W spalinowych pojazdach trakcyjnych zwykle stosowane są silniki wysokoprężne dwusuwowe lub czterosuwowe. Silniki czterosuwowe są bardziej popularne niż dwusuwowe. Zarówno silniki dwu jak i czterosuwowe znalazły zastosowanie na PKP.
SILNIK CZTEROSUWOWY
Silniki czterosuwowe charakteryzują się tym, że na cały cykl pracy przypadają dwa obroty wału korbowego. Podczas całego cyklu tylko jeden suw jest suwem pracy, podczas którego energia wytworzona w silniku zostaje przeniesiona na koło zamachowe napędzające prądnicę. Pozostałe suwy są niezbędne, aby silnik mógł wykonywać suwy pracy.
Podczas pierwszego suwu - ssania zawór powietrza jest otwarty, a wydechowy zamknięty. Tłok napędzany siłą bezwładności koła zamachowego lub podczas rozruchu - urządzeniem rozruchowym porusza się od wewnętrznego zwrotnego położenia (pojemność cylindra w tym położeniu jest najmniejsza) do zewnętrznego zwrotnego położenia (pojemność cylindra w tym położeniu jest największa). W wyniku tego ciśnienie w cylindrze obniża się (zwiększa się pojemność cylindra) i na skutek wytworzonej różnicy ciśnień następuje zassanie powietrza z zewnątrz do cylindra.
W czasie drugiego suwu - sprężania zawór ssania zostaje zamknięty (zamknięty jest także zawór wydechowy), a tłok porusza się od zewnętrznego zwrotnego położenia do położenia wewnętrznego. Zassane wcześniej powietrze zostaje sprężone (ściśnięte) przez tłok do prawie 40 atmosfer (4000 kPa). Sprężenie powietrza powoduje wzrost jego temperatury, która pod koniec sprężania wynosi około 600oC. Suw trzeci - sprężanie (praca). Na krótko przed dojściem tłoka do położenia wewnętrznego, do cylindra zostaje wtryśnięte przez wtryskiwacze paliwo pod ciśnieniem 70 do 400 atmosfer. W wyniku zetknięcia się paliwa z gorącym powietrzem następuje zapłon. Towarzyszy temu nagły wzrost ciśnienia, do 45 - 60 atmosfer pod wpływem którego tłok z dużą siłą przesuwa się z położenia wewnętrznego do zewnętrznego. Temperatura wewnątrz cylindra wynosi do 2200oC, a spalanie trwa od momentu wtryśnięcia paliwa do czasu, kiedy tłok przesunie się o około 1/6 długości skoku. Rozprężające się gazy spalinowe dalej cisną tłok przesuwając go do położenia zewnętrznego. Czwarty suw - wydech. Jeszcze w czasie suwu pracy, przed dojściem tłoka do zewnętrznego położenia zostaje otwarty zawór wydechowy. Tłok przechodzi przez położenie zewnętrzne, następnie kieruje się do położenia wewnętrznego. Gazy spalinowe powstałe podczas spalania zostają wypchnięte na zewnątrz cylindra przez otwór wydechowy. Temperatura gazów w czasie opuszczania cylindra wynosi około 500 - 600oC.
W ten sposób zamyka się cykl pracy silnika czterosuwowego. Po wydechu następuje ponowne ssanie powietrza do cylindra i rozpoczyna się kolejny obieg. W praktyce zawory reguluje się tak, że pod koniec opróżniania cylindra z gazów zostaje otwarty zawór ssawny, a zawór wydechowy zostaje zamknięty chwilę po rozpoczęciu ssania. Ma to na celu przewietrzenie cylindrów, aby nie pozostały resztki gazów spalinowych przed kolejnym cyklem. Zawór ssania zostaje zamknięty dopiero, gdy tłok przekroczy zewnętrzne położenie, dzięki temu większa ilość powietrza zostaje zassana do cylindra.
Cały cykl odbywa się podczas dwóch obrotów wału korbowego.
W silniku czterosuwowym znajdują się zawory ssawny i wydechowy. Paliwo wtryskuje pompa paliwowa poprzez wtryskiwacz umieszczony w głowicy cylindra. Prędkość obrotową reguluje się poprzez regulację częstotliwości podawania paliwa. Im częściej paliwo będzie podawane tym większa prędkość obrotowa wału korbowego. Silniki spalinowe dla pojazdów trakcyjnych buduje się na prędkości do 1500 obr/min.
SILNIK DWUSUWOWY
W przeciwieństwie do silnika czterosuwowego obieg pracy w silniku dwusuwowym następuje podczas jednego obrotu wału korbowego. Silnik ten nie posiada zaworów, ma jedynie otwory wlotowy i wylotowy, które odpowiednio są zasłaniane i odsłaniane przez tłok.
Podczas pierwszego suwu - sprężania powietrze zassane do komory przepływowej zostaje sprężone przez tłok, który porusza się od zewnętrznego zwrotnego położenia do wewnętrznego. W czasie sprężania tłok zamyka (zasłania) oba otwory. Sprężaniu powietrza towarzyszy wzrost temperatury do kilkuset stopni Celsjusza. Tłok poruszający się w kierunku położenia wewnętrznego odsłania komorę wlotową powietrza, dzięki temu powietrze przedostaje się do komory przepływowej.
W czasie drugiego suwu - rozprężania (pracy) wtryśnięte pod dużym ciśnieniem paliwo zapala się po zetknięciu z gorącym powietrzem. W wyniku eksplozji tłok zaczyna poruszać się od położenia wewnętrznego do zewnętrznego. Po spaleniu się paliwa spaliny wylatują przez otwór wylotowy, który zostaje odsłonięty przy pewnym skoku tłoka. W dalszej fazie suwu pracy zostaje zasłonięty otwór wlotowy. Suw pracy kończy się, gdy tłok przesunie się do zewnętrznego zwrotnego położenia.
Po suwie pracy następuje suw sprężania. Cały obieg odbywa się podczas jednego obrotu wału korbowego. W czasie suwu pracy spaliny wylatują otworem wylotowym i jednocześnie część świeżego powietrza przepływa z komory przepływowej i wylatuje otworem wylotowym. W ten sposób następuje przepłukanie komory cylindra.
Silniku czterosuwowe jak i dwusuwowe mogą być wysokoprężne lub niskoprężne. Różnica w zasadzie działania powoduje, że silniki te różnią się od siebie następującymi cechami:
- silnik dwusuwowy ma łatwiejszą budowę ponieważ nie potrzeba stosować zaworów;
- silnik dwusuwowy ma bardziej równomierny bieg ponieważ na jeden obrót przypada jeden suw pracy, podczas gdy w silniku czterosuwowym suw pracy odbywa się podczas dwóch obrotów wału;
- moc silnika dwusuwowego jest większa nawet o 50% od mocy silnika czterosuwowego o tych samych wymiarach;
- naprężenia w silniku dwusuwowym są większe niż w silniku czterosuwowym, przez to wymaga on bardziej intensywnego chłodzenia;
- większe jednostkowe zużycie paliwa w silniku dwusuwowym;
- gorsze warunki odprowadzania spalin z cylindra w silniku dwusuwowym, co zmniejsza ilość świeżego powietrza przeznaczonego do sprężania.
![[Rozmiar: 36024 bajtów]](tla i obrazki/zasada dzialania sil. czter.jpg)
