Silniki czterosuwowe to niezawodne i wydajne jednostki napędowe, które od ponad wieku napędzają samochody, motocykle, a także wiele innych maszyn. Choć ich konstrukcja może wydawać się skomplikowana, zasada działania jest stosunkowo prosta. W tym artykule przyjrzymy się bliżej budowie i cyklowi pracy silnika czterosuwowego.
Budowa silnika czterosuwowego
1. Cylinder: Jest to komora, w której porusza się tłok. Wewnątrz cylindra odbywają się wszystkie cztery suwy cyklu pracy silnika.
2. Tłok: Element, który wykonuje ruch posuwisto-zwrotny w cylindrze. Tłok spręża mieszankę paliwowo-powietrzną i spaliny, a także odprowadza je z cylindra.
3. Korbowód: Łączy tłok z wałem korbowym. Pozwala na zamianę ruchu posuwistego tłoka na ruch obrotowy wału.
4. Wał korbowy: Element, który przenosi moment obrotowy na koła napędowe.
5. Zawory: Sterują przepływem powietrza, mieszanki paliwowo-powietrznej i spalin do i z cylindra.
6. Układ rozrządu: Mechanizm, który steruje otwieraniem i zamykaniem zaworów.
Cykl pracy silnika czterosuwowego
1. Suw ssania: Tłok porusza się w dół, a zawór ssący jest otwarty. Mieszanka paliwowo-powietrzna jest zasysana do cylindra.
2. Suw sprężania: Tłok porusza się do góry, a oba zawory są zamknięte. Mieszanka paliwowo-powietrzna jest sprężana.
3. Suw pracy: Mieszanka paliwowo-powietrzna jest zapalana przez świecę zapłonną (w silnikach benzynowych) lub sprężonym powietrzem (w silnikach wysokoprężnych). W wyniku spalania powstaje energia, która popycha tłok w dół.
4. Suw wydechu: Tłok porusza się do góry, a zawór wydechowy jest otwarty. Spaliny są wypychane z cylindra.
Cztery suwy cyklu pracy silnika czterosuwowego odbywają się na dwa obroty wału korbowego.
Zalety i wady silników czterosuwowych
Zalety:
- Wysoka sprawność
- Niska emisja spalin
- Cicha praca
- Łatwość obsługi
Wady:
- Złożona konstrukcja
- Większy ciężar
- Wyższe koszty produkcji
Nowoczesne rozwiązania w silnikach czterosuwowych
Choć silniki czterosuwowe są znane od ponad wieku, to wciąż są one przedmiotem licznych badań i udoskonaleń. Inżynierowie nieustannie pracują nad tym, aby zwiększyć ich wydajność, zmniejszyć emisję spalin i obniżyć koszty produkcji.
Jednym z najważniejszych trendów w rozwoju silników czterosuwowych jest downsizing, czyli zmniejszanie pojemności skokowej cylindrów. Mniejsze silniki są lżejsze i bardziej oszczędne, a przy zastosowaniu odpowiednich technologii mogą być równie mocne, jak większe jednostki.
Kolejnym ważnym trendem jest stosowanie turbodoładowania. Turbosprężarka pozwala na zwiększenie ilości powietrza dostarczanego do cylindra, co z kolei umożliwia zwiększenie mocy i momentu obrotowego silnika.
W silnikach czterosuwowych coraz częściej stosuje się również bezpośredni wtrysk paliwa. Technologia ta zapewnia lepsze rozpylenie paliwa i mieszanie go z powietrzem, co prowadzi do bardziej efektywnego spalania i zmniejszenia emisji spalin.
Oprócz wyżej wymienionych trendów, w silnikach czterosuwowych stosuje się również wiele innych rozwiązań, takich jak:
- Systemy zmiennych faz rozrządu
- Systemy start-stop
- Układy recyrkulacji spalin
- Filtry cząstek stałych
Wszystkie te rozwiązania mają na celu zwiększenie wydajności, zmniejszenie emisji spalin i obniżenie kosztów eksploatacji silników czterosuwowych.
Przyszłość silników czterosuwowych
Silniki czterosuwowe będą prawdopodobnie nadal dominować w napędzie samochodów i innych maszyn przez wiele lat. Ciągły rozwój technologiczny sprawi, że będą one coraz bardziej wydajne, ekologiczne i ekonomiczne.
W przyszłości możemy się spodziewać dalszego rozwoju downsizingu, turbodoładowania, bezpośredniego wtrysku paliwa i innych nowoczesnych rozwiązań. Możliwe jest również, że silniki czterosuwowe zostaną hybrydyzowane z silnikami elektrycznymi, co pozwoli na jeszcze większe oszczędności paliwa i redukcję emisji spalin.
Zobacz też: Silnik dwusuwowy diesla – gdzie jest wykorzystywany? Zasada działania.
fot.: freepik.com
