Silniki

SILNIK SPALINOWY, silnik cieplny, w którym jest wykorzystywana energia chem. paliwa, a czynnikiem roboczym są gazy spalinowe, powstające podczas spalania paliwa; rozróżnia się: silniki spalinowe tłokowe, silniki spalinowe odrzutowe i turbiny cieplne spalinowe.

SILNIK CIEPLNY, urządzenie do przetwarzania energii cieplnej na energię mech.; silnik cieplny pobiera ciepło ze źródła o temperaturze wyższej (ciepło spalania paliwa w silniku spalinowym lub w turbinie), przetwarza jego część na pracę mech., a resztę oddaje w chłodnicy; proces odbywa się z udziałem czynnika termodynamicznego (np. spalin, pary wodnej); praca silnika cieplnego przebiega zgodnie z zasadami termodynamiki; do silników cieplnych należą m.in. silniki tłokowe parowe i spalinowe oraz turbiny cieplne.
Silniki cieplne mają za zadanie przeksztalcić energię wewnętrzną w energię mechaniczną. Najczęściej ciepło ochodzące ae spalania paliwa jest dostarczane do gazu roboczego, który rozprężając się wykonuje pracę wprawiając w ruch jakiś mechanizm, Rozprężanie gazu nie może odbywać nieograniczenie, ponieważ silnik ma skończone rozmiary. Dlatego gaz musi być z powrotem sprężony, tak aby wszystkie części silnika wróciły do stanu wyjściowego. Po czym cykl przemian powtarza się i za każdym razem silnik wykonuje pracę. Taki proces termodynamiczny po którym układ wraca do stanu wyściowego, po wykonaniu szeregu pośrednich przemian, nazywamy cyklem termodynamicznym lub procesem kołowym.
Silnik benzynowy czterosuwowy
Silnik nazywa się czterosuwowym dlatego że na pełny cykl pracy przypadają cztery pełne przesunięcia tłoka: dwukrotnie w górę i dwukrotnie w dół. Silnik wykonuje pracę kosztem energii wydzielanej w postaci ciepła podczas spalaia mieszanki benzynowej, którą jest zawiesinarozpylonych kropelek benzyny w powietrzu. Podczas wtryskiwania mieszanki benzynowej tłok przesuwa się w dół zasysając mieszankę pod stałym ciśnieniem równym ciśnieniu atmosferycznemu. Po wtryśnięciu mieszanki paliwowej zostaje zamknięty zawór następuje jej sprężenie adiabatyczne, po czym świecza zapala się i mieszanka wybucha. Dzięki temu ciśnienie azowej mieszanki gwaltownie rośnie. Teraz tłok zostaje odrzucony i gorącygaz rozpręża się. W czasie tzw. suwu pracy silnik wykonuje pracę.



Wykres cyklu czterosuwowego silnika benzynowego
(tzw. cykl Otta)

