Silnik to najważniejsza część każdego samochodu. Bez względu na to, czy mamy do czynienia z samochodem zasilanym benzyną, olejem napędowym, gazem lub prądem (auto hybrydowe albo elektryczne). Wielu kierowców jest zainteresowanych tym, jak zbudowany jest silnik samochodowy i jak działa silnik samochodowy. Wszystko dokładnie wyjaśnimy. Budowa silnika samochodowego, bez względu na rodzaj, przestanie być w końcu tajemnicą.

• • Jak działa silnik samochodowy?
  • Zasady działania silnika samochodowego
  • Jak zbudowany jest silnik samochodowy?
  • Najważniejsze elementy silnika

W ciągu kilku ostatnich lat na rynku pojawiły się także samochody elektryczne i hybrydowe, łączące w sobie napęd elektryczny i spalinowy. Pomimo tego, że to całkiem nowy trend, o nich również nie zapomnimy.

Jak działa silnik samochodowy?

Przeanalizujemy teraz, na jakiej zasadzie działa silnik samochodowy.

• Silnik spalinowy działa na zasadzie przemiany energii chemicznej w mechaniczną. Wybuch mieszanki paliwowo – powietrznej powoduje ruch tłoków, które napędzają wał korbowy.
• Silnik elektryczny działa na zasadzie przemiany energii elektrycznej w mechaniczną.

Silnik samochodowy zasilany benzyną to obecnie najpopularniejszy rodzaj napędu. Wykorzystuje się dwa rozwiązania.

• Silnik benzynowy (silnik o zapłonie iskrowym) z wielopunktowym wtryskiem paliwa.

Zasady działania silnika samochodowego

Układ dolotowy dostarcza powietrze do cylindrów silnika, a samo powietrze jest skompresowane przez turbosprężarkę (częściej stosowane), albo przez kompresor (rzadziej stosowane). Ilość masy powietrza, jaka trafia do silnika, jest regulowana przez otwarcie przepustnicy (w trakcie jazdy) i pracę silnika krokowego (w trakcie postoju z włączonym silnikiem).

Komputer sterujący pracą silnika na bieżąco zbiera dane z szeregu czujników. Na tej podstawie dobiera moment otwarcia oraz czas otwarcia wtryskiwaczy. Wtryskiwacze są częścią układu zasilania, który dostarcza paliwo ze zbiornika. W układzie zasilania jest pompa wtryskowa wysokiego ciśnienia, która spręża paliwo. Paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do cylindrów. Mieszanka paliwowo – powietrzna jest zapalana dzięki przeskokowi iskry, którą generują świece zapłonowe, końcowa część układu zapłonowego.

To oczywiście ogólny opis działania silnika benzynowego, bez szeregu szczegółów. Dokładna budowa silnika spalinowego zasilanego benzyną i schemat jego działania są nieco bardziej skomplikowane.

Silnik benzynowy, zasilany gazem LPG – jak działa?

Działanie silnika wygląda dokładnie tak samo, różnica polega na tym, że do silnika zamiast paliwa dostarczany jest gaz w zależności od generacji instalacji w fazie ciekłej lub lotnej. Silnik wysokoprężny z bezpośrednim wtryskiem paliwa i turbodoładowaniem (silnik z zapłonem samoczynnym, silnik diesla). Od końca lat 90 – tych budowa silnika diesla pozostaje niezmienna. Na przestrzeni lat rozbudowywano przede wszystkim układ wydechowy, odpowiedzialny za usuwanie szkodliwych składników spalin.

Układ dolotowy zasysa powietrze, które jest kompresowane przez turbosprężarkę. Zanim powietrze trafi do cylindrów, jest chłodzone przez intercooler (chłodnicę powietrza doładowanego). Na podstawie danych z szeregu czujników, komputer sterujący pracą jednostki napędowej reguluje moment i czas otwarcia wtryskiwaczy Commmon Rail. Układ wtryskowy dostarcza paliwo ze zbiornika, spręża je do wysokiego ciśnienia (za pomocą specjalnej pompy) i dostarcza do wtryskiwaczy Common Rail. Olej napędowy, pod bardzo dużym ciśnieniem, jest wtryskiwany do komór spalania (cylindrów), pod koniec suwu sprężania. Olej napędowy, po zetknięciu z gorącym, skompresowanym powietrzem, ulega samoczynnemu zapłonowi. Cylindry w fazie rozruchu mogą być podgrzewane przez świece żarowe.

