Schemat działania silnika dwusuwowego
Jako że silniki dwusuwowe nie mogą być wyposażone w miskę olejową, smarowanie układu korbowego musi być zapewnione przez mieszankę paliwową. W tym celu do paliwa dodaje się pewną ilość oleju silnikowego.
Istnieją też silniki dwusuwowe, gdzie oleju nie dodaje się do paliwa, ale jest on tłoczony z oddzielnego zbiornika bezpośrenio do łożysk oraz na gładzie cylindrów. Układ taki komplikuje jednak silnik, a główną zaletą dwusuwu jest lekkość i prostota (brak rozrządu, brak układu smarowania itd.)
Silniki dwusuwowe, aczkolwiek mają swoje zalety, nie znalazły szerokiego zastosowania. Stosowano je głównie do napędu lekkich motocykli i motorowerów. W ostatnich czasach jednak nawet w tych zastosowaniach wypierają je silniki czterosuwowe. W Polsce i NRD produkowano także samochody osobowe (Syrena, Trabant i Wartburg), a nawet i ciężarowe IFA. Produkcja ich została zarzucona.
Podstawową wadą silników dwusuwowych jest głośna praca oraz wysoka emisja spalin. Głównym tego powodem jest zawartość w mieszance paliwowej oleju silnikowego, który ulega spalaniu wraz paliwem.
Two Stroke Engine
Silnik czterosuwowy jest to silnik spalinowy, którego tłok wykonuje cztery ruchy posuwiste w jednym cyklu roboczym.
Silnik czterosuwowy - zasada działania
1. Suw ssania - tłok (1) przesuwa się w dół z górnego do dolnego skrajnego położenia. W tym czasie zawór (część silnika spalinowego) ssawny (2) jest otwarty co pozwala na zassanie powietrza lub mieszanki paliwo-powietrznej.
2. Suw sprężania - tłok przesuwa się w górę, do górnego skrajnego położenia. powietrze lub mieszanka paliwo-powietrzna zostaje sprężana do wymaganego ciśnienia. Oba zawory ssawny (2) i wydechowy (3) są zamknięte.
3. Suw pracy - przed osiągnięciem górnego skrajnego położenia w silnikach wysokoprężnych i tych z elektronicznym wtryskiem paliwa następuje wtrysk paliwa i zapłon samoczynny lub wymuszony iskrą. Spalające się paliwo powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia co wymusza ruch tłoka do dolnego skrajnego położenia. Oba zawory ssawny (2) i wydechowy (3) są zamknięte
4. Suw wydechowy - tłok porusza się w górę do górnego skrajnego położenia podczas gdy zawór wydechowy jest otwarty. Gazowe produkty spalania paliwa (spaliny) zostają wypchnięte z przestrzeni roboczej silnika.
Schemat działania silnika czterosuwowego
Four Stroke Engine
Silnik wysokoprężny - silnik cieplny spalinowy o spalaniu wewnętrznym, w którym spalanie inicjowane jest po przekroczeniu krytycznego ciśnienia a jednocześnie temperatury zapłonu wzrastającej wraz z ciśnieniem, przy której następuje samozapłon paliwa. W powszechnie stosowanych silnikach zapłon następuje w momencie wtryśnięcia paliwa do komory spalania, w której znajduje się powietrze rozgrzane w wyniku adiabatycznego sprężania.W nowoczesnych silnikach diesla stosuje się także świece żarowe wstępnie rozgrzewające zassane powietrze co znacznie ułatwia ich rozruch. Paliwem spalanym w silniku wysokoprężnym jest zwykle olej napędowy lub (w przypadku silnikach wielkogabarytowych) mazut.
Silnik wysokoprężny znany jest także pod nazwą: silnik o zapłonie samoczynnym lub silnik diesla.
Silnik o zapłonie samoczynnym (silnik samozapłonowy) jest silnikiem cieplnym spalinowym o spalaniu wewnętrznym, w którym spalanie wywoływane jest przekroczeniem ciśnienia krytycznego, w którym następuje samozapłon paliwa. Podczas rozruchu silników tego typu zapłon może być wspomagany dodatkowo innymi metodami, np. świecą żarową.
1. W silniku diesla paliwem jest olej napędowy.
2. W silniku modelarskim paliwem jest eter.
Zobacz też: silnik żarowy.
Samozapłon - w silnikach wysokoprężnych proces samoczynnego zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej, pod wpływem wysokiej (rzędu 700 stopni Celsjusza) temperatury, powstającej na skutek silnego sprężenia mieszanki w cylindrze.
Zobacz też: przemiana adiabatyczna
Olej napędowy jest paliwem przeznaczonym do silników wysokoprężnych z zapłonem samoczynnym.
Olej napędowy jest mieszaniną węglowodorów parafinowych, naftenowych i aromatycznych, wydzielonych z ropy naftowej w procesach destylacyjnych. Destylaty oleju napędowego mają temperatury wrzenia znacznie wyższe (180-350°C) niż destylaty benzynowe. Z uwagi na dużą zawartość siarki w tych destylatach, konieczne jest jej usuwanie poprzez obróbkę wodorową w procesach katalitycznych (hydrorafinacja). Oleje napędowe to również produkty otrzymywane z frakcji pozostałościowych po destylacji, ale w tym wypadku konieczne są katalityczne procesy rozkładowe (kraking katalityczny, hydrokraking). Tak, więc skład i wzajemne proporcje węglowodorów zawartych w olejach napędowych są różne w zależności od charakteru przerabianej ropy oraz od procesów technologicznych zastosowanych przy ich produkcji.
Ze względu na sposób zapłonu mieszanki olejowo-powietrznej w silnikach, który ma charakter nie iskrowy lecz temperaturowy, w przypadku silników na to paliwo nie występuje problem nieregularnego, wybuchoweg spalania (tzw. stukania). Stąd ustalanie liczby oktanowej dla olejów napędowych nie ma sensu. Kluczowym parametrem dla tych paliw jest natomiast zdolność do szybkiego samozapłonu pod wpływem wysokiej temperatury, której miarą jest liczba cetanowa.
· nafta, lekki olej napędowy (LON),
· średni olej napędowy (SON),
· ciężki olej napędowy (CON),
· hydrorafinowany olej napędowy (HON),
· olej napędowy z hydrokrakingu (HCON),
· olej napędowy z krakingu katalitycznego (LCO),
· dodatki poprawiające własności zimowe, dodatki uszlachetniające.
Liczba oktanowa - liczba określająca jakość paliwa silnikowego do silników z zapłonem iskrowym. Parametr ten określa odporność mieszanki paliwowo-powietrznej na samozapłon i spalanie detonacyjne podczas sprężania mieszanki oraz podczas rozpoczętego już procesu spalania mieszanki w cylindrze silnika.
Paliwo napędza silnik poprzez spalanie się mieszanki paliwowo-powietrznej w jego cylindrach w wyniku iskry elektrycznej. Spalanie to przebiega w bardzo krótkich cyklach. W trakcie każdego cyklu zmieszana wcześniej z powietrzem benzyna musi ulec możliwie jak najbardziej całkowitemu spaleniu z określoną (dużą) szybkością. Gdy spalanie przebiega zbyt gwałtownie silnik zaczyna "stukać". Stukanie jest spowodowane zbyt gwałtownym (detonacyjnym) spalaniem paliwa i może prowadzić do uszkodzenia silnika szczególnie zaworów, tłoków, korbowodów. Proces spalania zależy od jego warunków, które zależą od konstrukcji silnika, ale jest też także zależny od składu chemicznego paliwa. Paliwo składa się zasadniczo z alifatycznych węglowodorów o liczbie atomów węgla od 7 do 10-12. Analizując spalanie poszczególnych węglowodorów z tego zakresu odkryto, że najlepiej spala się tzw. izooktan (2,2,4-trimetylopentan) a najgorzej n-heptan. Mieszając tylko te dwa węglowodory można "symulować" zachowanie prawie wszystkich rodzajów benzyn.
Liczbę oktanową benzyn ustala się poprzez porównanie parametrów pracy specjalnego, testowego silnika zasilanego analizowaną benzyną i paliwem uzyskanym przez zmieszanie izooktanu i heptanu. Gdy analizowana benzyna działa tak jak czysty izooktan, przyjmuje się, że ma ona liczbę oktanową równą 100, gdy działa tak jak n-heptan, przyjmuje się, że ma ona tę liczbę równą 0. W pośrednich zakresach analizowana benzyna ma taką liczbę oktanową jak procentowa ilość izooktanu w paliwie składającym się tylko z izooktanu i n-heptanu o takich samych własnościach.
W praktyce pomiar taki wykonuje się przy pomocy wykalibrowanego silnika testowego, dla którego robi się raz wykres zależności liczby "stuków" na sekundę w funkcji składu mieszanki izooktan-heptan, a następnie wyznacza się liczbę oktanową testowanego pliwa. Na świecie istnieją dwie normy na oznaczanie liczby oktanowej: RON (Research Octane Number) i MON (Motor Octane Number) - obie opierają się na tej samej zasadzie pomiaru, ale różnią się warunkami przeprowadzania testu. Uważa się, że MON lepiej oddaje to co się dzieje w silniku pracującym pod dużym obciążeniem, a RON lepiej dla silnika pracującego pod średnim i małym obciążeniem. MON jest średnio o ok. 10 punktów niższe od RON dla tej samej benzyny. W Polsce, podobnie jak w całej Europie obowiązuje norma oznaczania liczby oktanowej zbliżona do RON, natomiast w USA, Kanadzie, Australii i kilku innych krajach podawana na stacjach liczba oktanowa odpowiada bardziej normie MON. Powoduje to, że amerykańska benzyna 87 odpowiada europejskiej 95.
