Silnik o zapłonie iskrowym

Silnik W16, stosowany w Bugatti Veyron

Silnik czterosuwowy o zapłonie iskrowym – zasada działania

Silnik o zapłonie iskrowym (ZI) jest silnikiem cieplnym spalinowym o spalaniu wewnętrznym, w którym spalanie ładunku zainicjowane jest iskrą elektryczną powstającą pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej^[1]. Mieszanina paliwa i powietrza musi być przygotowana odpowiednio wcześniej przed momentem zapłonu, do jej zapalenia niezbędna jest wytworzona w odpowiednim źródle iskra^[1]. Sprawność silnika o zapłonie iskrowym zależy w głównej mierze od stopnia sprężania^[1].

Mieszanka paliwowo-powietrzna

Paliwem spalanym w silniku iskrowym musi być paliwo intensywnie parujące w układzie zasilania silnika w paliwo lub w cylindrze silnika. Paliwo to może występować w formie płynnej lub gazowej. Do stosowanych paliw należą m.in:

• benzyna
  • benzyna bezołowiowa
  • etylina
• LPG – gaz płynny
• CNG – sprężony gaz ziemny
• metanol
• etanol (jako samodzielne paliwo lub jako dodatek do benzyn)

Stosunek paliwa do powietrza w mieszance powinien być utrzymany w odpowiednim dla danego silnika przedziale. Zbyt mała ilość powietrza sprawia, że mieszanka staje się zbyt bogata – sprawność silnika maleje, spalanie jest niezupełne, wzrasta stężenie tlenku węgla w spalinach^[1]. Zbyt duży stosunek powietrza do paliwa powoduje zubożenie mieszanki, co skutkuje rozciągnięciem spalania w czasie do suwu rozprężania^[1].

Silnik może być zasilany w paliwo poprzez gaźnik, mieszalnik gazu lub wtrysk paliwa^[1], który może być realizowany w różny sposób, np.:

• wtrysk jednopunktowy do kolektora dolotowego
• wtrysk wielopunktowy do kolektora dolotowego
• wtrysk bezpośredni do cylindra silnika (GDI)
• Fuel Stratified Injection (FSI), tj. wytrysk bezpośredni do cylindra silnika z wykorzystaniem zjawiska spalania w mieszance uwarstwionej.

Paliwo przed dotarciem do komory spalania musi zostać rozpylone w powietrzu^[1].

Silnik iskrowy może być zbudowany w układzie silnika dwusuwowego, jak i w układzie czterosuwowym, istnieje jeszcze tzw. silnik Wankla z obrotowym tłokiem (rotorem), jest jednak bardzo rzadko stosowany. Odmiana czterosuwowa w wielu krajach nazywana jest silnikiem Otto (Cykl Otta).

Zaletami silnika iskrowego są:

• łatwy rozruch niezależnie od temperatury zewnętrznej silnika,
• dobra szybkobieżność (szybka reakcja na "dodanie gazu"),
• łatwość uzyskiwania wysokich obrotów pracy,
• stosunkowo wysoka uzyskiwana moc,
• dość lekka konstrukcja,
• niezbyt skomplikowana konstrukcja układu zasilania.

Te zalety są jednak okupione wadami, takimi jak:

• mniejsza sprawność energetyczna (większe jednostkowe zużycie paliwa),
• mniejsza trwałość w stosunku do silnika wysokoprężnego,
• ze względu na właściwości palne benzyny większe niebezpieczeństwo niekontrolowanego samozapłonu paliwa (w tym eksplozywnego) przy składowaniu i dostarczaniu go do silnika,
• niższy moment obrotowy w stosunku do silnika o podobnych parametrach z zapłonem samoczynnym,
• rozłożenie maksymalnych wartości momentu obrotowego w wyższym zakresie obrotów w stosunku do silnika o zapłonie samoczynnym, przez co, np. przy ruszaniu pojazdu, następuje konieczność "wkręcania" silnika na wyższe obroty, a to skutkuje zwiększeniem zużycia paliwa i zmniejszeniem "użytecznego" zakresu obrotów silnika.

Przypisy