Silnik czterosuwowy

maksymalna moc generowana przez silnik jest określona przez maksymalną ilość spożywanego powietrza., Ilość mocy generowanej przez silnik tłokowy jest związana z jego wielkością (objętość cylindra), niezależnie od tego, czy jest to silnik dwusuwowy, czy czterosuwowy, sprawnością objętościową, stratami, stosunkiem powietrza do paliwa, wartością opałową paliwa, zawartością tlenu w powietrzu i prędkością obrotową (obr. / min). Prędkość jest ostatecznie ograniczona wytrzymałością materiału i smarowaniem. Zawory, tłoki i korbowody cierpią z powodu silnych przyspieszeń. Przy dużej prędkości obrotowej silnika może wystąpić fizyczne pęknięcie i trzepotanie pierścienia tłokowego, powodując utratę mocy lub nawet zniszczenie silnika., Trzepotanie pierścienia tłokowego występuje, gdy pierścienie oscylują pionowo w rowkach tłoka, w których się znajdują. Trzepotanie pierścienia powoduje utratę uszczelnienia między pierścieniem a ścianą cylindra, co powoduje utratę ciśnienia i mocy cylindra. Jeśli silnik obraca się zbyt szybko, sprężyny zaworów nie mogą działać wystarczająco szybko, aby zamknąć zawory. Jest to powszechnie określane jako „pływak zaworu” i może spowodować kontakt tłoka z zaworem, poważnie uszkadzając silnik. Przy dużych prędkościach smarowanie interfejsu ściany cylindra tłoka ma tendencję do rozpadu., Ogranicza to prędkość tłoka w silnikach przemysłowych do około 10 m / s.

port dolotowy/wydechowy flowEdit

moc wyjściowa silnika zależy od zdolności wlotu (mieszanka powietrze–paliwo) i spalin do szybkiego przemieszczania się przez porty zaworów, zwykle znajdujące się w głowicy cylindra. Aby zwiększyć moc wyjściową silnika, można usunąć nieprawidłowości w drogach wlotowych i wylotowych, takie jak wady odlewania, a za pomocą stanowiska przepływu powietrza można zmodyfikować promienie skrętów zaworu i konfigurację gniazda zaworu w celu zmniejszenia oporu., Proces ten nazywa się portowaniem i może być wykonywany ręcznie lub za pomocą maszyny CNC.

odzyskiwanie ciepła odpadowego silnika spalinowegoedytuj

silnik spalinowy jest średnio w stanie przekształcić tylko 40-45% dostarczonej energii w pracę mechaniczną. Duża część energii odpadowej jest w postaci ciepła, które jest uwalniane do środowiska przez chłodziwo, płetwy itp. Jeśli uda nam się jakoś odzyskać ciepło odpadowe, możemy poprawić osiągi silnika. Stwierdzono, że nawet jeśli odzyska się 6% całkowicie zmarnowanego ciepła, może to znacznie zwiększyć sprawność silnika.,

opracowano wiele metod, aby wydobyć ciepło odpadowe ze spalin silnika i wykorzystać je dalej do wydobycia użytecznej pracy, zmniejszając jednocześnie zanieczyszczenia spalin. Wykorzystanie cyklu Rankine ' a, turbodoładowania i generowania termoelektrycznego może być bardzo przydatne jako system odzyskiwania ciepła odpadowego.

