Sprężarka stanowi podstawowy element pompy ciepła mający istotny wpływ na efektywność jej pracy. Nowoczesne sprężarki inwerterowe umożliwiają płynną regulację wydajności jej pracy przy zachowaniu wysokiej sprawności pracy. Sprężarki inwerterowe są oferowane w przystępnym koszcie zakupu np. w postaci sprężarek rotacyjnych z podwójnym tłokiem (Twin Rotary Inwerter DC).
Kotły kondensacyjne uzyskują sprawności pracy powyżej 100% i jest to określane w warunkach znormalizowanych przy kilku obciążeniach cieplnych. W rzeczywistych warunkach pracy kotły kondensacyjne mogą uzyskiwać sprawności pracy deklarowane w ich danych technicznych, o ile warunki pracy będą korzystne. Oznacza to warunki pracy z niskimi temperaturami wody grzewczej, najlepiej w systemie ogrzewania podłogowego. Sprawność rzędu 108% określana jest w stosunku do wartości opałowej gazu ziemnego. W warunkach rzeczywistych pracy, sprawność kotłów jest zależna od wielu czynników, m.in. rodzaju regulatora, udziału ciepłej wody użytkowej w bilansie cieplnym budynku, itd.
Blok III Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie silników spalinowych
1. Blok III: Pojazdy stosowane
w rolnictwie
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
Lekcja 2: Ogólna budowa i działanie
silników spalinowych (1 godz.)
1. Rodzaje silników spalinowych
2. Ogólna budowa silników spalinowych
3. Zasady pracy silników spalinowych
3. Silniki spalinowe
Tłokowe
Z tłokami suwliwymi
Czterosuwowe
Z zapłonem
iskrowym
Z zapłonem
samoczynnym
Dwusuwowe
Z zapłonem
iskrowym
Z zapłonem
samoczynnym
Z tłokami obrotowymi
Turbospalinowe Odrzutowe
1.Rodzajesilnikówspalinowych
Kolorem różowym zaznaczono silniki wykorzystywane
w pojazdach rolniczych
4. 2.Ogólnabudowasilnikówspalinowych Silnikiem spalinowym nazywa się maszynę cieplną, w której
w wyniku spalania paliwa zostaje wytworzona energia cieplna,
zamieniona następnie na energię mechaniczną.
Silnik spalinowy składa się z kadłuba, głowicy oraz z
układów: korbowego, rozrządu, olejenia, zasilania, chłodzenia
oraz silniki z zapłonem iskrowym – zapłonowego.
1 - kadłub,
2 - głowica,
3 - układ korbowy,
4 - układ rozrządu
zaworowy,
5 - układ olejenia,
6 - układ zasilania,
7 - układ chłodzenia
5. W kadłubie są osadzone elementy poszczególnych układów
i zespołów silnika.
Układ korbowy silnika składa się z tłoka z pierścieniami,
sworznia tłokowego, wału korbowego, korbowodu łączącego tłok
z wałem korbowym oraz koła zamachowego. Zadaniem tego
zespołu jest przenoszenie ruchu tłoka na wał korbowy i zamiana
ruchu postępowo-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału
korbowego.
Układ rozrządu zaworowy składa się z zaworów (dolotowego
i wylotowego), sprężyn zaworowych, dźwigni zaworowych,
popychaczy i wałka rozrządu, a bezzaworowy z otworów
i kanałów odsłanianych i zasłanianych przez tłok silnika.
Zadaniem tego układu jest otwieranie i zamykanie zaworów
w odpowiednim czasie tak, aby umożliwić dostarczenie świeżego
ładunku powietrza lub mieszanki paliwowo-powietrznej do
cylindra oraz odprowadzenie gazów spalinowych na zewnątrz
cylindra.
2.Ogólnabudowasilnikówspalinowych
6. Układ olejenia składa się ze zbiornika na olej, pompy oleju,
przewodów i kanałów olejowych oraz filtrów oleju. Jego
zadaniem jest doprowadzenie oleju do poszczególnych par
ciernych (np. czop wału korbowego - łożysko wału
korbowego) w celu zmniejszenia tarcia występującego
podczas pracy silnika.