SILNIK SPALINOWY TŁOKOWY, silnik cieplny o spalaniu wewn., w którym ruch tłoka jest wywołany ciśnieniem spalin powstających przez spalanie  mieszanki palnej (paliwowo-powietrznej) wewnątrz cylindra silnika; powszechnie są stosowane silniki spalinowe tłokowe o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka (suwowe), zw. krócej silnikami spalinowymi tłokowymi, znacznie rzadziej o tłoku obracającym się. W silnikach suwowych tłok uszczelniony pierścieniami tłokowymi zamyka cylinder silnika; posuwisto-zwrotny ruch tłoka jest zmieniany przez mechanizm korbowy na ruch obrotowy wału korbowego; dopływ mieszanki (lub powietrza) do cylindrów silnika oraz usuwanie z nich spalin reguluje mechanizm rozrządu. W silnikach spalinowych tłokowych czterosuwowych (czterosuwach) obieg pracy odbywa się w 4 kolejnych suwach tłoka, co odpowiada 2 obrotom wału korbowego; w silnikach dwusuwowych (dwusuwach) obieg pracy odbywa się w 2 kolejnych suwach tłoka, co odpowiada 1 obrotowi wału korbowego; silniki dwusuwowe w porównaniu z czterosuwowymi mają mniej skomplikowaną konstrukcję, są łatwiejsze do obsługi i naprawy, tańsze, ale ich wadami są na ogół większe zużycie paliwa i zanieczyszczanie powietrza.
Silniki dwusuwowe pozwalają uzyskać wyższą moc i moment obrotowy w stosunku do silników czterosuwowych o tej samej pojemności skokowej; najnowsze generacje silników dwusuwowych odznaczają się także niską toksycznością spalin; w nowocz. silnikach tłokowych dwusuwowych stosuje się m.in. szczelinowe zawory jednokierunkowe w kanałach wlotowych i zawory obrotowe — w wylotowych, automatyczne smarowanie i sterowanie zasilaniem oraz dopalacze katalityczne. Powstaje nowa generacja silników dwusuwowych o bezpośrednim wtrysku paliwa (wspomaganym pneumatycznie) do cylindra, co umożliwia usunięcie większości wad silników dwusuwowych konwencjonalnych.
Zależnie od sposobu zapłonu mieszanki rozróżnia się silniki o zapłonie iskrowym (tzw. niskoprężne; zapłon następuje od iskry elektr. między elektrodami świecy zapłonowej) i silniki o zapłonie samoczynnym (zw. też silnikami wysokoprężnymi lub silnikami Diesla), w których zapłon wtryśniętego paliwa (oleju napędowego) następuje wskutek silnego podwyższenia temperatury powietrza zawartego w cylindrze w wyniku jego sprężenia. Wśród silników spalinowych tłokowych o zapłonie samoczynnym rozróżnia się silniki z wtryskiem bezpośrednim, z komorą wstępną, z komorą wirową, z zasobnikami powietrza. Silniki o zapłonie samoczynnym charakteryzują się dużą sprawnością, małym zużyciem paliwa i nie wymagają elektr. instalacji zapłonowej, mają natomiast bardziej skomplikowaną konstrukcję od silników o zapłonie iskrowym. Silniki o zapłonie samoczynnym są stosowane jako silniki kol., okrętowe i przem. oraz w samochodach (gł. ciężarowych) i ciągnikach, natomiast silniki z zapłonem iskrowym — gł. w motocyklach i samochodach osobowych. Silniki spalinowe tłokowe klasyfikuje się także ze względu na: a) sposób tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej; silniki z tworzeniem mieszanki zewn., czyli gaźnikowe lub wtryskowe (wtrysk paliwa do przewodu dolotowego) bądź wewn. (wtrysk bezpośrednio do cylindra); b) rodzaj paliwa: na paliwo ciekłe (benzynowe, na olej napędowy, na paliwo ciężkie), gazowe, dwu- i wielopaliwowe; c) liczbę i układ cylindrów (rzędowe, widlaste, przeciwsobne); d) zastosowanie: samochodowe, przemysłowe, lotnicze.
Szczególną odmianę silników spalinowy tłokowych stanowią silniki o tłoku obracającym się, czyli silniki spalinowe rotacyjne; w tych silnikach tłok wykonuje ruch obrotowy, poruszając się pod wpływem zmiennych nacisków czynnika roboczego. Spośród wielu proponowanych rozwiązań pierwszym udanym był silnik wykonany 1960 przez F. Wankla (silnik Wankla); ma on mniejszą od silnika klas. masę, mniejsze wymiary i prostszą budowę, ale jednocześnie gorszą sprawność (z powodu niekorzystnego kształtu komory) i mniejszą trwałość (szybkie zużycie uszczelek).
Pierwszym silnikiem spalinowym tłokowym, który znalazł szersze zastosowanie, był dwusuwowy silnik gazowy o działaniu dwustronnym oraz zapłonie iskrowym, opatentowany 1860 przez E. Lenoira; silnikiem spalinowym tłokowym działającym niezawodnie i ekonomicznie był czterosuwowy silnik gazowy, zbud. 1876 (ulepszony 1878) przez N.A. Otto i E. Langena. Pierwszy silnik spalinowy tłokowy benzynowy (dwusuwowy) skonstruował 1878–79 C. Benz; silnik spalinowy tłokowy o zapłonie samoczynnym wynalazł i opatentował 1893 R. Diesel (produkcję rozpoczęto 1897). Obecnie do sterowania pracą samochodowych silników spalinowych tłokowych nierzadko stosuje się komputer (ECU — Engine Control Unit), który określa m.in. optymalny czas zapłonu i wtrysku paliwa. W silnikach tłokowych spalinowych (zarówno o zapłonie iskrowym jak i samoczynnym) niekiedy stosuje się doładowanie.