Jak działa silnik samochodu?

Silniki spalinowe w dalszym ciągu bardzo licznie goszczą na polskich drogach. O ile nic się nie zmieni w przepisach prawnych, najpewniej będą one wciąż chętnie eksploatowane przez kierowców. Tym bardziej, iż nowoczesne modele bazują na technologii, która pozwala na znaczącą redukcję spalin, co przekłada się na produkcję śladu węglowego przez samochody, a właściwie jego „śladową” ilość.

Jednak, jak właściwie działają silniki spalinowe, niezależnie od tego, czy jest to diesel, czy benzyniak, czy coraz bardziej popularne hybrydy (połączenie silnika spalinowego z elektrykiem). Jak wiadomo, do baku leje się olej napędowy lub benzynę, a następnie samochód już wesoło działa, nie koniecznie wesoły jest ostatnio nasz portfel, ale to w ogóle oddzielny temat.

Jak to jest z tymi silnikami? W jaki sposób powstaje energia mechaniczna, która zasila układ napędowy, pozwala na przyśpieszenie, płynną jazdę i pokonanie setek kilometrów na jednym tankowaniu?

Działanie silnika samochodowego

Zasada działania silników, przynajmniej w teorii, chociaż w przypadku starszych modeli także w praktyce, jest dość prosta. Wbrew pozorom to nie energia cieplna, a chemiczna zostaje przekształcona w energię mechaniczną. Zatem, jak działa silnik spalinowy?

  • W silnikach spalinowych wykorzystuje się eksplozję mieszanki paliwowej

  • To właśnie eksplozja pozwala na wytworzenie energii mechanicznej, która zasila tłoki

  • Tłoki napędzają wał korbowy, dzięki czemu samochód się porusza

  • Aby mogło dojść do reakcji chemicznej potrzebne jest nie tylko paliwo, czyli benzyna lub olej napędowy (ewentualnie gaz, który samochód wykorzystuje już w trakcie jazdy) ale również powietrze

Tak wygląda ogólna zasada działania silników, szczególnie benzynowych, które są obecnie bardzo popularne. Z czego natomiast składa się silnik samochodu? Z jakich elementów oraz jaką funkcję pełnią?

Budowa silnika samochodowego – rozkładamy go na części pierwsze

Tak naprawdę silnik składa się z kilku układów. Wszystko dlatego, iż narażony jest na działanie dużych sił mechanicznych, w tym tarcia, co dotyczy przede wszystkim tłoków, jak również wysokie temperatury, które mogą prowadzić do uszkodzenia silnika. Wśród ogólnych elementów silnika można wymienić:

  • Podstawowym elementem silnika, który zapewnia pojazdowi mobilność skrzynia korbowa. Dlaczego to tak istotna część silnika? Ponieważ w jej górnej częściej znajdują cylindry, w dolnej natomiast wał korbowy. A to właśnie wał korbowy zamienia ruch posuwisto-zwrotny w ruch obrotowy, dzięki czemu koła w samochodzie mogą się kręcić. Dodatkowo, w skrzyni korbowej znajdują się tak ważne elementy, jak kanały olejowe oraz kanały płynu chłodzenia, które przeznaczone są dla tych właśnie płynów eksploatacyjnych. Ich obecność na newralgiczne znaczenie dla żywotności silnika

  • Kolejnym, również bardzo ważnym elementem, jest głowica silnika. To tutaj znajdują się wały lub pojedynczy wałek rozrządu. Natomiast rozrząd odpowiada za sterowanie zaworami dolotowymi powietrza, które dostarczają do komory spalania właśnie powietrze, dzięki czemu następuje reakcja chemiczna. Rozrząd odpowiada także za zawory wylotowe, za pośrednictwem których z silnika usuwane są spaliny.

  • Pokrywa głowicy to element, w którym znajdują się wtryskiwacze paliwa, które przekazują odpowiednią ilość paliwa do komory spalania. Tutaj również znajduje się świeca żarowa, która występuje w silnikach diesla lub cewki zapłonowe, które stosuje się w silnikach benzynowych

  • Układ rozrządu – zapewnia odpowiednią pracę wałów dolotowych oraz wylotowych z pracą tłoków silnika

  • Kolejny jest układ chłodzenia – wykorzystuje płyn chłodniczy w celu utrzymania odpowiedniej temperatury silnika. W przeciwnym razie, szczególnie podczas jazdy na wysokich obrotach, silnik mógłby ulec uszkodzeniu. Elementami układu chłodzenia jest termostat, który jest elementem strategicznym. To on pozwala na odpowiednie utrzymanie temperatury silnika poprzez sterowanie obwodem krążenia płynu chłodniczego. W układzie chłodzenia znajduje się również sama chłodnica, który wykorzystuje właśnie płyn chłodniczy w celu obniżenia temperatury silnika. Dodatkowo, wykorzystuje się także wentylator

  • Kolejny jest układ smarowania, który wykorzystuje olej silnikowy. Ciecz roboczą, która zapewnia odpowiednią ochronę elementom mechanicznym silnika, jak tłoki, czy cylindry. To właśnie olej silnikowy odpowiada za ich płynną pracę, tworzy warstwę ochronną, jak również częściowo bierze udział w procesie chłodzenia silnika. Tutaj znajduje się właśnie pompa oleju wraz z misą olejową.

