teoria_ukladow_napedowych.pdf

TEORIA UKŁADÓW NAPĘDOWYCH

Zespoły

Siła napędowa zdolna do ruszenia samochodu z miejsca i nadania mu żądanej prędkości

wytwarzana jest w silniku.

Do tego, aby wytworzoną siłę ( moment napędowy ), przekazać do kół pojazdu, niezbędny

jest skomplikowany układ nazywany układem napędowym. Zależnie od potrzeb i

przeznaczenia pojazdu układ ten może być zbudowany w najprostszej „konfiguracji” z takich

zespołów jak sprzęgło, skrzynia biegów, i tzw. przekładnia główna.

W wersji bardziej rozbudowanej pojawić się mogą zespoły i podzespoły uzupełniające takie

jak dodatkowe przekładnie, wały napędowe i inne (np. podzespoły hydromechanicznego

układu napędowego ).

Konfiguracja układu napędowego pojazdu zależy od potrzeb i przeznaczenia pojazdu;

najprostsza będzie stosowana w samochodach osobowych, rozbudowana, znajdzie

zastosowanie w pojazdach użytkowych, pozwalając na wykonywanie przez pojazd

dodatkowych funkcji.

Niezależnie od rodzaju i stopnia rozbudowy układu przeniesienia napędu, źródłem napędu

pozostaje silnik – wszystkie pozostałe zespoły pełnią funkcję „pośredniczącą” umożliwiającą

właściwe wykorzystanie mocy ( momentu ) przez niego wytwarzanej.

Silnik nie jest doskonały

Współcześnie produkowane samochody wyposażane są w zdecydowanej większości w tzw.

silniki tłokowe z tłokiem posuwistym. Paliwem spalanym w tego typu silnikach jest benzyna

lub olej napędowy – produkty przetwarzania ropy naftowej.

Historia motoryzacji zna wiele prób wykorzystania do napędu pojazdów innych rodzajów

silników – poczynając od parowych ( np. silnik Stirlinga ), przez turbinowe, na elektrycznych

kończąc.

Silnik spalinowy z tłokiem posuwistym stanowi jednak rozwiązanie stosowane powszechnie.

W ciągu dziesięcioleci opanowano metody konstrukcji i wytwarzania osiągając stosunkowo

niskie koszty produkcji. Czynnikiem warunkującym „sukces” silników spalinowych była

również możliwość korzystania z „niewyczerpalnych” zasobów paliwa o wysokiej wartości

energetycznej.

Wspomniane zależności sprawiły, że wiele projektów dających nadzieję na stworzenie

alternatywnego źródła napędu zostało zaniechanych. Przeszkodą były najczęściej trudności

w pokonaniu barier technologicznych – głównie – materiałowych. Nie udało się więc

wykorzystać do napędu silnika turbinowego dysponującego wprawdzie dużą mocą ale

uzyskiwaną przy bardzo wysokim poziomie zużycia paliwa i wytwarzaniu dużego hałasu.

Silnik turbinowy odznaczał się ponadto znaczną masą i specyficzną charakterystyką tzw.

podaży mocy ( opisanej w dalszej części artykułu ) utrudniającą zastosowanie w pojeździe

samochodowym.

Pomimo znakomitych parametrów eksploatacyjnych nie znalazł powszechnego zastosowania

nowoczesny silnik parowy – Stirlinga, którego budowę zakończono po przeprowadzeniu prób

wykorzystujących go do napędu autobusów miejskich; powodem były trudności w osiągnięciu

rzeczywistych wartości parametrów obiegu termodynamicznego. Podobnie trudne okazało

się skonstruowanie dostatecznie trwałego, uszczelnienia tłoka w silniku z tłokiem wirującym –

silniku Wankla – nazwanego od nazwiska jego konstruktora i twórcy.

Silnik Wankla charakteryzował się bardzo dobrymi parametrami eksploatacyjnymi, a

szczególnie tzw. wskaźnikiem pojemnościowym mocy [kW/dm 3 ], co pozwalało na osiąganie

wysokich wartości parametrów trakcyjnych pojazdów, w których był stosowany.

Wykorzystywano go zarówno do napędu motocykli ( niemieckie NSU ), samochodów ( NSU

Ro 80)

Silnik Wankla był i pozostaje silnikiem wyjątkowym – wykorzystana w nim idea tłoka

wirującego została opracowana na wiele dziesięcioleci przed jej techniczną realizacją, której

schemat ilustruje. Rzeczywista konstrukcja silnika przedstawiała się jak na, a wygląd

wirującego tłoka.

Możliwości i ograniczenia

Klasyczny silnik spalinowy z tłokiem posuwistym rozwinął się i rozwija nadal wobec braku

innych źródeł napędu.

Potrzeba zastosowania tego typu silnik do napędu samochodu uwidacznia „prawie” same

wady, do których zaliczyć należy:

niską sprawność ogólną,

- konieczność stosowania dodatkowych mechanizmów pozwalających na „przystosowanie”

możliwości silnika do wymagań związanych ze specyfiką napędu pojazdu kołowego,

„ograniczona” charakterystyka podaży mocy,

zatruwanie środowiska,

hałaśliwa praca,

- wykorzystanie paliwa naturalnego o ograniczonych zasobach.

Współcześnie powstające konstrukcje są najlepszym dowodem na to, że nieustannie

poszukuje się sposobów na poprawienie możliwości silnika: zwiększenia sprawności,

ograniczenia zawartości związków toksycznych w spalinach, zmniejszenia zużycia paliwa i

zastąpienia go paliwami o składzie innym niż to wynika z jego pochodzenia.

Nadal jednak nie zmieniają się cechy, które wynikają z praw termodynamiki i ograniczeń,

które z nich wynikają, a osiągane rezultaty są jedynie „poprawianiem” rzeczywistości.

Pole „podaży” mocy

Możliwości zastosowania silnika do napędu pojazdu kołowego ( samochodu ) wyrażone są

m.in. za pomocą szeregu parametrów takich jak moc, moment obrotowy, jednostkowe

zużycie paliwa zmieniających się zależnie od wartości prędkości obrotowej wału korbowego

silnika – nazywanej w skrócie prędkością obrotową.

Zestawienie wymienionych wyżej wielkości w postaci graficznej przedstawia tzw.

charakterystykę silnika – najlepiej w szczególnej postaci – charakterystykę „zewnętrzną”

osią- ganą przy pełnym dawkowaniu paliwa, pozwalającą na rozwinięcie przez silnik mocy

maksymalnej. Zależnie od potrzeb, własności silnika mogą zostać wyrażone za po- mocą

innych charakterystyk – do najważniejszych należą : charakterystyka uniwersalna , mocy

dławionych, regulatorowa i inne.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: