacja
advertisement
Środki Transportu-Samochód. Co to jest samochód? SAMOCHÓD, pojazd mechaniczny bezszynowy na 3, 4 lub więcej kołach, przeznaczony do przewozu po drogach osób (samochód osobowy, autobus), ładunków (samochód ciężarowy) lub specjalnych urządzeń (samochody specjalne, np. pożarnicze, do wywozu śmieci). Samochód jest zbudowany z podwozia i nadwozia; w skład podwozia wchodzi silnik (zwykle silnik spalinowy tłokowy, czasami silnik wysokoprężny-Diesla nawet silnik elektryczny), układy: napędowy, kierowniczy, hamulcowy oraz jezdny (złożony z kół i zawieszenia). Rama podwozia (do której jest mocowane nadwozie samochodu) lub nadwozie samonośne samochodu są oparte na zawieszeniu pojazdu, bezpieczeństwo jazdy zwiększają pasy bezpieczeństwa, poduszki powietrzne oraz elektroniczne układy kontroli i sterowania (na przykład ABS, CBS, CCS). Coraz częściej wprowadza się elektroniczne sterowanie wtryskiem paliwa. W celu ochrony środowiska stosuje się w samochodach specjalne filtry i katalizatory spalin (* dopalacz). Około roku 1770 Francuz N.J.Cugnot zbudował pierwsze samobieżne pojazdy o napędzie parowym; w roku 1895 C.F.Benz zbudował samochód z silnikiem benzynowym. W 1995 roczna produkcja samochodów osobowych na świecie wynosiła ponad 35 mln sztuk (najwięksi producenci: USA i Japonia). Do czego samochód jest nam potrzebny? Samochód jako środek transportu jest użyteczny w wielu dziedzinach. Wykorzystujemy go do przemieszczania się z jednego punktu do drugiego, transportu towarów itp. Gdyby nie samochody wiele spraw nie zrealizowano by na czas np.: transport organów do przeszczepu. Poza tym koszta jednostkowe przewozu samochodem a np. samolotem różnią się bardzo ilością pieniędzy potrzebnych do transportu danego ładunku. Niestety samochody są najbardziej zanieczyszczającymi pojazdami na świecie. Poniższa tabela przedstawia wartości obliczone dla przewiezienia 1 mld. ton ładunku na dystansie 1 km. Za pomocą ciężarówek i kolei. Emisja CO2 Emisja NO3 Emosja węglowodorów Sadza Ranni i zabici w wypadkach Ciężarówka 0,22 kg. 3,60 g. 0,81 g. 0,23 g. 248 Kolej 0,05 kg 0,22 g. 0,05 g. 0,03 g. 10 Jak samochody się „dzielą”? Samochody dzielimy na: 1.Osobowe 2. Ciężarowe Co to są silniki? Silnik spalinowy. Jest to silnik cieplny, w którym czynnikiem roboczym są gazy spalinowe powstałe ze spalania mieszanki paliwowo-powietrznej wewnątrz silnika; tłokowy, turbinowy (turbina cieplna spalinowa) lub odrzutowy. Silnik elektryczny. Jest to silnik który jako źródło paliwa prąd elektryczny. Niestety dzisiejsze samochody nie są wstanie długo jeździć na akumulatorach, ze względu na brak odpowiedniej pojemności tychże. Aczkolwiek tam gdzie samochody z silnikami spalinowymi nie byłyby dobrze widziane znalazły miejsce auta z silnikami elektrycznymi. Silnik hybrydowy. Jest to silnik wykorzystujący możliwości połączenia dwóch różnych typów silników np.: silnik spalinowy z silnikiem elektrycznym itp. Acz nie do końca w tych silnikach wykorzystuje się również inne typy źródeł zasilania auta. Jaki podział silników występuje? 1. Silnik spalinowy. Silnik cieplny o spalaniu wewn.., w którym ruch tłoka jest wywołany ciśnieniem spalin powstających przez spalanie mieszanki palnej (paliwowo-powietrznej) wewnątrz cylindra silnika; powszechnie są stosowane silniki spalinowe tłokowe o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka (suwowe), zw. krócej silnikami spalinowymi tłokowymi, znacznie rzadziej o tłoku obracającym się. W silnikach suwowych tłok uszczelniony pierścieniami tłokowymi zamyka cylinder silnika; posuwisto-zwrotny ruch tłoka jest zmieniany przez mechanizm korbowy na ruch obrotowy wału korbowego; dopływ mieszanki (lub powietrza) do cylindrów silnika oraz usuwanie z nich spalin reguluje mechanizm rozrządu. W silnikach spalinowych tłokowych czterosuwowych (czterosuwach) obieg pracy odbywa się w 4 kolejnych suwach tłoka, co odpowiada 2 obrotom wału korbowego; w silnikach dwusuwowych (dwusuwach) obieg pracy odbywa się w 2 kolejnych suwach tłoka, co odpowiada 1 obrotowi wału korbowego; silniki dwusuwowe w porównaniu z czterosuwowymi mają mniej skomplikowaną konstrukcję, są łatwiejsze do obsługi i naprawy, tańsze, ale ich wadami sš na ogół większe zużycie paliwa i zanieczyszczanie powietrza. Silniki dwusuwowe pozwalają uzyskać wyższą moc i moment obrotowy w stosunku do silników czterosuwowych o tej samej pojemności skokowej; najnowsze generacje silników dwusuwowych odznaczają się także niską toksycznością spalin; w nowocz. silnikach tłokowych dwusuwowych stosuje się m.in. szczelinowe zawory jednokierunkowe w kanałach wlotowych i zawory obrotowe w wylotowych, automatyczne smarowanie i sterowanie zasilaniem oraz dopalacze katalityczne. Powstaje nowa generacja silników dwusuwowych o bezpośrednim wtrysku paliwa (wspomaganym pneumatycznie) do cylindra, co umożliwia usunięcie większości wad silników dwusuwowych konwencjonalnych. Zależnie od sposobu zapłonu mieszanki rozróżnia się silniki o zapłonie iskrowym (tzw. niskoprężne; zapłon następuje od iskry elektr. między elektrodami świecy zapłonowej) i silniki o zapłonie samoczynnym (zw. też silnikami wysokoprężnymi lub silnikami Diesla), w których zapłon wtryśniętego paliwa (oleju napędowego) następuje wskutek silnego podwyższenia temperatury powietrza zawartego w cylindrze w wyniku jego sprężenia. Wśród silników spalinowych tłokowych o zapłonie samoczynnym rozróżnia się silniki z wtryskiem bezpośrednim, z komorą wstępną, z komorą wirową, z zasobnikami powietrza. Silniki o zapłonie samoczynnym charakteryzują się dużą sprawnością, małym zużyciem paliwa i nie wymagają elektr. instalacji zapłonowej, mają natomiast bardziej skomplikowaną konstrukcję od silników o zapłonie iskrowym. Silniki o zapłonie samoczynnym są stosowane jako silniki kol., okrętowe i przem. oraz w samochodach (gł. ciężarowych) i ciągnikach, natomiast silniki z zapłonem iskrowym gł. w motocyklach i samochodach osobowych. Jaki podział silników występuje? 1. Silnik spalinowy cd. Silniki spalinowe tłokowe klasyfikuje się także ze względu na: a) sposób tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej; silniki z tworzeniem mieszanki zewn., czyli gaźnikowe (gaźnik) lub wtryskowe (wtrysk paliwa do przewodu dolotowego) bądź wewn. (wtrysk bezpośrednio do cylindra); b) rodzaj paliwa: na paliwo ciekłe (benzynowe, na olej napędowy, na paliwo ciężkie), gazowe, dwu- i wielopaliwowe; c) liczbę i układ cylindrów (rzędowe, widlaste, przeciwsobne); d) zastosowanie: samochodowe, przemysłowe, lotnicze. Szczególną odmianę silników spalinowy tłokowych stanowią silniki o tłoku obracającym się, czyli silniki spalinowe rotacyjne; w tych silnikach tłok wykonuje ruch obrotowy, poruszając się pod wpływem zmiennych nacisków czynnika roboczego. Spośród wielu proponowanych rozwiązań pierwszym udanym był silnik wykonany 1960 przez F. Wankla (silnik Wankla); ma on mniejszą od silnika klas. masę, mniejsze wymiary i prostszą budowę, ale jednocześnie gorszą sprawność (z powodu niekorzystnego kształtu komory) i mniejszą trwałość (szybkie zużycie uszczelek). Pierwszym silnikiem spalinowym tłokowym, który znalazł szersze zastosowanie, był dwusuwowy silnik gazowy o działaniu dwustronnym oraz zapłonie iskrowym, opatentowany 1860 przez E. Lenoira; silnikiem spalinowym tłokowym działającym niezawodnie i ekonomicznie był czterosuwowy silnik gazowy, zbud. 1876 (ulepszony 1878) przez N.A. Otto i E. Langena. Pierwszy silnik spalinowy tłokowy benzynowy (dwusuwowy) skonstruował 1878 79 C. Benz; silnik spalinowy tłokowy o zapłonie samoczynnym wynalazł i opatentował 1893 R. Diesel (produkcję rozpoczęto 1897). Obecnie do sterowania pracą samochodowych silników spalinowych tłokowych nierzadko stosuje się komputer (ECU Engine Control Unit), który określa m.in. optymalny czas zapłonu i wtrysku W silnikach tłokowych spalinowych (zarówno o zapłonie iskrowym jak i samoczynnym) niekiedy stosuje się doładowanie. Jaki podział silników występuje? 