Cylindry – wszystko, co musisz wiedzieć
Spis treści:
Z drugiej na tyle oszczędne, by sprostać coraz to ostrzejszym wymogom ekologicznym. Wpływ na to ma między innymi liczba cylindrów w jednostce napędowej. Za co odpowiadają te elementy i jak rozpoznać ich awarię?
Cylindry – zastosowanie
Cylindry to niezbędne wyposażenie każdej jednostki napędowej. Ich liczba określa, to jak mocny będzie samochód. Im jest ich więcej, tym większy moment obrotowy silnika, a co za tym idzie większe osiągi pojazdu. Z tych względów wielu kierowców uważa je za wyznaczniki prestiżu. Cylindry znajdują zastosowanie w różnych typach silników, w tym między innymi w silnikach tłokowych, zarówno spalinowych, jak i parowych, czy też w silniku Wankla. Występują również w strzykawce medycznej oraz siłowniku hydraulicznym.
Cylindry – zadania
Do najważniejszych zadań cylindrów zaliczyć można:
- ograniczenie ruchów tłoka – element ten musi się bowiem poruszać w osi cylindra (wyjątek silnik Wankla),
- utrzymywanie nadciśnienia pomiędzy tłokiem a cylindrem, co gwarantowane jest przez hermetyczną obudowę cylindra,
- zabezpieczenie tłoka przed szkodliwym wpływem czynników zewnętrznych,
- regulowanie gospodarki termicznej jednostki napędowej,
- określanie momentu obrotowego i mocy samochodu.
Ile cylindrów powinien mieć samochód osobowy?
Decyzja odnośnie liczby cylindrów zastosowanych w silniku konkretnego samochodu osobowego zapada już na etapie konstruowania pojazdu. Zazwyczaj przygotowuje się komorę silnikową w taki sposób, aby sprostała ona jednostkom napędowym wyposażonym w różną liczbę cylindrów. Nie jest to jednak regułą.
W tym wypadku to wielkość samochodu ma największe znaczenie. Im większy pojazd, tym w więcej cylindrów będzie wyposażona jednostka napędowa. Pojawia się jednak pytanie, w ile konkretnie. Obecnie w przemyśle motoryzacyjnym panuje trend zmniejszania liczby cylindrów, co nie dotyczy jedynie tanich samochodów, ale także pojazdów w wyższych klasach. Dlaczego tak jest?
W każdym z cylindrów powstaje moment obrotowy. Jest on niezbędny do wytworzenia siły napędowej. Konstruktorzy silników stoją zatem przed nie lada wyzwaniem – muszą znaleźć kompromis między dynamiką a ekonomią pojazdu, czyli o prostu wybrać optymalną liczbę cylindrów.
W przypadku cylindrów ważnym parametrem jest objętość (pojemność) skokowa cylindrów, stanowiąca różnicę pomiędzy maksymalną a minimalną objętością cylindra. Zazwyczaj przyjmuje się, iż dla jednego cylindra wynosi ona 0,5-0,6 cm3, co oznacza, iż silnik:
- dwucylindrowy – będzie miał pojemność 1,0-1,2 litra,
- trzycylindrowy – około 1,5-1,8 litra,
- czterocylindrowy – co najmniej 2 litry.
Im większa liczba cylindrów, tym większa pojemność silnika. W praktyce oznacza to, że większy silnik wykazuje większe zapotrzebowanie na powietrze oraz paliwo. Emituje również więcej szkodliwych gazów do atmosfery. Generuje za to większą moc. Mniejsza liczba cylindrów, a co za tym idzie mniejsza pojemność silnika, sprawia, że jest on bardziej ekonomiczny i bezpieczniejszy dla środowiska, jednak osiąga mniejszą moc.
Aby jednak sprostać konkurencji, konstruktorzy silników często ograniczają objętość skokową pojedynczego cylindra do 0,3-0,4 litra. Dzięki temu zabiegowi uzyskuje się mniejsze gabaryty silnika i niższe zużycie paliwa. Daje to wymierne korzyści. Mniejszy silnik jest bowiem tańszy w produkcji, a niższe spalanie zachęca klientów do kupna danego modelu samochodu.
Pojawia się jednak pewien problem. Chociaż w małym cylindrze przyrost obrotów odbywa się bardzo sprawnie, nie ma mowy o wytworzeniu dużego momentu obrotowego, który odpowiada za dynamikę pojazdu. Aby pozbyć się tych braków, zazwyczaj stosuje się turbosprężarkę. Dzięki niej do komory spalania wtłaczana jest większa ilość powietrza, co przekłada się na efektywniejsze spalanie paliwa. W ten sposób wzrasta moment obrotowy, a tym samym moc silnika.
Obecnie niewielki silniki wyposażone w 2 lub 3 cylindry, o pojemnościach 0,8-1,2, są częściej produkowane oraz chętniej wybierane przez kierowców z kilku względów:
- mają mniejsze gabaryty,
- szybciej osiągają temperaturę roboczą, co wynika z tego, iż mniejszy cylinder to mniej elementów koniecznych do nagrzania,
- charakteryzują się mniejszymi oporami mechanicznymi,
- są oszczędne, zwłaszcza jeżeli jesteśmy kierowcami, którzy jeżdżą przy zachowaniu zasad eko-jazdy.