Jest to ogólna budowa silnika. Obecnie te mogą się w pewnym stopniu różnić od siebie, szczególnie, jeśli chodzi o konkretne detale. Tym bardziej pewne różnice widoczne są w przypadku silników benzynowych a diesla.

Różnice w budowie silnika benzynowego i diesla

No właśnie, skoro ogólna budowa silników spalinowych jest podoba w przypadku benzyniaków i diesla, to właściwie jakie są różnice pomiędzy poszczególnymi modelami? Oczywiście, za wyjątkiem samego rodzaju paliwa, które się w nich wykorzystuje.

Przede wszystkim, silniki benzynowe są z reguły konstrukcjami prostszymi, niż silniki diesla. Szczególnie starsze modele silników benzynowych. Natomiast wśród najważniejszych różnic wymienić można:

  • Sposób, w jaki mieszanka paliwowa ulega zapłonowi: w silnikach benzynowych wykorzystuje się układ zapłonowy, który odpowiada za wytworzenie iskry, ta natomiast podpala mieszankę paliwową. W dieslu proces ten jest nieco bardziej złożony. Wszystko dlatego, że w silnikach typu diesel następuje tak zwany samoczynny zapłon. Dochodzi do niego za pośrednictwem sprężonego powietrza. Oznacza to, że powietrze musi być sprężone do określonego poziomu, co przekłada się na jego temperaturę, a ta natomiast inicjuje zapłon mieszanki paliwowej.

  • Uznaje się, że silniki diesla są bardziej awaryjne z uwagi na dodatkowe elementy, które się w nich wykorzystuje. Nie bez powodu silniki te określa się jako wysokoprężne. Oznacza to, że dodatkowym elementem, który występuje w każdym silniku diesla jest turbosprężarka. Jej zadaniem jest dostarczenie większej ilości powietrza, co przekłada się na mniejsze zużycie paliwa. Element ten jednak jest podatny na uszkodzenia

  • Jednocześnie, jeśli chodzi o ogólne różnice, widoczna jest różnica w spalaniu. Poprzez zastosowanie turbosprężarki, diesel zużywa mniej oleju napędowego, niż samochody benzynowe paliwa.

  • Widoczna jest także różnica w tempie nagrzewania się silnika. Diesel potrzebuje więcej czasu, by osiągnąć optymalną temperaturę, dzięki czemu silnik rzadziej się przegrzewa

Zasady działania silnika samochodowego

Ogólna zasada działania silników jest dość prosta. Kluczowym elementem jest oczywiście układ dolotowy. To on właśnie odpowiada za dostarczenie powietrza do cylindrów, które jest niezbędne do przeprowadzenia reakcji chemicznej, która wyzwala następnie energię chemiczną. Ta natomiast zostaje przekształcona w energię mechaniczną poprzez wał korbowy, który napędza koła samochodu. Również ważnym elementem jest przepustnica. To właśnie ten element odpowiada za ilość powietrza, jaka trafia do silnika. Oczywiście, im wyższe obroty, czy raczej im mocniej kierowca wciska pedał gazu, tym szerzej otwiera się pokrywa przepustnicy, co przekłada się na wytworzenie większej ilości energii. Podobnie, strategiczną rolę pełnią wtryskiwacze, które przekazują mieszankę paliwową do komory spalania. Sama ilość mieszanki paliwowe, która trafia do komory również zależna jest od tego, jak mocno wciska się pedał gazu.

Różnice w działaniu silnika benzynowego i diesla

Różnica widoczna jest przede wszystkim w trakcie samej jazdy. Wszystko dlatego, że silniki diesla jeżdżą na niższych obrotach, a przez to kierowca rzadziej musi redukować bieg w trakcie jazdy. Jednocześnie, z uwagi na sposób działania zapłonu, diesle mają tendencję do tego, by mieć trudności z odpalaniem przy niższych temperaturach. Doświadczają tego szczególnie kierowcy, którzy swoje pojazdy przechowują na dworze lub nieocieplonym garażu.