co to jest silnik spalinowy i jak działa?

co to jest silnik spalinowy?

silnik spalinowy (ICE) to silnik cieplny, w którym spalanie paliwa z utleniaczem (Zwykle powietrzem) następuje w komorze spalania, która jest integralną częścią obwodu przepływu płynu roboczego.

w silniku spalinowym ekspansja gazów wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych wytwarzanych przez spalanie wywiera bezpośrednią siłę na niektóre elementy silnika. Siła jest zwykle przykładana do tłoków, łopatek turbiny, wirnika lub dyszy.

ta siła porusza komponent na odległość, zamienia energię chemiczną w użyteczną energię kinetyczną i jest używana do napędzania, poruszania lub napędzania wszystkiego, do czego jest przymocowany silnik. Zastępuje to zewnętrzny silnik spalinowy w zastosowaniach, w których waga lub rozmiar silnika jest ważny.

termin silnik spalinowy zwykle odnosi się do silnika, w którym spalanie jest przerywane, takie jak bardziej popularne Czterosuwowe i dwusuwowe silniki tłokowe, wraz z wariantami, takimi jak sześciosuwowy silnik tłokowy i obrotowy silnik Wankla.

druga klasa silników spalinowych wykorzystuje ciągłe spalanie: turbiny gazowe, silniki odrzutowe i większość silników rakietowych, z których każdy jest silnikiem spalinowym na tej samej zasadzie, jak wcześniej opisano. Broń palna jest również formą silnika spalinowego, choć jest na tyle wyspecjalizowana, że zazwyczaj traktowana jest jako osobna kategoria.

natomiast w zewnętrznych silnikach spalinowych, takich jak silniki parowe lub Stirlinga, energia jest oddawana do płynu roboczego, który nie składa się z produktów spalania, jest z nimi mieszany lub jest przez nie zanieczyszczony. Płyny robocze do zewnętrznych silników spalinowych obejmują powietrze,gorącą wodę, wodę pod ciśnieniem, a nawet ciekły sód, który jest podgrzewany w kotle.

Czytaj więcej: co to jest silnik spalinowy zewnętrzny?

ICEs są zwykle zasilane paliwami o dużej gęstości energetycznej, takimi jak benzyna lub olej napędowy, płyny wykonane z paliw kopalnych. Chociaż istnieje wiele zastosowań stacjonarnych, większość ICEs jest wykorzystywana w aplikacjach mobilnych i jest dominującym źródłem zasilania dla pojazdów, takich jak samochody, samoloty i łodzie.

Kto wynalazł silnik spalinowy?

w 1823 roku Samuel Brown opatentował pierwszy silnik spalinowy, który został zastosowany przemysłowo w USA; jeden z jego silników pompował wodę w kanale Croydon w latach 1830-1836.

pierwszy komercyjny silnik spalinowy został stworzony przez Étienne Lenoir około 1860 roku, a pierwszy nowoczesny silnik spalinowy został stworzony w 1876 roku przez Nicolausa Otto. W 1872 roku Amerykanin George Brayton wynalazł pierwszy komercyjny silnik spalinowy zasilany płynem.

Étienne Lenoir urodził się w Mussy-la-Ville w 1822 roku, który był wówczas w Luksemburgu, ale obecnie jest częścią Belgii. Na początku lat 50. wyemigrował do Paryża, gdzie pracował jako inżynier i eksperymentował z elektrycznością.

w 1860 opatentował gazowy jednocylindrowy silnik spalinowy, który zamontował na trójkołowym wózku. Chociaż działał w miarę dobrze, nie był paliwooszczędny, generował dużo hałasu i często się przegrzewał. Silnik wyłączyłby się całkowicie, gdyby woda nie była dostarczana do chłodzenia, a zbiornik byłby wymagany do przechowywania paliwa gazowego.

w 1863 roku zbudował trójkołowy wagon, który jeździł na benzynie. Podczas demonstracji w Paryżu samochód pokonał dystans 11 km w około 3 godziny, co odpowiada średniej prędkości 3 km / h.

wcale nie za szybko! Co było tak imponującego w powozie niż poruszanie się tak wolno? Cóż, fakt, że był napędzany silnikiem, a nie koniem czy mułem, uczynił go prawdziwą innowacją. Jego silniki były stosunkowo udane, w sumie zbudowano około 500 silników, ale pozostawiono miejsce na wiele ulepszeń.