Jeśli jednak preferujemy szybką i dynamiczną jazdę samochodem, mogą pojawić się problemy z mniejszą liczbą cylindrów. W takich warunkach jednostka napędowa pracuje na wysokich obrotach, co może doprowadzić do sytuacji, w której zużycie paliwa gwałtownie wzrośnie, nawet do poziomu wyższego aniżeli w samochodach o większej liczbie cylindrów.
Część kierowców odczuwa również pogorszoną kulturę pracy silnika. Jednostki dwu- i trzycylindrowe generują bowiem większe drgania. Jest to jednak niwelowane poprzez zastosowanie wałków wyrównoważających.
Nie ma zatem jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, ile cylindrów powinien mieć samochód osobowy. Wszystko zależy od preferencji kierowcy. Silniki wyposażone w 2-3 cylindry spalają mniejszą ilość paliwa niż czterocylindrowce, jednak oferują mniejszą moc. Są optymalne dla osób, które preferują eko-jazdę. Z kolei jednostki napędowe wyposażone w 4 cylindry (pojemność 2,0 i więcej) przeznaczone są dla kierowców lubiących dynamiczną jazdę. Muszą oni być jednak przygotowani na większe wydatki związane ze zwiększonym zużyciem paliwa.
Najczęstsze awarie
Rozróżniamy dwa typy konstrukcji cylindrów:
- tuleje cylindryczne – to rzadziej występująca opcja, głównie ze względu na fakt, iż jest to bardziej kosztowna konstrukcja. Jeśli jednak dojdzie do jej awarii, jest ona łatwiejsza w naprawie. Warto zastanowić się zatem nad wyborem tej opcji.
- cylindry wyrzeźbione w bloku silnika – jest to rozwiązanie częściej spotykane, jednak jeżeli dojdzie do ich awarii, ich naprawa jest bardziej skomplikowana. Wymaga bowiem zeszlifowania cylindrów oraz wymiany pierścieni na tłokach, a w niektórych przypadkach nawet i samych tłoków.
Warto mieć na uwadze to, iż cylindry określane są mianem serca motoru. W praktyce oznacza to, iż jeżeli dojdzie do ich porysowania lub wygięcia, jednostka napędowa nie będzie działała poprawnie. Konsekwencją tego jest nieodpowiednia kompresja, co wiąże się ze spadkiem mocy motoru. W takiej sytuacji może dojść do zatarcia lub zakleszczenia się cylindra lub tłoka.
Niestety tego typu awaria oznacza, iż silnik nadaje się jedynie do wymiany, co w przypadku niektórych samochodów jest nieopłacalne. Aby uniknąć tych nieprzyjemnych konsekwencji, musimy dbać o prawidłowy poziom i systematyczną wymianę oleju silnikowego. Zapobiega on bowiem nadmiernemu tarciu.
Nadmierne zużycie tłoków i cylindrów w samochodzie możemy rozpoznać wcześniej, zanim części te zdążą się całkowicie zepsuć i spowodować poważną awarię silnika. Oto symptomy, które powinny budzić naszą czujność:
- nierównomierna praca jednostki napędowej, zwłaszcza na wolnych obrotach, która nie znika po skontrolowaniu prawidłowości działań wszystkich podzespołów, które mogłyby na to wpływać,
- biały dym z rury wydechowej, pojawiający się przy rozgrzanej jednostce napędowej, pracującej pod dużym obciążeniem, co świadczy o nieszczelności pomiędzy cylindrem a tłokiem – olej silnikowy przedostaje się bowiem do komór spalania cylindrów,
- czarny dym z rury wydechowej w silniku wysokoprężnym, pojawiający się w podobnych warunkach – rozgrzany silnik, duże obciążenie – może świadczyć o nieszczelności pomiędzy cylindrem a tłokiem,
- niepokojące hałasy wydawane przez tłoki w cylindrach (klekotanie i dzwonienie) które są dobrze słyszane na wolno pracującym silniku i występują niezbyt regularnie,
- zmniejszona moc silnika – trudności w osiągnięciu prędkości maksymalnej, trudne pokonywanie wzniesień,
- duże zużycie oleju silnikowego, nawet kilkukrotnie przekraczające normę, co świadczy o dużych luzach pomiędzy tłokami i cylindrami.
Zła praca cylindra może być wywołana również mostkowaniem elektrod świecy. Jeżeli rozmiar prześwitu pomiędzy elektrodą środkową a boczną nie zgadza się z wielkością wskazaną w instrukcji pojazdu, wówczas trzeba go skorygować poprzez delikatne dogięcie lub odgięcie elektrody bocznej.
Gdy okaże się, iż cylinder pomimo tego, iż ma nową świecę i sprawny przewód zapłonowy, a wciąż nie działa, źródeł usterki trzeba szukać gdzie indziej. Przyczyną awarii może być na przykład zawieszenie się zaworu czy też zapieczenie się pierścieni tłokowych.
Komentarze (0)