Innowacje w jachtowych silnikach spalinowych to „import” z silników samochodowych.

‹ Poprzedni wpis

"O rany, foka!", czyli co zrobić podczas nietypowego spotkania

Następny wpis ›

Jak dbać o dno jachtu?

Dodane dnia 17 Wrzesień 2016 r.

Tytuł tego postu to swego rodzaju teza, do udowodnienia której wykorzystałem przykładowo innowacje w silnikach zaburtowych firmy Suzuki zaprezentowane w katalogu firmowym na rok 2016. Część innowacji widoczna jest na załączonym rysunku. Poza tym wymienia się tu także: układ dolotowy o zmiennej długości, układ rozrządu o zmiennych fazach, bezobsługowy łańcuch rozrządu, wielopunktowy elektronicznie sterowany wtrysk paliwa, czujnik tlenu w układzie wydechowym i inne. Chciałoby by się powiedzieć: wypisz, wymaluj, wszystkie te innowacyjne rozwiązania stosowane są od wielu lat w silnikach samochodowych. I nie piszę tego dlatego, że próbuję gloryfikować silniki samochodowe, ale żeby uzmysłowić czytelnikom, że większość nowych tehnologii silnikowych rodzi się właśnie w przemyśle samochodowym. We wspomnianym katalogu wymienione innowacje opisane są lakonicznie i często niezbyt jasno. W miarę możliwości wyjaśnię ich istotę w kolejnych postach. Na początek nieco o przesunięciu wału korbowego widocznym na załączonym rysunku, gdyż tak zasygnalizowana innowacja z pewnością dla większości czytelników jest niezrozumiała. Otóż w silnikach spalinowych rozróżnia się dwa rodzaje mechanizmów korbowych, a mianowicie zbieżnoosiowe i mimoosiowe. Zbieżnoosiowy mechanizm korbowy charakteryzuje się tym, że osie cylindra i wału korbowego przecinają się. W mimoosiowym mechanizmie korbowym oś cylindra nie przecina osi wału korbowego, lecz jest przesunięta o niewielką odleglość e zwaną mimoosiową. Co to zatem daje? Daje zmniejszenie siły normalnej a więc i nacisku tłoka na gładź cylindrową, zwiększając trwałość silnika. Wyjaśnić to można analizując rozkład sił najpierw w zbieżnoosiowym układzie korbowym. Otóż wzdłuż cylindra działa siła wypadkowa P stanowiąca sumę siły gazowej i siły bezwładności pochodzacej od mas wykonujacych ruch postępowo-zwrotny. Siła P rozkłada się na siłę siłę normalną N, dociskającą tlok do gładzi cylindrowej i siłę S działajacą wzdłuż korbowodu. Maksymalna siła normalna występuje podczas rozprężania (suwu pracy) gdy wykorbienie odchylone jest w przybliżeniu o kąt α ~ 30o. Kąt ß między korbowodem a osią cylindra wynosi wówczas w przybliżeniu 8o. Można przyjąć, że maksymalna siła normalna Nmax ~ 0,1 Pmax. Może ona wynosić około 300…..nawet 1000 kG w zależności od rodzaju i mocy silnika. Wartość tej siły podałem celowo w kilogramach siły czyli starych jednostkach, a nie w kiloniutonach żeby można było łatwiej wyobrazić ją sobie. Mając na uwadze dużą siłę normalną, właśnie na rozprężaniu, tłoki niektórych silników mają jedną stronę części nośnej (od strony nacisku) o większej powierzchni w celu zmniejszenia jednostkowych nacisków tłoka na gładź cylindrową. Widać to na fotografii tłoka. Wspomniane zmniejszenie siły normalnej N możliwe jest jedynie przez zmniejszenie kąta ß między osią cylindra, a korbowodem gdyż siła N jest iloczynem siły wypadkowej P i tangensa kąta ß. Tak więc dla mniejszego niż 8 stopni kąta ß otrzyma się mniejszą siłę N. Zmniejszenie omawianego kąta uzyskuje się dzięki przesunięciu osi cylindra w stosunku do osi wału korbowego w kierunku obrotu wału o odległość e czyli zastosowanie mechanizmu mimoosiowego. To e = (0,05 – 0,2) r, gdzie r jest połową skoku tłolka S. Dla przykładu dla S = 100 mm, przesunięcie e waha się od 2,5 do 10 mm.

Opisany „zabieg” przesunięcia osi cylindra znany jest od kilkudziesiąciu lat w silnikach spalinowych. Nie zmienia to jednak faktu że po „imporcie” z silników samochodowych stał się innowacją w kostrukcji przyczepnych silników Suzuki.