Doładowanieedit

jednym ze sposobów na zwiększenie mocy silnika jest wpychanie większej ilości powietrza do cylindra, dzięki czemu z każdego skoku mocy może być wytwarzana większa moc., Można to zrobić za pomocą pewnego rodzaju urządzenia do kompresji powietrza znanego jako doładowanie, które może być zasilane przez wał korbowy silnika.

doładowanie zwiększa limity mocy wyjściowej silnika spalinowego w stosunku do jego pojemności skokowej. Najczęściej doładowanie jest zawsze uruchomione, ale istnieją konstrukcje, które pozwalają go wyciąć lub uruchomić z różnymi prędkościami (w stosunku do prędkości obrotowej silnika)., Mechanicznie napędzane doładowanie ma tę wadę, że część mocy wyjściowej jest wykorzystywana do napędzania doładowania, podczas gdy moc jest marnowana w spalinach pod wysokim ciśnieniem, ponieważ powietrze zostało sprężone dwukrotnie, a następnie zyskuje większą potencjalną objętość w spalaniu, ale jest rozszerzane tylko w jednym etapie.

Turbosprężarkiedytuj

turbosprężarka to turbosprężarka napędzana spalinami silnika za pomocą turbiny. Turbosprężarka jest wbudowana w układ wydechowy pojazdu w celu wykorzystania wydechu wydechowego., Składa się z dwuczęściowego, szybkiego zespołu turbiny z jedną stroną, która spręża powietrze wlotowe, a drugą stroną, która jest zasilana przez wypływ spalin.

podczas biegu jałowego i przy niskich lub umiarkowanych prędkościach turbina wytwarza niewielką moc z małej objętości spalin, turbosprężarka ma niewielki efekt, a silnik pracuje prawie w sposób naturalnie zasysany., Gdy wymagana jest znacznie większa moc wyjściowa, prędkość obrotowa silnika i otwarcie przepustnicy są zwiększane, aż gazy wydechowe będą wystarczające do „podkręcenia” turbiny turbosprężarki, aby rozpocząć sprężanie znacznie więcej powietrza niż normalnie do kolektora dolotowego. W ten sposób dodatkowa moc (i prędkość) jest wydalana przez funkcję tej turbiny.

Turbodoładowanie pozwala na bardziej wydajną pracę silnika, ponieważ napędza go ciśnienie spalin, które w przeciwnym razie byłoby (głównie) marnowane, ale istnieje ograniczenie konstrukcyjne znane jako turbo lag., Zwiększona moc silnika nie jest natychmiast dostępna ze względu na konieczność gwałtownego zwiększenia obrotów silnika, zwiększenia ciśnienia i zakręcenia turbosprężarki, zanim turbosprężarka zacznie wykonywać użyteczne sprężanie powietrza. Zwiększona objętość wlotu powoduje zwiększenie wydechu i szybsze obracanie turbo, i tak dalej, aż do osiągnięcia stałej pracy O Dużej Mocy. Inną trudnością jest to, że wyższe ciśnienie spalin powoduje, że spaliny przenoszą więcej ciepła do mechanicznych części silnika.,

stosunek pręta do skoku jest stosunkiem długości korbowodu do długości skoku tłoka. Dłuższy pręt zmniejsza ciśnienie boczne tłoka na ściance cylindra i siły naprężeń, zwiększając żywotność silnika. Zwiększa to również koszty i wysokość i masę silnika.

„silnik kwadratowy” to silnik o średnicy otworu równej długości skoku., Silnik, w którym średnica otworu jest większa niż jego długość suwu, jest silnikiem nadkwasowym, natomiast silnik o średnicy otworu mniejszej niż jego długość suwu jest silnikiem podkwasowym.

zawór trainEdit

zawory są zwykle obsługiwane przez wałek rozrządu obracający się z połową prędkości wału korbowego. Posiada szereg krzywek wzdłuż swojej długości, każda zaprojektowana do otwierania zaworu podczas odpowiedniej części skoku wlotu lub wydechu. Popychacz między zaworem a krzywką jest powierzchnią styku, na której krzywka przesuwa się, aby otworzyć zawór., Wiele silników używa jednego lub więcej wałków rozrządu ” nad ” rzędem (lub każdym rzędem) cylindrów, jak na ilustracji, w których każda krzywka bezpośrednio uruchamia zawór przez płaski popychacz. W innych konstrukcjach silnika wałek rozrządu znajduje się w skrzyni korbowej, w którym to przypadku każda krzywka Zwykle styka się z popychaczem, który styka się z wahaczem, który otwiera zawór, lub w przypadku silnika z głowicą płaską popychacz nie jest konieczny. Konstrukcja krzywki napowietrznej zazwyczaj umożliwia wyższe prędkości obrotowe silnika, ponieważ zapewnia najbardziej bezpośrednią ścieżkę między krzywką a zaworem.,

