Jakie silniki spalinowe możemy spotkać
w samochodach?

Silniki spalinowe, które spotykamy w samochodach można podzielić na wiele podgrup. Poniżej przedstawiam ich rodzaje ze względu na paliwo, czy układ cylindrów. Różnica między nimi polega na sposobie dzięki któremu dochodzi do wybuchu mieszanki paliwa, kształtu komory spalania, ilości cylindrów i ich ustawienia w stosunku do siebie. Każdy z nich charakteryzuje się inną wydajnością, rodzajem paliwa, czy kulturą pracy. Pierwszym typem silnika jaki można spotkać w samochodach ze względu na rodzaj paliwa to...

...Diesel

Zapłon w silniku wysokoprężnym następuje samoczynnie i nie wymaga iskry generowanej przez świece zapłonową tak jak jest to w przypadku silników benzynowych. Nie oznacza to jednak, że świece przy takiej konstrukcji nie występują, owszem występują , jednak nie są to świece iskrowe, a żarowe. Nie służą one generowaniu iskry elektrycznej, która zapaliłaby mieszankę, a jedynie do podgrzania komory spalania. Zapłon mieszanki występuje tu bowiem, pod wpływem wysokiego ciśnienia, które jest generowane, gdy tłok spręża mieszankę. Świeże powietrze zassane już wcześniej do komory cylindra zostaje sprężone, w związku z czym uzyskuje ogromną temperaturę, teraz widzimy, że świeca żarowa ma ułatwić zapłon mieszanki w czasie sprężania. W momencie, gdy do cylindra zostaje wtryśnięte paliwo i spotyka się ono z podgrzanym powietrzem w komorze spalania i wysokiemu ciśnieniu, wytworzonemu przez tłok, dochodzi do wybuchu i wytworzeniu energii. Świeca żarowa ma również funkcje dopalania rzadszych resztek mieszanki, dzięki czemu tego typu silnik jest bardzo wydajny. Występują również silniki w których powietrze i mieszanka paliwa, jest dostarczana równolegle, ogólna jednak zasada działania pozostaje taka sama. Już po wybuchu tłok przenosi energię na wał korbowy, gdzie zamieniana jest ona w moment obrotowy który jest przekazywany na oś/osie napędowe samochodu. Silniki Diesel`a, są często wytrzymalsze, od swoich benzynowych kolegów, jednak gdy mówimy o nowych generacjach silników wysokoprężnych, gdzie mamy do czynienia z kołem dwu masowym, turbosprężarkami i pompo wtryskami, ta bezawaryjność i długowieczność trochę przygasa. Silnik wysokoprężny charakteryzuje się wysokim momentem obrotowym przy niskich obrotach, co sprawia, że jest to jednostka wręcz idealna do samochodów terenowych które potrzebują wyjeżdżać z dużego błota, czy podjeżdżać pod strome góry, świetnie pasuje również do ciągników siodłowych i rolniczych. Na sam koniec warto wspomnieć, o rzeczy niby banalnej, ale nie dla każdego oczywistej. Świece żarowe potrzebują się zagrzać, tak więc aby uruchomić silnik wysokoprężny trzeba poczekać, aż ikonka obok liczników odpowiedzialna za świece żarowe, zgaśnie co będzie symbolizowało ich zagrzanie.

Kontrolka odpowiedzialna za świece żarowe

Benzyna

Zasada pracy silników benzynowych jak i tych pracujących na ropę jest łudząco podobna, jednak różni się sposobem zapalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Jednostka benzynowa do swojego działania wymaga iskry elektrycznej dostarczanej do cylindra. Następuje to za pośrednictwem świecy zapłonowej która generuje taką ikrę dokładnie w momencie, kiedy tłok spręża mieszankę. Sama iskra przekazywana jest za pośrednictwem kabli wysokiego napięcia z aparatu zapłonowego. To właśnie on stresuje całą sekwencją zapłonów na świecach tak, aby pojawiały się one dokładnie w takiej odległości i częstotliwości jaka pozwoli na regularną prawdę silnika. Na skutek spalania mieszanki w komorze spalania głowicy wzrasta ciśnienie, a to już powoduje odsunięcie tłoka od zaworów. I tu już dokładnie tak samo jak w poprzednim typie silnika moc przekazywana jest na wał korbowy itd. Silniki benzynowe charakteryzują się niższym momentem obrotowym, a za to dają więcej mocy. Dla zobrazowania w nieco żartobliwy sposób można to przedstawić w następujący sposób: Nim większa moc tym mocniej uderzymy rozpędzonym samochodem w ścianę, a nim wyższy moment obrotowy tym dalej "przesuniemy" tę ścianę. Silniki te są więc logicznym wyborem kiedy mówimy po pojazdach które mają być szybkie, dynamiczne, a nie potrzebują "kopa" od samego startu jak jest to kiedy mówimy o traktorach od choćby. Charakteryzują się również dużo większą kulturą pracy w stosunku do Diesel`i, mniejszymi wibracjami i mniejszą głośnością w kabinie samochodu. Należy również wspomnieć, że benzyniaki podzielić można dodatkowo na czterosuwowe i dwusuwowe. Te pierwsze dzielą cały cykl pracy na cztery etapy:
- wpuszczenie do komory spalania mieszanki paliwowej
- sprężenia mieszanki
- wybuchu i wygenerowania siły
- wytłoczeniu spalin z komory
Tłok w czasie jednego cyklu wykonuje więc dwa pełne ruchu, co wydaje się nielogiczne, jest jednak najefektywniejszym i najbardziej ekonomicznym rozwiązaniem. Taka konstrukcja jest również bardziej ekologiczna, co nie jest bez znaczenia w dzisiejszych czasach. Drugim, dzisiaj praktycznie już nie stosowanym typem są silniki dwusuwowe. W tego typu silnikach tłok, gdy unosi się do góry to bocznym kanalikiem wtłaczana jest mieszanka paliwa i benzyny, pod wpływem ciśnienia i iskry mieszanka zapala się, wytworzona siła odpycha tłok, a spaliny wylatują innym kanalikiem. Nazwa wzięła się z tego że prace tłoka w tym typie silnika dzielimy na:
- suw sprężania
- suw pracy
Które odpowiadają wyżej opisanemu cyklowi pracy. Silniki dwusuwowe są praktycznie nie produkowane, ze względu ich niezdolność do niskich emisji spalin, nie dając przy tym praktycznie żadnych zalet.

