Klasyfikacja silników spalinowych opiera się na licznych kryteriach. Wyróżnia się silniki spalinowe spalania otwartego i spalania zamkniętego. Jak sama nazwa wskazuje, w silnikach spalania otwartego spalanie mieszanki paliwowo – powietrznej następuje w komorze spalania, która nie jest uszczelniona. Natomiast silniki spalania zamkniętego realizują proces spalania mieszanki w szczelnej komorze spalania (cylindrze). Innym kryterium podziału jest sposób zapłonu mieszanki paliwo – powietrznej. Wyróżnia się silniki o zapłonie iskrowym oraz o zapłonie samoczynnym (diesla).

Silniki benzynowe

Silniki o zapłonie iskrowym (silniki benzynowe) wykorzystują przeskakującą pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej iskrę w celu zapalenia mieszanki paliwowo – powietrznej. Zassane do wnętrza cylindra powietrze zostaje sprężone przez poruszający się tłok. Do maksymalnie sprężonego powietrza zostaje wtryśnięta dawka benzyny. Wówczas przeskakująca iskra zapala wytworzoną mieszankę i umożliwia wytworzenie odpowiedniego ciśnienia (zamienionego ma energię kinetyczną) do napędu jednostki.

Silniki benzynowe posiadają wiele zalet, m.in.: nie wykazują problemów z rozruchem nawet przy niskich temperaturach otoczenia, umożliwiają uzyskanie znacznych mocy maksymalnych, cechują się lekkością i niezbyt skomplikowaną konstrukcją układu zasilającego. Do wad zaliczyć należy niższą trwałość i sprawność od silników z zapłonem samoczynnym – silników wysokoprężnych (Diesla).

Silnik o zapłonie samoczynnym

Silnik o zapłonie samoczynnym nie wymaga do zapłonu mieszanki paliwowo – powietrznej dodatkowego elementu (świecy). W fazie zasysania do wnętrza cylindra zasysane jest czyste powietrze. W momencie osiągnięcia przez tłok DMP (dolnego maksymalnego położenia) zawór zasysający zostaje zamknięty i rozpoczyna się suw sprężania. Temperatura powietrza w cylindrze na skutek znacznego jego sprężenia gwałtownie wzrasta. Gdy tłok znajduje się niemal w GMP (górnym martwym położeniu) do wnętrza cylindra zostaje wtryśnięta pod bardzo wysokim ciśnieniem porcja paliwa. Temperatura sprężonego powietrza jest tak wysoka, że powoduje zapłon mieszanki paliwowo – powietrznej. Zatem w silnikach Diesla za zapłon mieszanki paliwowo – powietrznej odpowiada silnie sprężone powietrze, którego temperatura jest wystarczająco wysoka by zapalić wtryśnięte za pomocą wtryskiwaczy pod bardzo dużym ciśnieniem paliwo.

Opisany silnik wysokoprężny (Diesla) został wynaleziony w 1892 roku przez niemieckiego inżyniera Rudolfa Diesla. W stosunku do jednostek benzynowych Diesle są elastyczniejsze, oszczędniejsze i trwalsze (starsze generacyjnie Diesle są praktycznie „nie do zajeżdzenia”) oraz dysponują wyższym momentem obrotowym. Do wad zaliczyć należy wyższe koszta produkcyjne, nieprzyjemny dźwięk oraz wibracje emitowane przez zimną jednostkę.

Innym kryterium podziału silników benzynowych jest sposób rozlokowania cylindrów w przekroju silnika.

Silniki rzędowe

W silnikach rzędowych cylindry ułożone są jeden za drugim – w jednym rzędzie. W samochodach  osobowych silniki rzędowe oznacza się symbolem R (+ liczba cylindrów, np.: R4 – klasyczny czterocylindrowy silnik rzędowy).

Obecnie najczęściej stosowane silniki rzędowe to silniki czterocylindrowe. Ich konstrukcja zapewnia kompromis pomiędzy kosztami wytwarzania, kosztami eksploatacji i kulturą pracy.

Maksymalnie producenci decydują się na ustawienie 6 cylindrów w rzędzie. Większa ich ilość powoduje, że silnik staje się zbyt długi i trudno zmieścić go pod maską samochodu osobowego. Silniki sześciocylindrowe rzędowe często stosowane są przez BMW.