Liczba cetanowa jest podstawową własnością olejów napędowych, tak jak dla benzyn liczba oktanowa. Liczba cetanowa jest wskaźnikiem zdolności oleju napędowego do samozapłonu i zależy od jego składu chemicznego.
Liczbę cetanową wyznacza się porównując czas zapłonu dla paliwa wzorcowego i analizowanego oleju napędowego, stosując do tego celu specjalne silniki wzorcowe. Paliwo wzorcowe to mieszanka cetanu (5-(1,2-dihydroksyetylo)-3,4-dihydroksy-5H-furan-2-on) - posiadającego bardzo krótki czas zapłonu i α-metylo-naftalenu. Gdy analizowany olej napędowy posiada własności takie jak czysty cetan ma on liczbę cetanową 100. Gdy posiada własności takie jak mieszanka 50:50 cetanu i α-metylo-naftalenu ma on liczbę cetanową równą 50.
Najbardziej korzystne w silnikach z zapłonem samoczynnym są liniowe węglowodory parafinowe, które spalają się równomiernie, a ich liczba cetanowa rośnie w granicach 70-110 wraz ze wzrostem wielkości cząsteczek węglowodoru. Rozgałęzione węglowodory parafinowe i nafteny są już mniej korzystne, a ich liczba cetanowa zawiera się w granicach 20-70. Najgorsze własności mają proste węglowodory aromatyczne, których liczba cetanowa waha się w granicach 0-60, natomiast dla wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (poza naftenami) wartość ta wynosi tylko ok. 20.
Na liczbę cetanowa ma również wpływ skład frakcyjny oleju. Ogólnie można powiedzieć, że im lżejsze (mające niższą temperaturę wrzenia) paliwo, tym mniejsza liczba cetanowa. Lekkich frakcji ropy naftowej nie można jednak całkowicie usuwać ze składu olejów napędowych, bo są one ważne przy uruchamianiu silnika.
W polskiej normie dla olejów napędowych ustalone jest minimum liczby cetanowej, wynoszące 49, ponieważ badania eksploatacyjne silników Diesla wykazały, że paliwa o niższej liczbie znacznie obniżają ekonomikę jazdy. Natomiast wzrost liczby cetanowej powyżej 50 wydatnie poprawia własności eksploatacyjne paliwa, ułatwia rozruch silnika, spowalnia zanieczyszczenie dysz wtryskiwaczy, ogranicza czarne dymy w spalinach i obniża hałaśliwość silnika.
Kiwon - pomnik w Ropiance, Beskid Niski
Ropa naftowa (olej skalny) to ciekła kopalina, złożona z mieszaniny naturalnych węglowodorów gazowych, ciekłych i stałych. Jest podstawowym surowcem przemysłu petrochemicznego stosowanym do otrzymywania m.in. benzyny, nafty, olejów, parafiny, smarów, asfaltów, wazelin. Ropę naftową przerabia się w rafineriach.
Aby wyodrębnić z ropy jej poszczególne składniki (np. benzynę) stosuje się Destylację frakcyjną. Ropę rozdziela się na frakcje dzięki różnicy w temperaturach wrzenia poszczególnych jej składników.
Ropa jest wydobywana conajmniej od średniowiecza na terenach Półwyspu Arabskiego, gdzie zalegała na płytkich i łatwo dostępnych pokładach. Pierwsza polska kopalnia ropy powstała w 1854 r. z inicjatywy Ignacego Łukasiewicza w Bóbrce k. Krosna, a pierwszy szyb naftowy o współczesnej konstrukcji wywiercono w 1859 r. w USA.
Pierwszy polski zakład destylacji ropy naftowej powstał w 1856 r. w Ulaszowicach koło Jasła (dzisiaj w granicach miasta). Jedna z najstarszych rafinerii na świecie z 1884 znajduje się w Gorlicach.
Świeca zapłonowa - element układu zapłonowego silnika spalinowego o o zapłonie iskrowym. Zadaniem świecy jest wygenerowanie iskry elektrycznej, inicjującej zapłon paliwa w cylindrze silnika.
Iskra powstaje pomiędzy elektrodą...
GOTI94