Zasada działania silnika czterosuwowego

Silniki spalinowe to wbrew pozorom niezbyt skomplikowane urządzenia. Jednak są one sercem każdego pojazdu i to od nich zależy to czy samochód będzie się poruszał. Poznanie zasady działania silnika spalinowego może pomóc zdiagnozować ewentualną usterkę. Dzięki wiedzy o funkcjonowaniu jednostki napędowej można też lepiej dbać o silnik, co niewątpliwie ma znaczący wpływ na długą i bezawaryjną pracę samochodu. Jak w takim razie działa silnik czterosuwowy?

Procesy zachodzące w silniku

Aby zrozumieć zasadę działania silnika, należy zacząć od zapoznania się z procesami zachodzącymi w silniku tłokowym. Cykl pracy silnika to pięć procesów:
– napełnienie cylindra paliwem lub mieszanką paliwową,
– sprężanie przy pomocy tłoka znajdującego się w cylindrze paliwa,
– spalanie sprężonego paliwa,
– rozprężanie spalin powstałych podczas spalania paliwa i wypchnięcie tłoka z cylindra,
– usunięcie powstałych spalin z silnika.

Wszystkie procesy zachodzące w silniku realizowane są za pomocą ruchu tłoka w cylindrze, czyli przy za pomocą suwu. Suwem nazywa się część pracy silnika pomiędzy dwoma skrajnymi położeniami tłoka. Wszystkie pięć procesów zachodzących w silniku może odbyć się podczas dwóch suwów tłoka (w silnikach dwusuwowych) lub podczas czterech suwów (w silnikach czterosuwowych).

Cztery suwy pracy tłoka w silniku czterosuwowym

1. Suw dolotu paliwa. Podczas poruszania się tłoka z górnego położenia w dolne, w cylindrze powstaje podciśnienie. W tym czasie przez zawór dolotowy dostaje się do cylindra mieszanka paliwa i powietrza (w silnikach o zapłonie iskrowym) lub samo powietrze (w silnikach o zapłonie samoczynnym i silnikach o zapłonie iskrowym z bezpośrednim wtryskiem paliwa). Silniki wyposażone w turbosprężarkę wspomagają napełnienie cylindra poprzez wytworzenie nadciśnienia w kolektorze dolotowym.
2. Suw sprężania. Ten suw charakteryzuje się poruszaniem się tłoka do górnego martwego położenia. Przestrzeń w cylindrze, w której znajduje się mieszanka paliwowa zmniejsza się. Zarówno zawór dolotowy, jak i wylotowy jest zamknięty i dzięki temu tłok sprężą mieszankę paliwową. Gdy tłok maksymalnie spręży paliwo lub powietrze, to następuje zapłon mieszanki od iskry świecy zapłonowej (w silnikach iskrowych) lub wtrysk oleju napędowego do maksymalnie sprężonego powietrza (powstaje samoczynny zapłon mieszanki – w silnikach o zapłonie samoczynnym).
3. Suw pracy. Ten suw odpowiada za napędzenie silnika. Wybuch sprężonego paliwa w suwie sprężania powoduje silne oddziaływanie na tłok gazów powstałych w wyniku spalania mieszanki paliwa i dzięki temu tłok wykonuje pracę mechaniczną. Jest to przykład przemiany energii gazów spalinowych na pracę mechaniczną. Podobnie dzieje się w pistoletach, gdzie wybuchający proch oddziałuje na pocisk i wyrzuca go z lufy. Podczas suwu pracy zawory dolotowy i wylotowy są zamknięte, a ciśnienie w cylindrze maleje.
4. Suw wylotu. Podczas trwania tego suwu tłok znowu przemieszcza się w kierunku górnego martwego położenia. Zawór wylotowy zostaje otwarty, a tłok naciskając na spaliny, powoduje ich usunięcie z cylindra.

Jak widać w silniku czterosuwowym, tylko jeden suw odpowiada za pracę mechaniczną. Pozostałe suwy tworzą proces pomocniczy (napełnienie cylindra, sprężenie mieszanki paliwowej i wydalenie spalin). Do zachowania ciągłości pracy silnika część energii powstała podczas suwu pracy musi zostać zużyta do napędzenia pozostałych suwów pomocniczych.