luz zaworu

Luz zaworu odnosi się do małej szczeliny między podnośnikiem zaworu a trzpieniem zaworu, która zapewnia całkowite zamknięcie zaworu. W silnikach z mechaniczną regulacją zaworu nadmierny Luz powoduje hałas z układu zaworowego. Zbyt mały luz zaworowy może spowodować nieprawidłowe zamknięcie zaworów. Powoduje to utratę wydajności i ewentualnie przegrzanie zaworów wydechowych. Zazwyczaj prześwit musi być ustawiony co 20 000 mil (32 000 km)za pomocą czujnika.,

większość nowoczesnych silników produkcyjnych wykorzystuje podnośniki hydrauliczne, aby automatycznie kompensować zużycie elementów układu zaworowego. Brudny olej silnikowy może spowodować awarię podnośnika.

bilans Energetycznyedytuj

silniki Otto są około 30% sprawne; innymi słowy, 30% energii wytwarzanej przez spalanie jest przekształcane w użyteczną energię obrotową na wale wyjściowym silnika, podczas gdy pozostała część to straty spowodowane ciepłem odpadowym, tarciem i osprzętem silnikowym. Istnieje wiele sposobów na odzyskanie części energii utraconej na ciepło odpadowe., Zastosowanie turbosprężarki w silnikach wysokoprężnych jest bardzo skuteczne poprzez zwiększenie ciśnienia powietrza wlotowego i w efekcie zapewnia taki sam wzrost wydajności, jak posiadanie większej pojemności skokowej. Firma Mack Truck, kilkadziesiąt lat temu, opracowała system turbinowy, który zamieniał ciepło odpadowe w energię kinetyczną, którą przekazywał z powrotem do przekładni silnika. W 2005 roku BMW ogłosiło opracowanie turbosteamera, dwustopniowego systemu odzyskiwania ciepła podobnego do systemu Mack, który odzyskuje 80% energii w spalinach i podnosi sprawność silnika Otto o 15%., Natomiast silnik sześciosuwowy może zmniejszyć zużycie paliwa nawet o 40%.

nowoczesne silniki są często celowo budowane, aby były nieco mniej wydajne, niż mogłyby być inaczej. Jest to konieczne w przypadku kontroli emisji, takich jak recyrkulacja spalin i katalizatory, które zmniejszają smog i inne zanieczyszczenia atmosferyczne. Zmniejszenie wydajności można przeciwdziałać za pomocą jednostki sterującej silnika przy użyciu technik lean burn.

w Stanach Zjednoczonych Średnia korporacyjna oszczędność paliwa nakazuje, że pojazdy muszą osiągnąć średnią 34,9 mpg‑USA (6,7 L/100 km; 41.,9 mpg‑imp) w porównaniu do obecnego standardu 25 mpg‑US (9,4 L/100 km; 30,0 mpg‑imp). Ponieważ producenci samochodów chcą spełnić te standardy do 2016 r., należy rozważyć nowe sposoby inżynierii tradycyjnego silnika spalinowego (ICE). Niektóre potencjalne rozwiązania zwiększające efektywność paliwową w celu spełnienia nowych wymagań obejmują wypalanie po tym, jak tłok znajduje się najdalej od wału korbowego, znanego jako górny martwy środek, i zastosowanie cyklu Millera. Łącznie taka przeprojektowanie może znacznie zmniejszyć zużycie paliwa i nie
x emisji.,