2. Silnik elektryczny. Silnik elektryczny są wykorzystywane w autach tam gdzie silniki spalinowe lub nawet hybrydowe nie są mile widziane, tudzież efekty uboczne wytworzonych przez nie zanieczyszczeń. 3. Silnik hybrydowy. Silniki hybrydowe są to silniki korzystające z „wymieszania się” różnych typów silników np.. Silniki spalinowe z silnikami elektrycznymi. Lub silniki korzystające z innych źródeł energii np.. Silniki wodorowe. Niestety silniki te są na razie w fazie testów i nie są wykorzystywane na szerszą skalę. Jakie silniki występują w samochodach ? Najprostszym silnikiem jest silnik dwusuwowy. Jego cykl pracy składa się z dwóch suwów. Pierwszy to suw sprężania. Gdy tłok porusza się w górę cylindra spręża mieszankę paliwową. Jednocześnie w wolną przestrzeń pod tłokiem wpuszczana jest kolejna porcja gazów. Sprężona mieszanka zostaje zapalona przez iskrę powstałą w świecy zapłonowej. Tłok zaczyna poruszać się w dół otwierając otwór wydechowy przez który uchodzą spaliny. Dalej w dolnym położeniu tłoka sytuacja się powtarza. Dzięki temu, że tłok jest połączony poprzez korbowód, obraca wałem korbowym. Na korbowodzie osadzone jest koło zamachowe, które magazynuje energię i sprawia, że wał porusza się płynnie. Silniki tego typu używane są dziś w motocyklach oraz w spalinowych kosiarkach i piłach. Do niedawna napędzały one małe samochody (np. trabant). Jakie silniki występują w samochodach ? Kolejnym typem jest silnik czterosuwowy. Ogólna zasada działania. Najpierw w suwie ssania tłok porusza się ku dołowi zasysając mieszankę paliwową. Następnie w suwie sprężania tłok porusza się do góry sprężając mieszankę. Iskra zapala ją i tłok wędruje znowu w dół. Jest to suw pracy. Na koniec w suwie wydechu tłok porusza się w górę wypychając spaliny przez zawory wydechowe. Dalej cykl się powtarza Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: rzędowy Na początku historii samochodu kultura pracy nie stanowiła najwyższego priorytetu. Jednostki napędowe miały po jednym cylindrze, więc ich ustawienie nie miało najmniejszego znaczenia. Każdy suw pracy silnika wywoływał silne szarpnięcie w przód, po czym następowała pauza trwająca półtora obrotu wału korbowego. Żeby zminimalizować to niemiłe zjawisko na przełomie XIX i XX wieku zaczęto zwiększać liczbę cylindrów. Bo im jest ich więcej, tym krótsze przerwy pomiędzy zapłonami- a więc bardziej miękka praca silnika. Wkrótce wykrystalizowała się tendencja do konstruowania silników czterocylindrowych jako rozwiązania kompromisowego, łączącego w sobie niskie koszty wytworzenia z równością pracy. W każdym razie i tak pozostało wiele możliwości różnorakiego ustawienia cylindrów, niemniej jako najpopularniejszy utrwalił się układ rzędowy. W takiej konfiguracji tłoki usytuowane są jeden za drugim w jednej płaszczyźnie, co ma ogromne zalety przede wszystkim dla produkcji bloku silnika i jego głowicy. Ta ostatnia jest jedną z najdroższych części. Silnik rzędowy potrzebuje tylko jednej głowicy, więc odpowiedniej obróbki wymaga tylko jedna płaszczyzna przylegania pod uszczelkę. Silnik widlasty lub przeciwsobny to konieczność wykonania dwóch głowic- a więc i dwóch płaszczyzn przylegania, których szlifowanie jest kosztowne. Wadą silnika rzędowego jest jego długość. Oznacza ona prawdopodobieństwo kłopotów z "upakowaniem" jednostki napędowej w komorze silnikowej. Ponadto długie wały korbowe mają skłonności do chybotania, co powoduje konieczność łożyskowania przed i za każdym wykorbieniem, a więc pięciokrotnie. Mimo takich wysiłków, silnik rzędowy czterocylindrowy nigdy nie pracuje zupełnie równo. Przyczyną są siły masowe drugiego rzędu, które powodują dygotanie silnika. Ich skompensowanie możliwe jest tylko za pomocą wałków wyrównoważających. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: widlasty Nowoczesne samochody są o wiele bardziej opływowe od swych poprzedników, ich maski przebiegają coraz bardziej płasko. Ale to jeszcze nie koniec- także pomiędzy przednimi kołami robi się coraz ciaśniej. Jest tak. ponieważ układy jezdne, zapewniające wysoki poziom stabilności i precyzji resorowania oraz prowadzenia wymagają przestrzeni dla długich wahaczy poprzecznych. A przecież aby samochód był naprawdę mocny i by jego silnik pracował rzeczywiście z dużą kulturą, pod maską powinno funkcjonować co najmniej sześć cylindrów. Do takich celów i w takich sytuacjach doskonale sprawdza się silnik w układzie V: jest wąski w "talii", niski, a przede wszystkim krótki. Kiedy nad przednimi kołami zamontujemy taką jednostkę napędową, maska samochodu może przebiegać nisko i płasko, "nos" auta będzie miękko rozcinać wiatr. Niestety, tak zwarta konstrukcja jest droga w produkcji. Podobnie jak w przypadku boxera potrzebne są tu dwie głowice cylindrowe, a ponadto trzeba jakoś napędzać znajdujące się w takim silniku dwa, a coraz częściej cztery wałki rozrządu. W dodatku klasyczne silniki V6 o kącie rozchylenia rzędów równym 90 stopni absolutnie nie stanowią wzoru kultury pracy. Ponieważ w jednostkach takich dwa korbowody zamocowane są do wspólnego czopu (wykorbienia), odstępy między zapłonami w poszczególnych cylindrach są nierówne. Ideałem byłoby, gdyby te odstępy wynosiły równo 120 stopni, ale tu zapłony wypadają naprzemiennie co 90 i 150 stopni. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: boxer Jako standard ustaliło się na świecie, że jeśli silnik ma cztery cylindry, to ustawione są one w rzędzie. Ale wyprodukowany w największej ilości egzemplarzy samochód- Volkswagen "garbus"- ma jednostkę napędową zupełnie innej budowy. Co prawda również czterocylindrową, ale kompletnie inaczej zorganizowaną. Tu wał korbowy nie leży pod blokiem silnika, ale stanowi jego część centralną. Z tego punktu cylindry rozciągają się w lewo i prawo, przez co silnik jest bardzo płaski. W "garbusie" VW nie wykorzystał tej wspaniałej zalety, ponieważ na silniku spoczywał tu (i ciężko harował) potwornych rozmiarów wentylator chłodzący silnik. Rozwijając jednak tę jednostkę napędową do modelu Transporter i typoszeregu 1500/1600, Volkswagen opracował także innego rodzaju wentylator i w samochodach tych silniki zajmowały już niewiele miejsca. W każdym razie boxer jest jedną z najdroższych w wytwarzaniu konstrukcji. Aby dobrze wyrównowarzyć taką jednostkę, trzeba w wale korbowym zastosować oddzielne wykorbienie i oddzielny czop dla każdego cylindra, ponadto konieczne są tu dwie głowice silnikowe z oddzielnymi układami napędu zaworów. Oczywiście, odpowiednio do tego pojawia się więcej powierzchni przylegania do uszczelnienia, a więc do oszlifowania. Tym samym więc potencjalnie więcej jest miejsc, które mogą być nieszczelne. Ale bokser ma także dużo zalet. Ponieważ tłok przemieszczają się tu zawsze wobec siebie jak w lustrze, bokser dysponuje niemal idealnym wyważeniem. Siły masowe drugiego rzędu, które powodują chybotanie i wibracje w silniku rzędowym czterocylindrowym, są bokserowi całkowicie obce. Ten bliski perfekcji obrazek psują tylko śladowe niedowarzenia, powodujące że silnik na wolnych obrotach lekko drży w swych mocowaniach. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: VR6 Zaprezentowany w roku 1991 Golf III miał być pierwszym samochodem kompaktowym s silnikiem sześciocylindrowym. Problem polegał na tym, że w całym koncernie nie było jednostki napędowej tego typu, którą dałoby się wcisnąć do jego jego komory silnikowej. W tej sytuacji technicy VW uciekli się do rozwiązania, które kiedyś- tylko raz i bez powodzenia- usiłowała stosować Lancia, tyle że w silniku czterocylindrowym. W tej koncepcji cylindry nie są ustawione w jednej linii jak w silniku rzędowym, ale i nie rozłożone w dwa "skrzydła" jak w widlastym. Nie są one rozchylone, tylko rozsunięte o 15 stopni. Wyglądają jak nie do końca stasowane karty. Usiłując to sobie wyobrazić łatwo dojść do wniosku, że w dolnym położeniu tłoki powinny "wchodzić sobie w drogę". I faktycznie tak by musiało być, więc VW wykorzystał pewien trik: potencjalne punkty styku nie znajdują się w tej jednostce- jak w silnikach widlastych- na wysokości łożysk głównych, ale spory kawałek niżej, Stało się to możliwe dzięki zastosowaniu wyjątkowo długich korbowodów, odsuwających tłoki w bezpieczną odległość od siebie nawzajem. Dziś ten silnik znajdziemy w Golfie V6 4Motion, w Sharanie, w Busie oraz w Mercedesie Vito. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Diesel Wynalezienie silnika wysokoprężnego to zasługa Niemca Rudolfa Diesla, który opatentował swój wynalazek w 1897 r., a swą teorię silnika wykorzystującego zapłon samoczynny ogłosił już kilka lat wcześniej. Co ciekawe, pierwszy działający silnik Diesla wykorzystywał jako paliwo ... miał węglowy! Jak działa silnik opracowany przez Rudolfa Diesla? Tu będzie trochę fizyki. Otóż konstruktor wykorzystał w nim właściwości gazów, których stan można przedstawić za pomocą równania, mającego trzy parametry ciśnienie, objętość oraz temperatura. Zmiana któregokolwiek parametru wpływa na pozostałe. W silniku wysokoprężnym spręża, czyli ściska się powietrze będące w cylindrze w stosunku 18:1, 19:1 a nawet więcej, a te liczby nazywają się stopniem sprężania. Powoduje to ogrzanie powietrza do wysokiej temperatury oraz zmniejszenie objętości. Do tak ogrzanego powietrza wtryskuje się pod wysokim ciśnieniem niewielką dawkę paliwa, które nie zapali się od iskry świecy zapłonowej, czyli obecnie wykorzystywanego w Dieslach oleju napędowego. Paliwo zapala się w takiej temperaturze, wykonując pracę.Przez lata w silnikach tego typu stosowano głównie wtrysk do komory wstępnej, niewielkiej przestrzeni przed cylindrem, w której umieszczano wtryskiwacz (dokładniej to jego koniec) i tam dokonywano zapłonu. Fala powstała w wyniku wybuchu paliwa przechodzi do cylindra i dalej jest tak samo, jak w silnikach o zapłonie iskrowym. Rozwiązanie to stosowano ze względu na wiele zalet, jakie posiadały: niezbyt duża hałaśliwość, dość kulturalna praca, łatwy rozruch w niskich temperaturach powietrza, elastyczność, możliwość korzystania także z paliwa niskiej jakości. Oczywiście, silniki z komorami wstępnymi mają też swoje wady, którymi są stosunkowo mała prędkość obrotowa silnika, ze względu na komory wstępne niełatwe usuwanie spalin oraz konieczność okresowej wymiany tych komór co jakiś czas (lub przebieg). Oprócz tej pierwszej metody zasilania stosuje się także bezpośredni wtrysk paliwa. Stosując taką metodę nie ma potrzeby korzystać z komór wstępnych, paliwo bowiem kierowane jest bezpośrednio do cylindra. Po sprężeniu wtryskiwacz podaje niewielką ilość paliwa, które się zapala się w niewielkim wgłębieniu w tłoku. Zastosowanie tego rodzaju wtrysku pozwala na zmniejszenie zużycia paliwa w porównaniu do silników z komorami wstępnymi, umożliwienie pracy na wysokich obrotach, brak problemów z opróżnianiem cylindrów. Wady to wysoki poziom hałasu, niska kultura pracy, objawiająca się przede wszystkim przez wibracje oraz wysokie wymagania materiałowe, dotyczące w największym stopniu końcówek wtryskiwaczy. Jednakże wysoki poziom techniki pozwala na wyeliminowanie tych wad (chodzi głównie o common rail. Powoduje to, że większość obecnie konstruowanych silników wysokoprężnych wykorzystuje właśnie wtrysk bezpośredni. Aby spełnić rygorystyczne normy dotyczące składu spalin oraz podnieść moc silnika, konstruktorzy stosują doładowanie, najczęściej turbosprężarki, mogące mieć np. zmienną geometrię (przekrój) turbiny oraz ciśnienie tłoczenia, chłodnice powietrza doładowującego (intercooler), układy elektroniczne dawkujące paliwo w zależności od zapotrzebowania na moc. Dzięki tej technice samochód napędzany Dieslem z pewnością utraci swą złą opinię dotyczącą jego hałaśliwości, kopcenia sadzą... ). Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla Zasada działania. Silnik Wankla posiada tłok o kształcie trójkąta o krzywoliniowych bokach . Tłok ten porusza się w komorze którą przez analogię do silnika tłokowego nazwano cylindrem . Cylinder ten ma kształt równoległoboku o podstawie pericykloidy . Wierzchołki tłoka podczas obrotu wewnątrz cylindra cały czas styka się z nim poprzez uszczelnienia promieniowe. Podczas obrotu wału tłok jest prowadzony przez korbę i jednocześnie uzębienie wewnętrzne tłoka zazębia się z kołem zębatym którego środek pokrywa się z środkiem wału silnika (stosunek liczby zębów koła nieruchomego do liczby zębów koła ruchomego wynosi 2:3 ) opisany układ kinematyczny powoduje że prędkość obrotowa wału silnika jest trzykrotnie większa od prędko ci obrotowej tłoka cylindra. Podczas jednego pełnego obrotu tłoka w każdej z trzech komór roboczych następują cztery zmiany objętości , od maksymalnej do minimalnej lub odwrotnie , czyli tzw. cztery takty . W tym samym czasie każda komora łączy się raz z kanałem dolotowym , gdy jej objętość ulega zwiększeniu raz z kanałem wylotowym gdy jej komora ulega zmniejszeniu oraz jeden raz z komorą świecy zapłonowej gdy jej objętość jest bliska minimalnej. Z powyższego opisu wynika że podczas jednego obrotu wału korbowego (a właściwie mimo rodowego) silnika w każdej komorze można zrealizować jeden kompletny cykl pracy według obiegu czterotaktowego Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla RÓWNANIE EPITROCHOIDY Każdy punkt tłoka leżący na zewnątrz koła toczonego (o promieniu Rb) (rys powyżej) zakreśla krzywą zwaną EPITROCHOIDA. Równanie tej krzywej możemy określić bezpośrednio z rysunku . Dla punktu a mamy: Xa= e cosa+R cosf (1) Ya= e sina + R sinf Prędkość obrotowa cylindra jest trzy razy mniejsza od prędkości wału. Możemy więc zapisać że a~3f , dodatkowo w równaniu (1) wprowadzimy wielko ć Z=R/e (tzw. parametr charakterystyczny) otrzymamy; Xa=e(cos3a + R/e*cosa ) Ya=e(sin3a + R/e*sina ) Xa=e(cos3a + Zcosa ) (2) Ya=e(sin3a + Zsina ) [Z= R/e] gdzie; e=Rb-Ra=Rb 2/3 Rb = Rb/3 Wstawiając do wzoru (2) dane jakiegokolwiek silnika rotacyjnego możemy łatwo uzyskać teoretyczny zarys cylindra. Przykładowo dla silnika japońskiej firmy Toyo Kogyo montowanego do samochodu Mazda XR-7, którego mimo ród e=15[mm] a parametr charakterystyczny zarysu Z=7.000 uzyskamy następujący wykres ( program Mathcad); Parametr charakterystyczny Z jest wielkością praktycznie stałą dla wszystkich silników typu WANKEL i oscyluje wokół siódemki .Zwiększając Z zmniejszamy charakterystyczny występ (siodło) w zarysie cylindra , a dla Z>9 epitrochoida przyjmuje kształt zbliżony do elipsy. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla Cylinder stanowi dwuścienny odlew . Jego ściana wewnętrzna ma kształt walca prostego o podstawie określonej krzywą zarysu cylindra (krzywą równoodległą od epitrochoidy ). Ta część cylindra ze względu na współprace z tłokiem jest obrabiana bardzo dokładnie przez szlifowanie ( podobnie jak w cylindrze silnika suwowego tworzy gładką powierzchnię której ślizgają się listwy uszczelnienia promieniowego tłoka ). Ściana zewnętrzna może mieć w zasadzie dowolny kształt , jednak najczęściej jest to prosty walec lub elipsa. Obydwie ściany połączone są ze sobą żebrami usztywniającymi, a przestrzeń pomiędzy nimi stanowi pomieszczenie na ciecz chłodzącą . W pierwszych prototypowych konstrukcjach cylinder wykonywany był jako odlew żeliwny (wewnątrz utwardzany przez azotowanie) .Później stosowano odlewy ze stopu lekkiego o chromowanej gładzi. Niektóre firmy stosowały odlewy tylko wewnętrznej ściany wraz z żebrami leżącymi w płaszczy nie prostopadłej do osi obrotu wału (rys). Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla Do skrajnych żeber spawano cienką taśmę ze stopu lekkiego. Rozwiązanie takie upraszczało znacznie odlew cylindra, zmniejszało naprężenia oraz ciężar cylindra . Podobne rozwiązanie (bez ta my ze stopu lekkiego) było wykorzystane do budowy silnika Wankla chłodzonego powietrzem (firma BSA/w motocyklu Norton).w konstrukcji tej cylinder stanowił odlew kokilowy aluminiowy z nieznaczny dodatkiem miedzi (stop o oznaczeniu LM9).Taki materiał zapewniał najmniejsze zużycie gładzi cylindra po jej pokryciu galwaniczną warstwą niklu . W jeszcze nowszy rozwiązaniach (silnik Mazdy XR7) cylinder wykonany był z siluminium i pokryty od wewnątrz najpierw chromem i molibdenem a następnie teflonem. Liniowe rozgałęzienie komór roboczych wymaga odmiennego niż w silnikach suwowych rozwiązania gniazda wiec zapłonowych. Aby uniknąć przedmuchu spalin do sprężonej mieszanki w chwili przechodzenia listwy uszczelniającej przez otwór gniazda świecy zapłonowej stosuje się tzw. komorę wstępną .Komora ta jest połączona cienkim kanałem z wnętrzem cylindra. Usytuowanie cylindra silnika powinno być przy tym takie, aby świeca zapłonowa znajdowała się w górnej jego części, w innym przypadku podczas postoju silnika spływający olej mógłby zanieczyścić świece zapłonową. Gniazda wiec zapłonowych znajdują się w pobliżu małej osi pericykloidy . Pierwsze prototypowe silniki posiadały gniazda świecy przesunięte o około 10% długo ci zarysu lx w kierunku obrotu tłoka .w późniejszych rozwiązaniach gniazdo świecy przesuwano o około 1/8 lx w kierunku obrotu tłoka . obecnie najczęściej stosuje się dwie wiece zapłonowe a proces optymalnego spalania ładunku jest sterowany przez komputer. W cylindrach umieszcza się zazwyczaj tylko okna wylotowe. Rozwiązanie takie umożliwia najlepsze oczyszczanie cylindra dzięki wykorzystania sił odśrodkowych Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla POKRYWA CYLINDRA Pokrywa cylindra spełnia w silniku Wankla niezwykle odpowiedzialną rolę związaną z uszczelnieniem . Pokrywy stanowią boczne zamknięcie komór roboczych. W pierwszych konstrukcjach na pokrywy boczne stosowano żeliwo, obecnie stosuje się stopy aluminium, a obróbkę cieplno chemiczną przeprowadza się podobnie jak dla gładzi cylindra ( np. w silniku BSA(motocykl Norton ) na pokrywę zastosowano stop lekki o nazwie LM13 a pracujące części poddano trawieniu). Pokrywy ciągnięte są wraz z cylindrem specjalnymi długimi śrubami przechodzącymi przez żebra łączące zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnię cylindra. Boczne powierzchnie pokrywy poddane naciskowi gazów maja stosunkowo duże rozmiary, wynikają stąd bardzo duże siły działające wzdłuż cylindra na śruby. Wartość tych sił nie jest równomierna na całym obwodzie cylindra i przyjmuje największe wartości w okolicy komory świecy zapłonowej. Nierównomierność sił wzdłuż komory spalania pociąga za sobą nierównomierne rozmieszczenie śrub łączących(najwięcej śrub występuje w pobliżu świecy zapłonowej) Zewnętrzne części pokrywy, stykające się z komorą roboczą mają podwójne ściany pomiędzy którymi zawarta jest ciecz chłodząca W pokrywach bocznych umieszcza się oka dolotowe .Takie rozwiązani zapobiega chwilowemu łączeniu się komory ssącej z wydechową. Środkowa rozbudowana część pokrywy zawiera z jednej strony osadzenia tulei z naciętymi zębami przekładni prowadzącej tłok z drugiej strony osadzenia łożyska ślizgowego lub tocznego( w starszych silnikach). Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla TŁOK Teoretyczny zarys tłoka w przekroju prostopadłym do osi jego obrotu stanowi obwiednie wewnętrzną zarysu cylindra na płaszczy nie sztywno związanej z obtaczanym kołem zębatym. W rzeczywistości zarys tłoka może być kształtowany dowolnie , byle by leżał wewnątrz zarysy określonego powyżej i przechodził przez wierzchołki (określone w punkcie równanie epitrochoidy) Niezbędną warto ć stopnia sprężania wynoszącą dla silników iskrowych 9.5-10.5 można uzyskać przez zmianę parametru charakterystycznego Z=R/e. Teoretyczny stopień sprężania jest w przybliżeniu funkcją liniową parametru charakterystycznego i dla e= 9.5- 10.5 Z~3.5. Taka warto ć Z jest niedopuszczalna ze względu na występowanie silnie zaznaczonych siodeł w zarysie cylindra. W związku z powyższym parametr charakterystyczny Z przyjmuje się w granicach 7~9 a wynikający tego nadmierny stopień sprężania (e~2.25*z=2.25*8=18) zmniejsza się przez odpowiednie modelowanie tłoka. Modelowanie tłoka polega na wprowadzeni wgłębień w jego krzywoliniowych bokach. Tłok nie licząc elementów uszczelniających składa się z trzech części : 1.Tłok właściwy 2.Część środkowa stanowiąca bieżnie zewnętrzną łożyska 3. Koła zębatego o uzębieniu wewnętrznym Bieżnia łożyska i tłok właściwy połączone są na wcisk . Natomiast koło zębate jest najczęściej przykręcane do tłoka właściwego. Tłoki wykonuje się najczęściej jako cienkościenne odlewy aluminiowe , dlatego mają stosunkowo niewielki ciężar a ściany bardzo dobrze odprowadzają ciepło Tłok podczas pracy musi być chłodzony od wewnątrz. Czynnikiem chłodzącym jest najczęściej olej ,jakkolwiek można spotkać tłoki chłodzone powietrzem(powietrze znacznie zmniejsza opory tarcia wewnętrznego). Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla Schemat części składowych uszczelnienia USZCZELNIENIE TŁOKA W tłoku silnika Wankel rozróżnia się następujące rodzaje uszczelnienia : -gazowe, rozgraniczające od siebie komory robocze silnika i zapobiegające przedostawaniu się spalin lub sprężonego ładunku do przestrzeni olejowej -olejowe, zapobiegające przedostawaniu się oleju chłodzącego lub smarującego tłok do komór roboczych Uszczelnienia gazowe dzielimy na : -promieniowe, rozgraniczające komory robocze wzdłuż bieżni cylindra -czołowe rozgraniczające komory robocze wzdłuż ich płaskich ścian bocznych Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla Schemat pracy uszczelnienia Rolę uszczelnienia promieniowego spełnia płaska listwa prowadzona w specjalnej prowadnicy. Listwa dociskana jest do gładzi cylindra składową promieniową sił bezwładności ,siłą sprężyny płaskiej, oraz ciśnieniem przedostających się pod nią gazów. Sprężyna jest niezbędną do uruchomienia silnika, poza tym zapobiega odrywaniu się listwy w pobliżu małej osi zarysy. Siła pochodząca od gazów spalinowych jest stała, ponieważ przepływowi gazów w wąskich szczelinach pomiędzy listwą i jej prowadnicą towarzyszy bardzo silne dławienie. Siła ta jest proporcjonalna do średniego ciśnienia indukowanego obiegu. Siła bezwładności działająca na listwę jest proporcjonalna do kwadratu prędko ci obrotowej wirnika. Z kolei prędkość kątowa wirnika podczas jednego pełnego obrotu zmienia się w dość szerokim zakresie . Oznacza to że przy ustalonej prędko ci siła dociskowa w poszczególnych punktach gładzi cylindra będzie się zmieniać poza tym siła dociskowa będzie tym większa im większa będzie prędkość obrotowa. Okresowa zmiana wielko ci siły powoduje niejednakowe zużywanie się bieżni cylindra ,ponadto może być przyczyną występowania drgań listwy uszczelniającej oraz falistego wyrabiania gładzi cylindra. Listwy uszczelnienia promieniowego wykonuje się ze specjalnego rodzaju żeliwa odpornego na wysoką temperaturę. Na uszczelnienia boczne firma Mazda stosuje specjalny spiek stalowy impregnowany dwusiarczkiem molibdemu (MoS2) o bardzo dobrych własnościach samosmarowych. Sprężyny dociskowe wykonuje się z żaroodpornej stali lub żaroodpornego brązu berylowego. Rowki pod listwy w celu zwiększenia twardo ci pokrywa się warstwą twardego materiału np. chromu. Rolę uszczelnienia olejowego spełnia pierścień lub zespół pierścieni żeliwnych o średnicy nieco większej od średnicy podstaw zębów koła zębatego tłoka. Pierścień ten zamocowany jest współ środkowo na tłoku. Pierścienie dociskane sprężynami do pokrywy cylindra tworzą barierę uniemożliwiającą przedostawanie się oleju do komory roboczej silnika. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla WAŁ i ŁOŻYSKA W odróżnieniu do silników suwowych w silniku WANKEL występuje zamiast wału korbowego wał mimo rodowy, który z kinematycznego punktu widzenia jest równoważny korbie o promieniu wykorbienia równym promieniowi mimo rodu. Na mimo rodzie wału umieszczone jest łożysko tłoka. Dawniej stosowano zarówno łożyska ślizgowe jak i toczne (obecnie tylko ślizgowe).W obydwu przypadkach powierzchnia zewnętrzna mimo rodu stanowi bądź powierzchnię roboczą czopa łożyska bądź po niezbędnym utwardzeniu jego bieżnie wewnętrzną. Przykładowo w silniku KKM 500 (o ślizgowym łożyskowani tłoka) zastosowano panewki cienkościenne o skorupie stalowej platerowanej aluminium i powleczonej stopem łożyskowym o osnowie ołowiowej. Na czopach wału osadzone są tarcze koła zamachowego (po stronie odbioru mocy) oraz koła wyrównoważającego siły odśrodkowe (po stronie napędu osprzętu) Wał od strony napędu osprzętu jest drążony , do jego wnętrza doprowadzany jest olej który systemem kanałów promieniowych transportuje się do łożysk głównych , podpierających wał, oraz do tłoka. 1-doprowadzenie oleju do wału, 2-kanał doprowadzający olej do tłoka, 3-kanał odprowadzający olej z tłoka. Olej dopływa z drążonego wału przez promieniowe kanały do mimo rodu i następnie do środkowego kanału łożyska tłoka . Dalej strumień oleju rozdziela się : część smaruje łożysko, część chłodzi tłok Użebrowanie wewnętrzne tłoka zapewnia dostateczną powierzchnie wymiany ciepła . Olej wypływający z tłoka odprowadzany jest za pośrednictwem skrajnego kanału łożyska i skośnych otworów w tarczy mimo rodowej. Tłok spełnia w takim przypadku rolę hamulca hydraulicznego . W celu zapewnienia dużej sprawności mechanicznej konieczne jest takie ukształtowanie powierzchni wymiany ciepła aby praca sił bezwładności była jak najmniejsza. Ciśnienie oleju musi być tak dobrane aby nie wystąpiło zjawisko kawitacji. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla CHŁODZENIE Znaczna część silników o tłokach obrotowych jest chłodzona cieczą. Ponadto wszystkie mają tłok chłodzony od wewnątrz olejem ( niekiedy powietrzem). CHŁODZENIE CYLINDRA Woda dostaje się do cylindra przez pokrywę boczną . Następnie żebra cylindra wymuszają obieg cieczy w taki sposób że najpierw chłodzi część wewnętrznej ściany ograniczające komorę roboczą w okresie spalania oraz obsadę świecy zapłonowej . Następnie przepływa wzdłuż części ściany ograniczającej komorę roboczą w okresie rozprężania spalin oraz kanał wydechowy . W okolicy części ściany ograniczającej komorę roboczą w okresie zasysania mieszanki woda jest odprowadzona na zewnątrz cylindra. W niektórych konstrukcjach w końcowym odcinku przez kanały cylindra woda nie chłodzi lecz ogrzewa kanał dolotowy ( zapewniając prawidłowe odparowanie paliwa). Woda chłodząca doprowadzana jest do stosunkowo wąskiego kanału w okolicy świecy zapłonowej. Ciecz dopływająca z chłodnicy ma najniższą temperaturę w całym obiegu chłodzenia a mały przekrój poprzeczny kanału zapewnia jej dużą szybkość przepływu , co stwarza dobre warunki wymiany ciepła. Podgrzana woda przepływa do następnych kanałów , których przekroje przepływowe zwiększają się w miarę zmniejszania się obciążenia cieplnego przylegających do nich ścian cylindra. Woda odprowadzana jest w okolicy kanału wydechowego. Strefa maksymalnego obciążenia cieplnego bieżni pokrywa się ze strefą największych obciążeń siłami gazowymi. Żebra dzielące przestrzeń wodną cylindra na poszczególne kanały wzmacniają równocześnie najbardziej obciążone części cylindra Linia przerywana przedstawia przebieg cieczy podgrzewającej doprowadzony ładunek. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla CHŁODZENIE TŁOKA Przyczyny chłodzenia tłoka od wewnątrz •Znaczna powierzchnia (Duży pobór ciepła) •Poprawienie napełniania komory roboczej świeżym ładunkiem •Zapewnienie prawidłowego prowadzenia uszczelnień Warunki chłodzenia tłoka -odprowadzenie takiej ilości ciepła aby temperatura tłoka we wszystkich warunkach pracy silnika gwarantowała prawidłowe zazębianie kół zębatych oraz uszczelnień. - duże natężenie przepływu (aby nie doprowadzić do przegrzania oleju) - minimalizacja strat energetycznych związanych z przepływem oleju W celu zmniejszenia poboru mocy w niektórych konstrukcjach przyjęto takie rozmieszczenie kanałów doprowadzających i odprowadzających olej z tłoka , aby do jego pompowania były wykorzystane siły bezwładności działające na olej podczas ruchu tłoka . W silnikach o parametrze Z<9 występuje zmiana znaku działania siły. Może więc być wykorzystana zarówno do ssania jak i wytłaczania oleju Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla 1.Wtryskiwacz główny 2.Świeca zapłonowa 3.Wtryskiwacz inicjujący ZASILANIE Układ wtryskowy z ładunkiem uwarstwionym. Silnik rotacyjny z ładunkiem uwarstwionym posiada dwa wtryskiwacze. Paliwo jest dostarczane do silnika w dwóch etapach. W pierwszym etapie wtryskiwacz inicjujący umieszczony w bezpośrednim sąsiedztwie świecy zapłonowej dostarcza paliwo w stałej ilości (około 5% całkowitego wydatku paliwa przy pełnej mocy ). W drugim etapie paliwo dostaje się przez wielootworowy główny wtryskiwacz umieszczony za świecą zapłonową (w kierunku obrotu tłoka). Ilość paliwa dostarczonego przez wtryskiwacz główny jest proporcjonalna do wymaganej mocy. Zastosowanie ładunku uwarstwionego w silniku o obiegu Wankla poprawia znacznie jago parametry techniczne tj.: •zwiększenie mocy maksymalnej. •polepszenie rozruchu w niskich temperaturach. •obniżenie poziomu toksyczno ci spalin (głównie emisji tlenków azotu oraz cząstek stałych. •obniżenie zużycia paliwa. •umożliwienie pracy silnika przy stosowaniu różnych rodzajów paliw. Jakie silniki występują w samochodach ? Z silników czterosuwowych rozróżniamy takie typy jak: Silnik Wankla WADY I ZALETY SILNIKA WANKEL ZALETY Małe rozmiary i masa. Niewielkie wibracje. Możliwość osiągnięcia wysokich prędko ci obrotowych, dzięki prawie całkowitemu wyrównoważeniu mas wirujących. Wysoki współczynnik napełnienia ze względu na brak dławienia dynamicznego zaworów. Jednokierunkowa praca uszczelnień. Prostota mechaniczna (silnik składa się z niewielkiej ilości części). Brak mechanizmu zaworowego. Mała hałaśliwość mechaniczna. Duża swoboda w projektowaniu kształtów zewnętrznych jednostki. WADY Wysokie koszty inwestycyjne Niska ekonomiczno ć silnika Trudność w uzyskaniu niskiego poziomu toksyczności spalin Niekorzystny kształt komory spalania (znacznie większy niż w silnikach klasycznych stosunek powierzchni jej ścian do objętości). Elementy silnika. Cylinder Element maszyny tłokowej (silnika, pompy itp.) w postaci przelotowego otworu w materiale bloku lub wstawionej tulei. Wewnątrz cylindra znajduje się uszczelniony tłok, który porusza się zazwyczaj ruchem posuwisto-zwrotnym (w silniku Wankla tłok w cylindrze porusza się ruchem obrotowym). Tłok Element konstrukcyjny maszyn tłokowych (silników, pomp, sprężarek) współpracujący z cylindrem (uszczelniając go w maszynach o działaniu jednostronnym lub rozdzielając jego komorę w maszynach o działaniu dwustronnym). Pośredniczy w przenoszeniu nacisku czynnika roboczego na inny element maszyny (np. za pomocą korbowodu na wał korbowy w tłokowym silniku spalinowym). Tłok o znacznej długości w stosunku do średnicy nazywany jest nurnikiem. WYKORBIENIE, Część wału korbowego złożona z 2 ramion i zawartego między nimi czopa o osi równoległej do osi wału. WAŁ KORBOWY Wał mający korbę lub wykorbienia z czopami (wał wykorbiony), które służą do łączenia go np. z korbowodami; element mechanizmu korbowego. WAŁ NAPĘDOWY Zespół należący do układu napędowego