Koncern VW, Volvo oraz Mercedes – Benz stosują jednostki pięciocylindrowe rzędowe. W Skodzie Fabii, VW Polo oraz w Daewoo Matiz stosowane są silniki trzycylindrowe jednak kultura ich pracy nie zachwyca. Legendarny Fiat 126P napędzany był silnikiem o dwóch cylindrach.

Zatem jak łatwo zaobserwować, im wyższa liczba cylindrów tym aksamitniejsza praca jednostki napędowej i mniejsze wibracje. Jednak jest i druga strona medalu - wzrost liczby cylindrów oznacza wyższe spalanie.

Silniki widlaste

Innym typem silników są silniki widlaste. W ich przypadku jeden rząd cylindrów został zastąpiony  dwoma, które ulokowane zostały względem siebie pod odpowiednim kątem (mniejszym niż 90 stopni). Liczba cylindrów waha się od 6 do 12. Jednak najczęściej spotykane jednostki w układzie V dysponują sześcioma bądź ośmioma cylindrami. BMW w sportowych wersjach swoich modeli (M5, M6) stosuje jednostki V10. Widlaste V12 stosowane są przez Lamborghini, Astona Martina, BMW, Ferrari i Audi.

Zaletą silników widlastych jest możliwość ich „upakowania” pod coraz krótsze i niżej osadzone maski samochodów. Ponadto, silnik widlasty jest krótszy i węższy u podstawy niż jednostka rzędowa i nie stwarza tylu ograniczeń przy projektowaniu zawieszenia.

Minusem jednostek widlastych są wyższe koszty produkcji. Dwa rzędy cylindrów wymagają dwóch głowic oraz więcej niż jednego wałka rozrządu. Ponadto kwestią sporną jest także ilość wykorbień na wale korbowym (niektórzy producenci stosują układ, w którym korbowody dwóch przeciwległych   tłoków montowane są do tego samego wykorbienia na wale korbowym, inni stosują oddzielne wykorbienia dla każdego korbowodu). Konstrukcja opierająca się na oddzielnych wykorbieniach dla każdego korbowodu jest droższa w produkcji i wydłuża silnik jednak gwarantuje 120-stopniowe odstępy zapłonowe (wartość idealna), czyli wał korbowy pomiędzy poszczególnymi zapłonami w cylindrach obraca się o 120 stopni.

Boxer

Subaru oraz Porsche (w układzie widlastym) w swoich autach stosują silniki przeciwsobne (boxer). Ich   konstrukcja opiera się na umiejscowieniu wału korbowego w centralnej części jednostki oraz cylindrów naprzeciw siebie pod katem 180 stopni. Dzięki takiej konstrukcji silniki typu boxer są bardzo dobrze wyważone (a w przypadku sześciocylindrowych jednostek typu boxer stosowanych przez Porsche – wręcz idealnie) oraz zajmują małą powierzchnię. Jednak ekonomicznie są mniej zasadne niż jednostki rzędowe. Wymagają oddzielnych wykorbień dla każdego korbowodu (tłoka), dwóch głowic z oddzielnymi układami napędu zaworów.

Silnik Wankla

Innym rozwiązaniem silnika spalinowego jest silnik Wankla stosowany powszechnie przez Mazdę w swoich samochodach sportowych. W odróżnieniu od klasycznych tłokowych silników, w których tłoki wykonują ruch posuwisto – zwrotny, silnik Wankla generuje siłę napędową za pomocą ruchu obrotowego tłoka w cylindrze.

Tłok o kształcie zbliżonym do trójkąta (trójkąt Reuleaux) umieszczony mimośrodkowo w korpusie porusza się ruchem obrotowym. Cykl pracy, podobnie jak w klasycznych silnikach tłokowych, składa się z suwów ssania, sprężania, pracy i wydechu. Poruszający się tłok zasysa powietrze z kanału dolotowego. Następnie spręża je (wzrasta temperatura). Do sprężonego powietrza o wysokiej temperaturze wtryskiwana jest porcja paliwa. Następuje zapłon mieszanki (suw pracy). Wytworzona energia napędza tłok, który kieruje powstałe gazy w kierunku kanału wydechowego. Ccykl się powtarza. Zaletą silników Wankla jest uzyskiwanie znacznych mocy z małych pojemności oraz kultura pracy. Na poczet minusów zaliczyć należy rozrzutne obchodzenie się z paliwem oraz ograniczona trwałość materiałów, z których wykonano silnik (wada wyeliminowana przez Mazdę).

« poprzednia		następna »