Jednak silniki po za podziałem na rodzaj paliwa jaki służy do ich zasilania, dzielą się również ze względu na to w jaki sposób ułożone są tłoki oraz jak te tłoki wyglądają. Wpływa to na kulturę pracy takiego silnika, zmieszczenia większej jednostki silnikowej pod mniejszą maską, czy na przykład uzyskania pięknego dźwięku mruczenia. Najbardziej podstawowym i najczęściej spotykanym rodzajem ustawienia tłoków z jakim możemy spotkać się w znacznej przewadze samochodów poruszających się na co dzień po naszych drogach jest...

...Układ rzędowy

Najczęściej stosowany, dzięki tanim kosztom produkcji i prostocie konstrukcji. Daje to swego rodzaju standard, dzięki któremu mechanicy nie mają problemu z naprawą tego typu silników. Najczęściej po ulicach przemieszczają się "rzędówki" z czterema, bądź trzema cylindrami pod maską, daje to piękny kompromis między osiągami, spalaniem, emisją substancji szkodliwych.  Co do samej budowy tego typu bloku, jak mówi sama nazwa, cylindry ustawione są jeden za drugim w rzędzie. Ten układ tłoków oznacza się za pomocą symbolu: "Rx" gdzie "x" jest miejscem na wstawienie ilości cylindrów. Tak więc oznaczenie "R3" daje nam do zrozumienia, iż pod maską danego pojazdu gości trzycylindrowa jednostka w układzie rzędowym. W układach z parzystą ilością cylindrów występuje częściowe wyrównoważenie, natomiast tam gdzie cylindrów jest nieparzysta ilość, aby zmniejszyć wibracje generowane przez nierówną pracę silnika stosuje się wałek wyrównawczy.

- R2 - Archaiczny i nie używany w nowszych konstrukcjach ze względu na bardzo małe możliwości
- R3 - Spotykany w mniejszych autach miejskich, niewielkie pojemności i słaba kultura pracy takich silników
- R4- Najczęściej spotykana "rzędówka" łącząca moc, ekonomię i ekologię
- R5- Jednostka rozwijana przez koncern Vaga, co za tym idzie spotykana w VW i Audi
- R6- Charakterystyczny dźwięk, którego mogę doświadczyć jedynie posiadacze aut marki BMW

*Na czerwono wyróżnione najczęściej spotykane układy rzędowych bloków silnika

Układ widlasty

Cylindry w tym przypadku są ustawione w dwóch rzędach, usytuowanych względem siebie pod pewnym kątem (najczęściej 90 stopni). W tym przypadku dwa równoległe cylindry w każdym rzędzie napędzają jeden wspólny wał korbowy. Sama konstrukcja silnika tego typu sprawia że jest on krótszy praktycznie o połowę w porównaniu do rzędówek, oraz jest niższy dzięki czemu środek ciężkości samochodu znajduje się niżej. Sprawia to że przy stosunkowo ograniczonym miejscu pod maską można zmieścić tam potężne jednostki. Jednak masa takiego bloku drastycznie rośnie, a i sama konstrukcja jest bardziej skomplikowana w odróżnieniu od "rzędówek" przez co nie każdy Mirek mechanik będzie w stanie nam pomóc.