samochodu, złożony z przegubów i wału lub wałów; przenosi moment obrotowy ze skrzyni biegów do elementów napędowych, np. mostu napędowego. Elementy silnika. WAŁ PRZEGUBOWY Wał zaopatrzony na końcach w przeguby, poprzez które łączy się z wałem napędzającym i napędzanym; przenosi napęd między wałami o zmieniającym się kącie wzajemnego położenia. SKRZYNIA BIEGÓW Przekładnia o zmiennym przełożeniu, której zadaniem jest przenoszenie napędu z silnika do mechanizmów napędowych pojazdu lub maszyny; w automatycznej skrzyni biegów dobór przełożenia odbywa się samoczynnie, w zależności m.in. Od prędkości i oporów jazdy. WTRYSK PALIWA, zasilanie wtryskowe Zasilanie silnika spalinowego tłokowego w mieszankę palną o wymaganym składzie przez tłoczenie ciekłego paliwa do wtryskiwacza, który rozpyla je w kanałach dolotowych, rurze dolotowej lub (w częściej stosowanym tzw. wtrysku bezpośrednim) w komorze spalania cylindrów; rozróżnia się wtrysk paliwa ciągły (stosowany wyłącznie w silnikach o zapłonie iskrowym) i nieciągły, gdy paliwo jest dostarczane do rozpylaczy w odmierzonych dawkach WTRYSKIWACZ, Element układu paliwowego wtryskowego służący do rozpylania paliwa (wtrysku) i nadawania strumieniowi rozpylanego paliwa odpowiedniego kształtu i kierunku. Elementy silnika. ABS Anti-Lock Brakes System, elektroniczny układ kontroli i sterowania zapobiegający blokowaniu kół podczas hamowania; układ porównuje prędkość obrotową kół z prędkością samochodu i przy przekroczeniu dopuszczalnej wartości przez któreś z kół powoduje krótkotrwałą zmianę ciśnienia w cylinderku hamulcowym koła; stosowany w samochodach (najwcześniej w mercedesach) od 1978. PODUSZKA POWIETRZNA Urządzenie zabezpieczające kierowcę lub pasażera samochodu przed skutkami zderzenia (głównie czołowego); wmontowana w koło kierownicy lub tablicę rozdzielczą i wyposażona w elektroniczny układ sterowania, powodujący napełnienie powłoki poduszki gazem (zwykle azotem) w ciągu ułamka sekundy od chwili zderzenia. POJEMNOŚĆ SKOKOWA Objętość skokowa, pojemnoœæ skokowa silnika, suma pojemności skokowych wszystkich cylindrów silnika; pojemność skokowa cylindra jest iloczynem pola powierzchni przekroju cylindra i skoku tłoka. ZAWIESZENIE, W pojeździe (np. samochodzie) sprężyste połączenie kół jezdnych z ramą podwozia lub z nadwoziem. Elementy silnika. Świece zapłonowe: Bardzo często silniki benzynowe określa się silnikami z zapłonem iskrowym. Określenie to bierze się od iskier, które zapalają mieszankę paliwowo-powietrzną w komorze spalania. Iskry te pochodzą od świec zapłonowych. Jak działają świece zapłonowe? W typowym aucie instalacja elektryczna jest pod napięciem 12 V. Jest to za mało, aby dokonać zapłonu mieszanki, więc niskie napięcie przetwarza się na 15 - 30 kV. Prąd o takim napięciu trafia przez przewody do elektrody środkowej świecy, zrobionej ze stali niklowej, rdzeń zrobiony jest z miedzi. Zastosowanie takich materiałów pozwala na niewielkie straty napięcia oraz odpowiednie przewodnictwo ciepła. W nowoczesnych samochodach, które posiadają systemy ABS i ESP w rdzeniu miedziowym stosuje się ponadto opornik antyzakłóceniowy, którego zadanie polega na zapobieżeniu emisji fal elektromagnetycznych, które mogą zakłócić pracę układów sterujących ww. układów. Aby zwiększyć skuteczność świecy, stosuje się boczne elektrody (za wyjątkiem specjalnie przystosowanych świec wytwarzających iskrę ślizgową), zbudowane najczęściej ze stopu niklu z chromem. Czasem boczne elektrody są zrobione z miedzi (rozwiązanie opatentowane przez firmę Champion), ze srebra (patent AC), lub posiadają elementy platynowe (takie świece produkuje m.in. polska firma Iskra z Kielc), które mają bardzo dużą trwałość.Odstęp między elektrodą środkową i boczną wynosi zazwyczaj od 0,6 do 1,1 mm. Im większy odstęp, tym łatwiejszy zapłon mieszanki, lecz wówczas pojawia się konieczność dostarczenia wyższego napięcia, co z kolei sprawia, że elektrody szybciej korodują. Boczna elektroda jest połączona z nagwintowanym w dolnej części korpusem świecy, który jest walcowany (ze względu na wysokie, dochodzące do 100 barów, ciśnienie panujące w komorze spalania) ze stali niskowęglowej. Jako izolator służą spieki ceramiczne, w których skład wchodzi głównie tlenek glinu (aluminium), w przypadku niektórych producentów (np. Championa) również cyrkon.Świeca zapłonowa do poprawnej pracy wymaga odpowiedniej temperatury, gdyż poniżej 350 °C osadza się wokół niej nagar, natomiast powyżej 850 °C występuje niezbyt pożądany efekt samozapłonu mieszanki, dlatego też do każdego typu (czasem modelu) silnika przeznaczona jest inna świeca, a dokładniej inna wartość cieplna świecy. Są tzw. świece "zimne", posiadające krótki stożek izolatora i duże przewodnictwo cieplne; ich przeciwieństwem są świece "ciepłe", mające długi stożek izolatora i małe przewodnictwo cieplne.W dobie silników wielozaworowych (i często także wieloświecowych, jak ma to miejsce w widlastych silnikach Mercedesa i Twin-Spark Alfy Romeo) konstruktorzy coraz częściej zmniejszają średnicę gwintu świecy, gdyż po prostu zaczyna brakować na nią miejsca. Niegdyś stosowano świece średnicy 18 mm, obecnie używa się świec 14 mm, a już są głosy, aby wprowadzić świece mające średnicę 10 mm.Wydawać by się mogło, że tak niepozornej rzeczy jaką jest świeca zapłonowa nie poświęca się dużej uwagi. Jednakże owa świeca ma zbyt duży wpływ na działanie silnika, aby można ją pominąć podczas konstruowania silnika. Elementy silnika. MIESZANKA PALNA Mieszanina paliwa z powietrzem, wytwarzana w gaźniku silnika benzynowego, bezpośrednio w cylindrze silnika (wtrysk paliwa) lub w mieszalniku silnika gazowego. CEWKA ZAPŁONOWA Element akumulatorowej instalacji zapłonowej silnika (zapłon paliwa); przetwarza niskie napięcie z akumulatora elektrycznego na wysokie, wywołujące przeskok iskry elektrycznej. ZAPŁON PALIWA Inicjowanie procesu spalania; w silniku spalinowym tłokowym zapłon paliwa może być iskrowy za pomocą świecy zapłonowej lub samoczynny (w silnikach Diesla) przez wtryskiwanie paliwa do cylindra z ogrzanym przez sprężanie powietrzem; zapłon paliwa iskrowy jest realizowany przez układ zapłonowy iskrownikowy (prąd płynie do świecy zapłonowej z iskrownika) lub akumulatorowy (prąd płynie do świecy zapłonowej z akumulatora przez cewkę zapłonową pełniącą funkcję transformatora). ISKROWNIK Magneto, urządzenie do wytwarzania iskry elektrycznej w komorze spalania silnika spalinowego tłokowego (gł. w silnikach lotniczych i motocyklowych); obecnie zastępowany przez elektroniczne urządzenia zapłonowe. Elementy silnika. AKUMULATOR ELEKTRYCZNY Urządzenie do magazynowania energii elektrycznej w postaci energii chemicznej (ładowanie akumulatora), którą można z powrotem przetworzyć na energię prądu elektrycznego (wyładowanie akumulatora); miarą pojemności akumulatora jest ładunek elektryczny, który można pobrać z naładowanego akumulatora; napięcie akumulatora elektrycznego zależy od rodzaju i liczby ogniw galwanicznych, np. w akumulatorach elektrycznych zasadowych wynosi 1,2 V dla jednego ogniwa, w kwasowych 2 V. KOMORA SPRĘŻANIA Przestrzeń wewnątrz cylindra silnika tłokowego ograniczona ściankami cylindra, głowicą i tłokiem przy położeniu bliskim głowicy; następuje w niej sprężanie i spalanie paliwa. KOMORA SPALANIA Część silnika spalinowego (tłokowego , turbospalinowego), w której odbywa się spalanie paliwa. Nowinki techniczne. Eko - Diesel Analitycy ekonomiczni przewidują w ciągu najbliższych 10 lat zwiększenie sprzedaży olejów napędowych o co najmniej 18%. Wzrost popytu ma być wynikiem intensyfikacji transportu drogowego w Europie. Druga przyczyna to rosnące zainteresowanie napędem dieslowskim wśród użytkowników samochodów. Zazwyczaj tańszą od benzyny "ropę" kojarzymy z paliwem niskiej jakości, poważnie zanieczyszczającym