Układu zasilania składa się ze zbiornika paliwa, pompy
zasilającej, filtra paliwa, gaźnika lub pompy wtryskowej
i wtryskiwaczy. Zadanie układu zasilania polega na
dostarczeniu odpowiedniej ilości paliwa do cylindra. Zależnie
od rodzaju silnika paliwo albo jest dostarczane w postaci
mieszanki paliwowo-powietrznej (silniki gaźnikowe), albo
bezpośrednio wtryskiwane do cylindra (silniki wtryskowe).
Układ chłodzenia składa się z wymiennika ciepła (chłodnica
lub użebrowanie cylindra), pompy wody, wentylatora,
kanałów przepływowych i termostatu. Układ chłodzenia
służy do odprowadzania nadmiaru ciepła z silnika, aby
zapewnić mu odpowiednią temperaturę pracy.
2.Ogólnabudowasilnikówspalinowych
7. Układ zapłonowy występuje w silnikach z zapłonem iskrowym.
Składa się ze źródła prądu, aparatu zapłonowego, cewki
zapłonowej, świecy zapłonowej i przewodów elektrycznych. Jego
zadaniem jest wytworzenie iskry elektrycznej w celu zapalenia
mieszanki paliwowo-powietrznej w chwili, gdy została ona
odpowiednio sprężona przez tłok zbliżający się do górnego
martwego położenia (GMP).
2.Ogólnabudowasilnikówspalinowych
9. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych
W silnikach spalinowych tłokowych sprężona mieszanka paliwa
i powietrza jest spalana w cylindrze, zamkniętym z jednej
strony głowicą, a z drugiej — tłokiem. W wyniku tego procesu
zwiększa się w cylindrze temperatura gazów i ich ciśnienie.
Gorące gazy wywierają nacisk na ruchomy tłok silnika
i przesuwają go, wykonując w ten sposób pracę mechaniczną.
Posuwisty ruch tłoka zostaje zamieniony za pomocą
mechanizmu korbowego na ruch obrotowy wału wykorbionego.
Tłok porusza się w cylindrze pomiędzy dwoma skrajnymi
położeniami. Położenie, w którym tłok jest najbardziej
oddalony od wału wykorbionego, nazywa się zewnętrznym
zwrotnym położeniem (ZZP) lub górnym zwrotnym położeniem
(GZP). Przestrzeń zawarta między głowicą a tłokiem w GZP ma
najmniejszą objętość (V0); przestrzeń ta nazywa się komorą
spalania. Położenie, w którym tłok znajduje się najbliżej wału
wykorbionego, nazywa się wewnętrznym zwrotnym położeniem
(WZP) lub dolnym zwrotnym położeniem (DZP). Przestrzeń
zawarta między głowicą a tłokiem w DZP ma największą
objętość (V), zwaną całkowitą objętością cylindra.
11. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych Droga, którą przebywa tłok od jednego do drugiego zwrotnego
położenia, nazywa się skokiem tłoka; ażeby ją przebyć, tłok
musi wykonać ruch zwany suwem.
Objętość cylindra zawarta między GZP a DZP nazywa się
objętością skokową cylindra i jest oznaczana symbolem Vs.
Objętość całkowitą cylindra można więc obliczyć jako sumę
objętości skokowej i objętości komory spalania
so VVV
Stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości komory
spalania nazywa się stopniem sprężania i oznacza grecką
literę ε (epsilon).
o
so
V
VV
12. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych
W silniku spalinowym czterosuwowym na jeden obieg pracy
przypadają cztery suwy tłoka. Tak więc w silniku
czterosuwowym kolejne cztery podstawowe procesy cyklu
pracy są przypisane poszczególnym suwom tłoka, które
nazywamy: suwem dolotu (ssania), suwem sprężania, suwem
pracy i suwem wylotu (wydechu).
Suw dolotu (ssania): Podczas ruchu tłoka od GZP do DZP
spada ciśnienie (wzrasta objętość) w cylindrze, a ponieważ
otwarty jest zawór dolotowy, wiec do cylindra dostaje się
świeży ładunek w postaci mieszanki paliwowo-powietrznej .
13. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych
Suw sprężania: Podczas ruchu tłoka od DZP do GZP
w cylindrze zmniejszeniu ulega objętość komory nad
tłokiem, a ponieważ zawory dolotowy i wylotowy są
zamknięte, przeto mieszanka ulega sprężaniu. Pod koniec
suwu sprężania następuje zapłon mieszanki spowodowany
przeskokiem iskry elektrycznej między elektrodami świecy
zapłonowej. W czasie ruchu tłoka od GZP do DZP
następuje dokończenie procesu spalania.
14. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych
Suw pracy: Powstałe gazy spalinowe wykonują pracę,
przekazując energię na tłok.
Suw wylotu (wydechu): Podczas ruchu tłoka od DZP do GZP
zawór wylotowy jest otwarty, dzięki czemu przesuwający się
tłok wypycha gazy spalinowe na zewnątrz cylindra.
16. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych Zasada działania czterosuwowego silnika z zapłonem
samoczynnym jest zbliżona do zasady działania czterosuwowego
silnika z zapłonem iskrowym. W miejsce świec zamontowane są
wtryskiwacze, którymi podawany jest olej napędowy do komory
spalania silnika.
17. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych
W silniku z wirującym tłokiem, tłok w kształcie zbliżonym do
trójkąta o lekko „spłaszczonych” krawędziach, mimośrodowo
umieszczony korpusie, obracając się tworzy komory: ssawną,
sprężania, rozprężania (pracy) i wydechową. W zależności od kąta
obrotu tłoka komory te zmieniają kształt i objętość. W czasie
jednego obrotu wału, silnik wykonuje 3 cykle pracy - ssanie,
sprężanie, wydech. W momencie, gdy mieszanka paliwowo-powietrzna
jest maksymalnie sprężona następuje zapłon. Mieszanka paliwowo-
powietrzna dostarczana jest przez kanał doprowadzający (3),
a spaliny odprowadzane przez kanał odprowadzający (4).
Przeniesienie ruchu tłoka na wał odbywa się przez przekładnię
zębatą o zazębieniu wewnętrznym. Koło zębate większe jest częścią
tłoka, a mniejsze częścią wału napędowego.
19. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych
Silnik dwusuwowy jest tak skonstruowany, że zassanie,
sprężenie i spalenie mieszanki oraz rozprężenie i usunięcie
spalin z cylindra następuje w ciągu dwóch suwów tłoka.
Wykonanie tych czynności w ciągu jednego obrotu wału
wykorbionego jest możliwe dzięki wykorzystaniu komory
korbowej silnika lub zastosowaniu dodatkowej pompy
lądującej.
20. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych W dwusuwowych silnikach małej mocy stosowany jest powszechnie system
ładowania cylindra z wykorzystaniem komory korbowej. W silnikach tych,
w czasie gdy tłok porusza się od DZP do GZP, powstaje podciśnienie
w szczelnie zamkniętej komorze korbowej silnika. Wskutek tego po
odsłonięciu otworu ssącego przez dolną krawędź tłoka do skrzyni korbowej
zostaje zassana mieszanka paliwa i powietrza wytworzona w gaźniku (w
silnikach z zapłonem samoczynnym samo powietrze).
W tym samym czasie w cylindrze odbywa się sprężanie ładunku zassanego
w poprzednim cyklu pracy.
21. 3.Zasadypracysilnikówspalinowych Przed dojściem tłoka do GZP następuje zapłon mieszanki (lub
wtrysk paliwa i jego samozapłon) i rozpoczyna się suw pracy.
Tłok poruszający się od GZP w kierunku wału wykorbionego
zamyka otwór ssący i powoduje wstępne sprężenie mieszanki
w skrzyni korbowej.
Przy końcu suwu rozprężania (pracy) dno tłoka odsłania
najpierw szczelinę wydechową w cylindrze silnika, umożliwiając
wylot spalin z cylindra, a następnie okno kanału łączącego
cylinder ze skrzynię korbowa. Przez kanał ten dopływa do
cylindra nowa porcja mieszanki, sprężona uprzednio w skrzyni
korbowej.
Dzięki odpowiedniemu umieszczeniu kanałów mieszanka wypełnia
cylinder i wypycha do przewodu wydechowego pozostałe resztki
spalin. Jest to tzw. przepłukanie cylindra. Kończy się ono, gdy
tłok ponownie przesunie się w górę i zamknie najpierw okno
kanału przepłukującego, a następnie wydechowego. Od tego
momentu zaczyna się w cylindrze sprężanie mieszanki. Gdy
dolna krawędź tłoka odsłoni szczelinę ssąca, do skrzyni
korbowej napływa mieszanka potrzebna do wykonania
następnego cyklu pracy.