W praktyce budowa silnika wysokoprężnego niewiele różni się od budowy silnika benzynowego z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Różnice dotyczą zastosowania świec żarowych, zamiast zapłonowych, a także większego ciśnienia paliwa, jakie jest dostarczane do cylindrów.

Jak działa silnik elektryczny?

Zasada jest bardzo prosta. Prąd elektryczny (stały lub zmienny, w zależności od rodzaju silnika) wprawia silnik w ruch. Silnik elektryczny ma jeden element mechaniczny – to wirnik, zamocowany na łożyskach. Wszystko działa dzięki pracy uzwojeń i pracy pola magnetycznego.
Silniki elektryczne są stosowane w samochodach hybrydowych jako dodatkowe źródło napędu, a w samochodach elektrycznych jako główne i jedyne źródło napędu.
Poza tym wykorzystuje się je w samochodach spalinowych, w różnych pomocniczych rolach (napęd elektrycznie sterowanych szyb, rozrusznik itd.).
Budowa silnika elektrycznego jest dość prosta. Bez względu na to, czy jest to silnik do dużego samochodu osobowego, czy do miniaturowego pojazdu z napędem elektrycznym.

Budowa silnika czyli jak zbudowany jest silnik samochodowy?

Budowa każdego silnika spalinowego jest podobna i zawiera te same układy. Jak wiadomo, diabeł tkwi w szczegółach. Współczesne silniki są wykonywane z ogromną precyzją. Silniki produkuje się z różnych stopów stali, żeliwa, stopów aluminium i krzemu a niektóre elementy (np. głowice) z samego aluminium. Materiały te muszą być odporne na szereg rzeczy, od wysokich temperatur, po wysokie ciśnienie, a także korozję. Aby zapewnić im szczelność, stosuje się także szereg uszczelek, wykonanych z gumy, metalu, albo z połączenia tych materiałów.

Budowa silników elektrycznych, niezależnie do wielkości i mocy, jest bardzo prosta.
Interesuje Cię budowa silnika w aucie? Oto cała tajemnica.

Jak zbudowany jest silnik spalinowy (benzynowy lub wysokoprężny)?

Budowa silnika w aucie, zasilanego spalinowego jest następująca:

Skrzynia korbowa – z cylindrami, kanałami olejowymi i kanałami płynu chłodzenia.
W dolnej części skrzyni korbowej pracuje wał korbowej. W górnej części skrzyni pracują tłoki (w cylindrach), które napędzają wał korbowy.

Głowica silnika – pracują w niej wałki (lub wałek) rozrządu, sterujące pracą zaworów dolotowych (doprowadzających powietrze z układu dolotowego) oraz wylotowych (usuwających spaliny do układu wydechowego).

Pokrywa głowicy, w której zamontowane są wtryskiwacze benzyny albo oleju napędowego, świece żarowe (w dieslach) oraz układ zapłonowy (cewki zapłonowe i świece zapłonowe) w benzyniakach.

Układ rozrządu – zapewnia synchronizację pomiędzy pracą tłoków a pracą zaworów dolotowych i wylotowych.

Układ chłodzenia, który dba o to, aby silnik nie uległ przegrzaniu oraz utrzymuje go w temperaturze roboczej. Składa się z pompy cieczy chłodzącej, termostatu, chłodnicy, wentylatora i szeregu przewodów.

Układ smarowania, który dostarcza i filtruje olej silnikowy. Składa się z pompy oleju, miski olejowej (w dolnej części silnika, pod skrzynią korbową). Układ musi być szczelny. Bardzo ważna jest szczelność miski olejowej.

Wszelakie wycieki oleju silnikowego mogą doprowadzić do przyspieszonego zużycia silnika, a nawet jego zatarcia. Na szczęście, wymiana miski olejowej i jej uszczelnienia nie jest skomplikowana. W razie problemów z nieszczelną uszczelką warto zastosować skuteczny uszczelniacz K2 Siltec.

• Układ elektryczny, który dostarcza prąd. Składa się z akumulatora, alternatora oraz regulatora napięcia.
• Układ zasilania, doprowadzający paliwo ze zbiornika, a także kierujący je do wtryskiwaczy.
• Układ dolotowy, doprowadzający powietrze do silnika. Może je dodatkowo kompresować za pomocą turbiny.
• Układ wydechowy – usuwa spaliny z silnika, oczyszcza je ze szkodliwych składników.
• Sterowanie pracą silnika. Jego sercem jest komputer sterujący pracą jednostki napędowej ECU, a także bardzo wiele czujników, które są do niego podłączone. To między innymi czujniki ciśnienia powietrza, temperatury powietrza, przepływomierz powietrza, czujnik położenia przepustnicy, czujnik położenia wału korbowego i prędkości obrotowej, czujnik położenia wałka rozrządu, czujnik temperatury oleju silnikowego, czujnik poziomu oleju silnikowego i wiele innych.

Jak zbudowany jest silnik elektryczny?

Budowa silnika elektrycznego jest bardzo prosta. Silnik składa się z wirnika, obudowy, szczotek, komutatorów i magnesów.

Jak zbudowane są poszczególne, najważniejsze elementy silnika spalinowego?

Blok silnika to element jednolity. Powstaje on najczęściej dzięki metodzie odlewu ze specjalnego stopu. W trakcie odlewania bloku silnika zatapia się w nim tuleje cylindrów. Stosuje się tutaj różne rozwiązania, dotyczące doboru materiałów. Wymagany jest bardzo precyzyjny odlew, albowiem w bloku znajduje się szereg kanałów, w których krąży olej silnikowy oraz płyn chłodniczy.

Aby wiedzieć, jak zbudowany jest silnik, powinniśmy znać dokładną budowę poszczególnych części mechanicznych, mających kluczowy wpływ na działanie silnika. Ważna jest:

• Budowa wału korbowego, który powstaje w procesach walcowania poprzeczno – klinowego i kucia wielokierunkowego. Wał korbowy to najdroższa i najważniejsza część silnika. Wał korbowy jest napędzany przez tłoki. Wał korbowy jest zakończony kołem zamachowym. Koło zamachowe, za pośrednictwem sprzęgła, przekazuje napęd na skrzynię biegów.
• Budowa tłoka – podstawowego elementu układu korbowo tłokowego, pracującego w cylindrach silnika. Tłoki napędzają wał korbowy, wykonując w trakcie pracy ruch posuwisto zwrotny.

W kolejnych poradnikach opiszemy dokładne działanie i budowę poszczególnych elementów składowych jednostki napędowej.

FAQ

Jak zbudowany jest silnik?

Silnik spalinowy składa się z następujących elementów składowych:

• Głowicy silnika, w której pracuje układ rozrządu (sterujący pracą zaworów dolotowych i wylotowych) oraz gdzie są zamontowane wtryskiwacze, świece zapłonowe, świece żarowe (w dieslach) i cewki zapłonowe (w benzyniakach).
• Górnej części bloku silnika, w której znajdują się komory spalania (cylindry). W cylindrach pracują tłoki.
• Dolnej części bloku silnika, w której pracuje wał korbowy.
• Miski olejowej, z zamontowanym filtrem oleju i korkiem spustowym oleju.
W silniku znajdują się kanały, w których płynie olej silnikowy (do punktów smarowania) oraz płyn chłodniczy.

Jak działa silnik krok po kroku?

Silnik benzynowy z pośrednim wtryskiem paliwa – silnik zasysa powietrze. W kolektorze dolotowym powietrze mieszane jest z paliwem, dostarczanym przez wtryskiwacze. Po otwarciu zaworów dolotowych mieszanka paliwowo – powietrzna trafia do cylindrów. Zapłon mieszanki następuje po przeskoku iskry na świecy zapłonowej. Wybuch powoduje ruch tłoka. Tłok napędza wał korbowy.

Silnik benzynowy z bezpośrednim wtryskiem paliwa – silnik zasysa powietrze. Nie każdy bezpośredni wtrysk ma turbinę-Powietrze trafia do cylindrów. Wtryskiwacze dawkują paliwo bezpośrednio do cylindrów. Po przeskoku iskry na świecy zapłonowej następuje zapłon mieszanki.

Silnik wysokoprężny z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Silnik zasysa powietrze. Powietrze jest skompresowane przez turbosprężarkę. Powietrze trafia do cylindrów, po otwarciu zaworów dolotowych. Wtryskiwacze wtryskują do cylindrów olej napędowy. Następuje samoczynny zapłon mieszanki paliwowo – powietrznej. Podczas rozruchu komora spalania może być podgrzane przez świece żarowe.

Z jakich materiałów wykonuje się silniki samochodowe?

Stosuje się żeliwo, stal, aluminium, a także ich stopy. Dzieje się tak dlatego, że producenci muszą zapewnić niską masę silnika i równocześnie, wysoką odporność na szereg zmiennych czynników.