Lenoir został obywatelem francuskim w 1870 roku za pomoc Francuzom podczas wojny francusko-pruskiej. W 1881 roku otrzymał Légion d ’ honneur, nagrodę za wybitne osiągnięcia w dziedzinie telegrafii. Chociaż Lenoir praktycznie wynalazł samochód, Lenoir był pozbawiony środków do życia w późniejszych latach. Zmarł we Francji w 1900 roku.

jak działa silnik spalinowy?

w silniku spalinowym (ICE) zapłon i spalanie paliwa występują w samym silniku. Spalanie, znane również jako spalanie, jest podstawowym procesem chemicznym uwalniania energii z mieszanki paliwowo-powietrznej. Silnik następnie zamienia część energii ze spalania na pracę.

silnik składa się ze stałego cylindra i ruchomego tłoka. Rozprężające się gazy spalinowe pchają tłok, który z kolei obraca wał korbowy. Po tym, jak tłok ściska mieszankę paliwowo-powietrzną, Iskra zapala ją, powodując spalanie. Ekspansja gazów spalinowych popycha tłok podczas skoku mocy.

ostatecznie, dzięki systemowi przekładni w układzie napędowym, ruch ten napędza koła pojazdu.

obecnie w produkcji są dwa rodzaje silników spalinowych: silnik benzynowy z zapłonem iskrowym i silnik wysokoprężny z zapłonem samoczynnym. Większość z nich jest czterosuwowa, co oznacza, że do ukończenia cyklu potrzeba czterech skoków tłoka. Cykl obejmuje cztery różne procesy: wlot, sprężanie, spalanie i skok mocy oraz wydech.

silniki benzynowe z zapłonem iskrowym i wysokoprężne różnią się sposobem dostarczania i zapalania paliwa. W silniku o zapłonie iskrowym paliwo jest mieszane z powietrzem, a następnie zasysane do cylindra podczas procesu wlotu. Po sprężeniu przez tłok mieszanki paliwowo-powietrznej Iskra zapala ją i powoduje spalanie.

ekspansja gazów spalinowych popycha tłok podczas skoku mocy. W silniku wysokoprężnym powietrze jest po prostu wciągane do silnika, a następnie sprężane. Silniki wysokoprężne następnie rozpylają paliwo w odpowiedniej, odmierzonej ilości do gorącego sprężonego powietrza, które go zapala.

zastosowania silników spalinowych

silniki spalinowe są najszerzej stosowanymi i najszerzej stosowanymi obecnie urządzeniami do wytwarzania energii. Przykłady obejmują silniki benzynowe, silniki Diesla, silniki z turbiną gazową i systemy napędowe rakiet.

IC engine ma wiele zastosowań, takich jak,

• Silniki Benzynowe: Samochodowe, morskie, lotnicze
• silniki gazowe: moc przemysłowa
• silniki Diesla: samochodowe, kolejowe, energetyczne, Morskie
• turbiny gazowe: energetyczne, lotnicze, przemysłowe, morskie

Klasyfikacja silników spalinowych

obecnie w produkcji są dwa rodzaje silników spalinowych: silnik benzynowy z zapłonem iskrowym i silnik wysokoprężny z zapłonem samoczynnym Silnik. Większość z nich to silniki czterosuwowe, co oznacza, że do ukończenia cyklu potrzebne są cztery suwy tłoka.

silniki IC można klasyfikować na podstawie stosowanego paliwa, cyklu termodynamicznego, rodzaju zapłonu, rodzaju układu chłodzenia, układu cylindrów, sposobu ładowania itp. Teraz studiujemy to szczegółowo.

1) zgodnie z cyklem pracy:

wiemy, że silniki IC przekształcają energię chemiczną w energię mechaniczną w pracy cyklicznej. Istnieje wiele cykli termodynamicznych, np. cykl Carnota, cykl Otto, cykl Diesla, cykl Rankine ’ a itp. Silniki IC pracują w trzech cyklach: cykl Otto i cykl Diesla oraz cykl podwójny. Zgodnie z nim silniki IC można podzielić na następujące typy.

1. Silnik cyklu Otto:

jest również znany jako silnik o zapłonie iskrowym lub silnik o stałej objętości dodawania ciepła, silnik benzynowy itp. W tym cyklu dodawanie ciepła (spalanie paliwa) i odrzucanie (spalanie) odbywa się przy stałej objętości, a rozszerzanie i sprężanie odbywa się przy izentropii. Silniki te dają niską moc przy dużej prędkości.

2. Silnik wysokoprężny

jest to znane jako silnik wysokoprężny, silnik wysokoprężny, silnik o stałym ciśnieniu itp. W tym cyklu dodawanie ciepła (spalanie paliwa) odbywa się przy stałym ciśnieniu, a odrzucanie ciepła odbywa się przy stałej objętości. Silnik ten daje dużą moc przy niskiej prędkości.

3. Duel Cycle Engine:

podwójny cykl jest połączeniem cyklu Otto i cyklu Diesla. W tym silniku dodawanie ciepła odbywa się zarówno przy stałej objętości, jak i stałym ciśnieniu w pewnym stosunku.

niektóre silniki pracują w cyklu Stirlinga i Ericssona, ale nie są one używane komercyjnie.