- V2 i V4- Silniki stosowane tylko w przypadku motocykli
- V5- Nietypowy przez nieparzystą ilość tłoków, pomysł rozwijany przez koncern Vag
- V6- Najpopularniejszy typ silnika w układzie "V", stosowany nawet w autach rodzinnych, średniej klasy
- VR6- Wynik prac nad silnikiem V5, niecodzienny i rzadko spotykany
- V8- Gwarantuje charakterystyczny piękny pomruk silnika
- V10- do 2005 roku stosowany w bolidach formuły 1
- V12- Swego rodzaju wyznacznik luksusu i prestiżu
- V16- Stosowany na początku produkcji samochodów, dzisiaj niemożliwy do zobaczenia w nowszych konstrukcjach

Koncept silnika w układzie "V" ewoluował w ciekawy sposób, łącząc silnik "VR" z klasycznym widlakiem. Głównie grupa Vaga rozwijała pomysł silnika w układzie "W".

- W8- 3 rzędy cylidrów
- W12- 4 rzędy cylindrów
- W16- ponownie 4 rzędy cylindrów, jednak tym razem mamy do czynienia z dwoma wałkami

Wracając jeszcze do pomysłu odmiany "VR" jest to coś co ma być hybrydą rzędowego i widlastego układu tłoków. Ustawienie cylindrów, również wygląda jak litera V, jednak kąt rozchylenia między nimi wynosi zaledwie 15 stopni co jest śmieszną wartością. Pomysł jest po dziś dzień rozwijany i silniki tego typu są stosowane nie rzadko w usportowionych wariantach samochodów rodziny VW.

Układ typu Boxer

Silnik o przeciwlegle ustawionej, parzystej ilości cylindrów. Ten tym bloku silnika zapewnia niższy poziom hałasu, oraz przenoszonych wibracji. Ponadto niższe straty mocy i bardzo równą pracę. Dzięki takiemu ustawieniu cylindrów, środek ciężkości auta znajduje się bardzo nisko, co wpływa pozytywnie na prowadzenie w zakrętach. Nie są tak często spotykane na drogach tylko ze względu na wyższe koszty produkcji niż jest to w przypadku rzędówek, ale również problemem jest dużo bardziej skomplikowana konstrukcja całego bloku. Jeśli zamarzy nam się samochód z silnikiem typu boxer możemy rozważyć praktycznie każdy model Subaru, oraz oczywiście Porsche. Wadami tego typu silnika jest jak można się domyślić po wcześniejszym opisie trudność naprawy i wiążące się z tym wysokie koszty wizyt u mechanika. Ilość cylindrów jaką spotyka się w przypadku tego typu silników to odpowiednio 4 oraz 6 cylindrów. Zajmują stosunkowo niedużo miejsca co również nie jest bez znaczenia.

Układ Wankla

Ten tym silnika w świecie motoryzacji jest spotykany niezwykle rzadko, a szkoda. Działa na zupełnie innej zasadzie niż wszystkie wymienione wyżej, jest tak ponieważ w tym przypadku nie zmienia ustawienie tłoka, a jego kształt. Zamiast pracować w linii prostej to pracuje ruchem obrotowym ze względu na swój kształt. Tłok bowiem jest czymś na kształt graniastosłupa z zaokrąglonymi wierzchołkami. "Narożniki" te są zabezpieczone przy pomocy ceramicznych uszczelek, które należy regularnie wymieniać, o czym wielu użytkowników zapomina, co skutkuje opiniami w społeczeństwie, że są to wadliwe i awaryjne silniki. Poruszający tłok powoduje zmniejszenie się objętości komór, następnie zassania, sprężenia i wypchnięcia spalin z cylindra. Niewątpliwymi zaletami takiej konstrukcji są prosta budowa, oraz niska waga, gdy porównujemy tego typu blok z blokiem widlastym. W dzisiejszych czasach i przy obecnych cenach ubezpieczenia warto również zauważyć, że w silnikach Wankla przy niskich pojemnościach jesteśmy w stanie uzyskać imponującą moc określaną w koniach mechanicznych. Tego typu silnik "kręci się" dużo wyżej niż typowa rzędówka, nie wspominając o silnikach wysokoprężnych. Istotną wadą tej konstrukcji jest wspomniana wcześniej uszczelka na tłoku, która stosunkowo szybko się zużywa, a nie wymienienie jej w odpowiednim czasie skutkuje zniszczeniem całego bloku silnika. Powszechnie panuje opinia, że silniki Wankla są awaryjne, co nie jest prawdą. Prawdą jest, że trzeba o nie dbać, jednak jeśli to robimy, wymieniamy płyny eksploatacyjne na czas, uszczelki na tłokach itd to autko z takim silnikiem odwdzięczy się pięknymi osiągami i bezawaryjną pracą.

W tym wpisie bardzo ogólnie podszedłem do tematu silników, nie jestem mechanikiem więc ciężko rozpisywać mi się, o czymś na temat czego nie jestem pewny. Jeśli jednak ciekawi was jakiś konkretny typ silnika to dajcie znać, a spróbuje dowiedzieć się na ten temat jak najwięcej i uzupełnić te ogólne informacje czymś bardziej szczegółowym.