środowisko. Tymczasem właśnie w Polsce produkowane są rodzaje olejów napędowych, których parametry pod kątem użytkowym i ekologicznym przewyższają normy Unii Europejskiej. Olej napędowy EKO - DIESEL PLUS 50 jest jednym z najnowocześniejszych produktów Polskiego Koncernu Naftowego ORLEN S.A. Nowe paliwo do silników dieslowskich zostało wprowadzone na rynek w grudniu 2000 roku. Wyróżnia się siedmiokrotnie niższą zawartością siarki (0,005%) niż wymagane jest to w krajach UE. W stosunku do swojego poprzednika, Ekodiesel Plus 50 charakteryzuje się wyższym wskaźnikiem jakości spalania, gwarantuje łatwiejszy zimny rozruch i wydajniejszą eksploatację samochodu poprzez podniesienie liczby oktanowej. Wartość ta odpowiada za właściwości przeciwstukowe paliwa. Kolejny olej napędowy tej samej firmy - ONM "Standard 50" to jedyny tego rodzaju produkt wprowadzony na rynek w Europie Środkowo - Wschodniej. Dzięki zastosowaniu przez Spółkę nowoczesnych technologii wytwarzania oraz unikalnych dodatków uszlachetniających, jakość ONM "Standard 50" jest znacznie wyższa od jego odpowiedników używanych w krajach Unii Europejskiej. Olej napędowy miejski charakteryzuje się bardzo niską zawartością siarki, niską zawartością aromatów oraz bardzo dobrymi właściwościami niskotemperaturowymi. Podobnie jak Ekodiesel Plus 50, również to paliwo chronione jest przed skażeniem mikrobiologicznym. Produkt stosowany jest głównie w komunikacji miejskiej dużych aglomeracji miejskich i strefach ekologicznie chronionych. Tankowanie oleju napędowego o śladowej zawartości toksycznych związków ma wpływ na jakość otaczającego nas środowiska. Nowinki techniczne. Obniżenie zawartości siarki w oleju napędowym ma kapitalne znaczenie ekologiczne. Zapewnia znaczne zmniejszenie emisji tlenków siarki i posiadających działanie rakotwórcze cząstek stałych, a przede wszystkim umożliwia stosowanie filtrów i katalizatorów w układzie wydechowym pojazdów z silnikiem Diesla. Dzięki uruchomieniu nowoczesnych instalacji w Płocku, Polski Koncern Naftowy ORLEN S.A. może produkować oleje napędowe z zawartością siarki, która w krajach Unii europejskiej obowiązywać będzie dopiero w 2005 roku. Wyniki badań dowodzą, że przy rocznym zużyciu około 144 tys. ton oleju napędowego miejskiego w Polsce, stosując ONM "Standard 50", można ograniczyć emisję związków chemicznych o ponad 2,5 tys. ton. Nowinki techniczne. Nowy silnik Renault Laguna II Gama wersji turbo diesel Laguny II wzbogaca się o nowy silnik 2.2 dCi 150 KM. Ta nowa jednostka napędowa 2188 cm3 turbodiesel, z układem bezpośredniego wtrysku common rail i szesnastozaworową głowicą, została zamontowana po raz pierwszy w Renault Espace we wrześniu 2000 r. Dzięki maksymalnej mocy podniesionej do 150 KM i maksymalnemu momentowi obrotowemu zwiększonemu do 320 Nm, pozwala również zmniejszyć zużycie paliwa do zaledwie 6,3 l/100 km Cichy diesel dla Renault Clio Renault Clio 1.5 dCi ma najcichszy silnik dieslowski w tej klasie samochodów osobowych. 1.5 - litrowy silnik z wtryskiem ma dodatkowe urządzenie schładzające powietrze, co pozwala przy cichej pracy uzyskiwać moc 82 KM. Auto wyposażone w ten silnik rozpędza się do "setki" w 12,2 s. i może pędzić do 175 km/h, a zużywa przy tym średnio zaledwie 4,2 litra paliwa. Najnowocześniejszy silnik Diesel 1.3 JTD 16v (Prosto z Bielska-Białej) W bielskiej fabryce Fiat - GM Powertrain wkrótce rozpocznie się produkcja silnika wysokoprężnego najnowszej generacji, oznaczonego symbolem 1.3 JTD 16v. Dzięki niewielkim wymiarom będzie on stosowany w małych i średnich samochodach Fiata. Produkcja pierwszych partii nowych silników 1.3 JTD 16v przewidziana jest na przyszły rok. Ich pojawienie się w ofercie Fiat Auto Poland powinno zrewolucjonizować segmenty pojazdów małych i średnich, a więc przeznaczonych dla najliczniejszych grup klientów. Fiat zaproponuje im nowoczesne samochody o znakomitych osiągach (porównywalnych z zapewnianymi przez mocniejsze jednostki benzynowe), niewielkim zużyciu paliwa oraz spełniające najnowsze normy ekologiczne. Czterocylindrowy silnik 1.3 JTD 16v, o maksymalnej mocy 70 KM i momencie obrotowym 170 Nm, skonstruowany przez inżynierów z Centrum Badawczego Fiata, jest nowatorską jednostką napędową. Przy niewielkiej pojemności skokowej, wynoszącej zaledwie 1251 cm3, został wyposażony w 2 wałki rozrządu, sterujące czteroma zaworami w każdym cylindrze. Elementem wyróżniającym budowę głowicy cylindrów jest kształt kanałów ssących, które pozwalają na optymalne mieszanie paliwa. W silniku zastosowano doładowanie turbosprężarką i chłodnicę powietrza "intercooler". Nowinki techniczne. Jednak najistotniejsza część rozwiązania to zasilanie Multijet, będące wynikiem pracy Centrum Badawczego Fiata. Jest to kolejne rozwinięcie dotychczas stosowanego przez Fiata systemu Unijet, polegające na wprowadzeniu wielofazowego wtrysku paliwa systemu Common Rail. Sekret zasilania Multijet tkwi w budowie sterowanych elektrycznie wtryskiwaczy, którymi paliwo dostarczane jest do cylindrów wielokrotnie, w niewielkich odstępach czasu. Dzięki temu spalanie odbywa się stopniowo. Pozwala to na dokładniejszą kontrolę ciśnienia i temperatury w komorze spalania oraz optymalne wykorzystanie powietrza znajdującego się w cylindrach. Rozdzielenie głównego wtrysku na mniejsze fazy ma również dodatkowe korzyści. Przyczyniło się do wzrostu osiągów silnika oraz zmniejszyło zużycie paliwa o około 10 %. Umożliwiło też kontrolę hałasu spalania i zmniejszenie aż o około 40 % emisji zanieczyszczeń powstających podczas pracy silnika, który spełnia już limity normy EURO IV. Rezultaty te najlepiej pokazują, jak wiele zrobił Fiat w zakresie konstrukcji zespołów napędowych. Ich najnowsza generacja to postęp nie tylko w stosunku do tradycyjnych Diesla ze wstępną komorą spalania, ale również wobec nowoczesnych silników turbodiesel Unijet, też opracowanych przed kilkoma laty przez fiatowskich inżynierów. Doceniając wkład Fiata w rozwój silników Diesla, prestiżowy brytyjski magazyn "The Economist" nagrodził Rinaldo Rinolfiego, wiceprezesa Centrum Badawczego Fiata, za pracę włożoną w rozwój technologii Common Rail, stosowanej w silnikach wysokoprężnych. Nowinki techniczne. System Dynalto: System Dynalto zaprezentowano w I poł. 1998r. Jest on owocem prac konstruktorów z firm Citroën i ISAD Systems. Czym jest Dynalto? Otóż Dynalto to urządzenie, które zastępuje rozrusznik i alternator. Owo urządzenie umieszczone jest między silnikiem a sprzęgłem zamiast koła zamachowego, przez co przedłuża zespół napędowy o 6,8 cm, napędzane bezpośrednio od silnika, co pozwala na obejście ograniczeń i strat mocy związanych z napędem urządzeń przez pasek klinowy (powodowane głównie oporami toczenia itd.). Dzięki temu Dynalto jest sprawniejszy (jego sprawność to aż 85%!) od alternatora w wytwarzaniu energii elektr. (której wytwarza do 7 kW), a jego układ sterujący umożliwia korzystanie z szerokiego zakresu napięć wytwarzanego prądu, od 12 do 220 V. Napięcie 12 V (prąd stały) służy do zasilania urządzeń takich jak układ zapłonowy i wtryskowy, lampy, wycieraczki, oświetlenie, itd., napięcie 42 V (również prąd stały) umożliwia ładowanie akumulatora gromadzącego nadmiar energii, a także do pompy wspomagania układu kierowniczego, kompresora klimatyzacji, itp. Także prąd stały, lecz o napięciu 100 V kierowany jest do urządzeń sterujących i kontrolujących pracę silnika, natomiast najwyższe napięcie - 220 V prądu zmiennego - może być użyte do zasilania laptopów, drukarek itd. Planuje się również umożliwienie dzięki systemowi Dynalto zasilenie wspomagania hamulców, układu ABS i innych mniej ważnych urządzeń. Zalety Dynalto na tym się nie kończą. Jedną z najważniejszych jest superszybki rozruch silnika, który zajmuje temu urządzeniu zaledwie 0,1 s! Dzięki tej właściwości wprowadzono funkcję "stop + go", której zadaniem jest oszczędność paliwa w ruchu miejskim (a sami chyba wiemy, jak na zużycie paliwa wpływa jazda po zakorkowanym mieście). Otóż po zatrzymaniu się powiedzmy przed kolejnym samochodem, kierowca ustawia za pomocą skrzyni biegów "luz" lub jak kto woli, pozycję neutralną, a po 2 s silnik samochodu wyłącza się. Gdy kierowca przełącza bieg na "jedynkę", Dynalto "odpala" silnik. Kolejną ważną funkcją jest "booster", polegająca na wspomaganiu silnika zasadniczego przez silnik systemu Dynalto w sytuacji dużego zapotrzebowania na moc, jak to się dzieje podczas wyprzedzania. Energia pochodzi z ładowanego akumulatora dodatkowego, a kierowca zyskuje dodatkowo 5 kW (czyli ok. 6,8 KM). Równie przydatna jest funkcja odzyskiwania energii podczas hamowania silnikiem - a to wszystko dzięki bezpośredniemu połączeniu z silnikiem. Wymienione funkcje pokazują zalety urządzenia, które ponadto pozwala na zmniejszenie emisji hałasu. System Dynalto testowano w samochodzie Citroën Xsara, wyposażonej w silnik o pojemności 1,6 litra i mocy 65 kW, czyli ok. 88,5 KM. W 1998 roku zapowiadano, że urządzenie pojawi się w seryjnej produkcji na przełomie 2000 i 2001 roku. Jednakże do dziś nie pojawił się żaden samochód z Dynalto. Czyżby pojawiły się przeszkody w realizacji tego zamierzenia? Nowinki techniczne. Multiplex: Nowe samochody posiadają coraz większą ilość urządzeń elektrycznych, które służą zarówno wygodzie, jak i podnoszą komfort pasażerów. Jeszcze niedawno każdy odbiornik miał własne źródło zasilania (nie współdzielone z żadnym innym urządzeniem) oraz sterowanie. Nie było to wygodne rozwiązanie, gdyż w instalacje elektryczne stawały się coraz bardziej skomplikowane i niewygodne podczas produkcji auta oraz w czasie jego serwisowania. Dla porównania, w 1927 roku w samochodzie Volvo było 30 m kabla oraz 4 bezpieczniki, a 70 lat później kabla było już 1,2 km, natomiast liczba bezpieczników zwiększyła się o 50. Sytuacja najgorzej wyglądała oczywiście w samochodach najwyższej klasy (BMW, Mercedes, itp.). Gdyby pozostawić taki stan rzeczy, doszłoby zapewne do sytuacji, w której samochody miałyby nawet 5 km i więcej kabla. Aby temu zapobiec, konstruktorzy opracowali system nazwany multiplex. W systemie multiplex wszystkie urządzenie (zwane jednostkami kontrolnymi) komunikują się w ten sam sposób (można by rzec, że w tym samym "języku", czyli protokole), a za ich pracę odpowiada jeden, centralny układ sterujący (można to porównać do komputerowej sieci lokalnej LAN, w której poszczególne stacje robocze są tak jak urządzenia, a serwer jak centralny układ sterujący). Dzięki jednemu komputerowi sterującemu nie ma potrzeby stosować kilkuset metrów, czasem kilku km kabla oraz dziesiątków bezpieczników. Wystarczą dwa kable: zasilania oraz komunikacyjny, dla sygnałów sterujących pracą jednostek kontrolnych. Komunikacja pomiędzy układem sterującym a jednostkami kontrolnymi odbywa się dwoma kanałami: szybkim, służącym do obsługi najważniejszych podzespołów samochodu (m.in. silnik, skrzynia biegów) oraz wolny, obsługujący mniej wymagające urządzenia, takie jak ogrzewanie foteli lub regulacja lusterek. Szybki kanał komunikuje się z układem sterującym z szybkością od 250 do kB/s (kilobajtów na sek.), wolny robi to z szybkością od 80 do 125 kB/s. Stosując multiplex zmniejsza się masę auta, upraszcza jego instalację elektryczną. Zwiększa to niezawodność całego auta, gdyż dzięki jednemu układowi sterującemu można łatwo wykryć i naprawić ewentualną usterkę. Bardzo ważna możliwość diagnostyki silnika i całego pojazdu (w USA wymaga się gniazdka umożliwiającego podłączenie komputera przenośnego, aby np. policja mogła skontrolować czystość spalin) oraz bardzo elastyczna konstrukcja, pozwalająca na łatwe modyfikacje, co z kolei eliminuje potrzebę tworzenia osobnej instalacji dla najlepiej wyposażonej, rzecz jasna w pełną elektrykę, wersji samochodu. Zalety multiplexu sprawiły, iż układ stał się normą w samochodach najwyższej klasy, a także w pojazdach użytkowych (np. autobusy). Nowinki techniczne. Klucz do skrótów umieszczonych na rysunku: oABS - układ antypoślizgowy ABS oAUM - instalacja audio oCCM - sterowanie klimatyzacją oCEM - interfejs między szybką a wolną szyną danych oDDM - obsługa drzwi kierowcy oDIM - wskaźniki na tablicy rozdzielczej oECM - moduł sterowania pracą silnika oETM - sterownik elektronicznego sterowania przepustnicą Poniżej umieszczony jest schemat multiplexu w samochodzie Volvo S80: oPDM - obsługa drzwi pasażera oPSM - regulacja położenia foteli przednich oREM - moduł sterujący urządzeniami umieszczonymi z tyłu pojazdu oRTI - nawigacja oSAS - wspomaganie kierownicy Servotronic oSRS - sterowniki poduszek powietrznych oraz napinaczy pasów oSWM - zespół zintegrowanych przełączników oUEM - moduł sterującymi urządzeniami umieszczonymi u góry pojazdu oraz instalacją alarmową i centralną blokadą zamków Nowinki techniczne. Night vision: Wielu z kierowców nie lubi jeździć po ciemku. Ich obawa jest w pełni uzasadniona: oko człowieka w ciemności trudniej rozpoznaje przedmioty, ponieważ zacierają się ich kontury. W nocy łatwiej spowodować wypadek. Z pomocą dla wielu, dla których jazda w ciemnościach jest problemem, przyjdzie system Night Vision (dostępny od 1999 roku, na razie tylko w Cadillackach DeVille na rynku amerykańskim), owoc współpracy firm General Motors, Delphi-Delco oraz dostawcy US Army, firmy Raytheon. Dzięki tej współpracy udało się zminiaturyzować całe urządzenie: Night Vision podczas pierwszych prób miał wielkość walizki, obecnie ma wielkość porównywalną do kasety magnetofonowej. Zasada działania tego systemu jest łatwa do zrozumienia. Zespół detektorów podczerwieni oraz elementów optycznych dokonuje pomiaru temperatury wszystkiego, co jest przed samochodem (i znajduje się w zasięgu urządzenia). Wykorzystuje do działania bardzo oczywistą rzecz: każdy obiekt, czy jest żywy czy też martwy, emituje promieniowanie cieplne. Wychwycone promieniowanie cieplne jest przekształcane na czytelny dla człowieka obraz za pomocą mikroprocesora. Obraz ten jest wyświetlany w wyniku pracy projektora na szybie przedniej samochodu poprzez wyświetlacz umieszczony w zasięgu wzroku kierowcy. Obraz wyświetlony dzięki temu systemowi swoim wyglądem przypomina czarno-biały negatyw: obraz jaśniejszy oznacza obiekty cieplejsze, obraz ciemniejszy chłodniejsze. System Night Vision może mylić kierowcę, który widzi jednocześnie dwa obrazy - rzeczywisty i wyświetlany przez projektor, jednakże jest to kwestia wprawy, aby nie być mylonym przez wyświetlany za pomocą projektora obraz. Stosując Night Vision zostaje podniesione bezpieczeństwo prowadzenia samochodu w nocy, może jednak mylić początkujących użytkowników systemu. Rozwiązanie to podlega prawom rządzących światem, ma zatem oprósz zalet szereg wad, z których należy wymienić (oprócz wymienionej wcześniej dekoncentracji kierowcy) przede wszystkim dość wysoką cenę (na rynku amerykańskim jest to ok. 1500 USD) oraz brak możliwości założenia systemu inaczej jak tylko w fabryce (podobnie jak układy ABS, ESP i poduszki powietrzne, ze względu na konieczność bardzo dokładnego umieszczenia czujników "obserwujących" drogę przed samochodem). Układ Night Vision to kolejne rozwiązanie mające na celu zwiększenie bezpieczeństwa podróżowania autem. Czy sprawdzi się na rynku? Poczekajmy z opinią na ten temat do momentu, gdy urządzenie tego typu pojawi się w Europie. Wykonanie. Strona techniczna, grafika, udźwiękowię itp.:Kamil Pietrzkiewicz. Nic nie robienie i jęczenie kiedy i czy praca jest wykonana: Andrzej Poterała. Osoba która „zmusiła” uczniów do wytężenia szarych komórek i stworzenia tej pracy: Pan Przemysław Rydel. Za wszelkie błędy autor odpowiada głową, więc proszę ich nie wytykać.