2) w zależności od rodzaju używanego paliwa:

większość z nas wie o tych silnikach. Są to silniki benzynowe i diesla. Obecnie paliwo gazowe, takie jak LPG, CNG, Wodór itp. stosowany jest również w silnikach IC. Silniki te nazywane są silnikami nietradycyjnymi.

3) zgodnie ze sposobem ładowania:

ładowanie oznacza sposób przyjmowania mieszanki paliwowo-powietrznej. Można to sklasyfikować jako follow.

1. silnik wolnossący naturalny:

w tym silniku dopuszcza się mieszankę powietrzno-paliwową (silnik SI) lub samo powietrze (silnik CI) z powodu różnicy ciśnień wewnątrz cylindra i ciśnienia atmosferycznego.

2. Silniki doładowane:

w tym silniku do dopuszczenia ładunku wewnątrz cylindra stosuje się oddzielną sprężarkę. Sprężarka ta pracuje z wykorzystaniem mocy silnika (połączonego z wałem korbowym z napędem pasowym).

3. Silnik z turbodoładowaniem:

ten silnik wykorzystuje turbinę, która wciąga powietrze do cylindra i działa za pomocą mocy spalin. Jest to również jak doładowanie, ale sprężarka jest napędzana przez turbinę, która jest obracana przez gazy spalinowe.

4) zgodnie z zapłonem:

w IC zapłon silnika może odbywać się na dwa sposoby. W pierwszym z nich do zapalania paliwa (silnik o zapłonie iskrowym) używana jest oddzielna świeca zapłonowa lub jakiekolwiek inne urządzenie, a drugie to zapalanie paliwa z powodu ciepła wytwarzanego podczas sprężania lub paliwa (silnik o zapłonie samoczynnym).

Tak więc zgodnie z tymi metodami dostępne są dwa silniki z zapłonem iskrowym lub silnikiem SI (silnik benzynowy) i silnikiem wysokoprężnym lub silnikiem CI (Silnik wysokoprężny).

5) w zależności od rodzaju układu zapłonowego:

w silnikach benzynowych do zapalania paliwa używaliśmy świecy zapłonowej. Ta iskra na świecy zapłonowej, wytwarzana przez układ zapłonowy. Zgodnie z układem zapłonowym istnieją dwa rodzaje silników. Pierwszy to silnik z zapłonem akumulatorowym (użyj akumulatora do generowania iskry), a drugi to silnik z zapłonem magneto (użyj małego generatora do generowania iskry).

6) zgodnie z projektem silnika:

1. silnik tłokowy:

w silniku tego typu stosuje się tłok, który porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym za pomocą siły nacisku generowanej przez spalanie paliwa. Wał korbowy przekształca ten ruch posuwisto-zwrotny w ruch obrotowy. Większość silników samochodowych jest typu tłokowego.

Czytaj więcej: Co To jest silnik tłokowy?

2. Silnik obrotowy:

w silniku obrotowym stosuje się wirnik. Siła nacisku generowana przez spalanie paliwa jest wywierana na ten wirnik, który dodatkowo obraca koło. Silnik Wankla jest jednym z typów silników obrotowych. Silniki te nie są obecnie stosowane w silnikach samochodowych.

7) zgodnie z chłodzeniem:

dwa rodzaje chłodzenia są stosowane w silnikach IC, chłodzeniu powietrzem i chłodzeniu wodą. Silniki są chłodzone powietrzem lub wodą. Oba te systemy chłodzenia mają swoje zalety, które omówimy później. Olej silnikowy służy również jako czynnik chłodzący.

8) w zależności od skoku silnika:

wiemy, że skok jest maksymalną odległością, jaką tłok może przemieścić wewnątrz cylindra lub między TDC do BDC. Jeśli silnik porusza się z TDC do BDC, nazywa się to jednym skokiem. Jeśli powróci do BDC, zostanie wywołany dwoma pociągnięciami. Wał korbowy wykonuje jeden obrót w dwóch pociągnięciach. Zgodnie z nim wynaleziono trzy rodzaje silników.

1. Silnik dwusuwowy:

w tym silniku wał korbowy wykonuje jeden obrót w jednym skoku mocy. Ten silnik daje większą moc w porównaniu do innych. Jest stosowany w Strzelcach, statkach, generatorach itp.

Czytaj więcej: Co To jest silnik dwusuwowy? a co to jest silnik czterosuwowy?

2. Silniki czterosuwowe:

ten silnik daje dwa obroty wału korbowego w jednym skoku mocy. Dają niską moc, ale wysoką wydajność. Jest stosowany w samochodach osobowych, ciężarowych, rowerach itp.

3. Silniki sześciosuwowe:

silniki te są w fazie rozwoju. Jak sama nazwa wskazuje, da to obrót trzech wałów korbowych w jednym skoku mocy.

9) zgodnie z układem silnika:

silniki te można lepiej zrozumieć za pomocą diagramów w porównaniu do słów.