Silnik czterosuwowy – silnik spalinowy o spalaniu wewnętrznym wykorzystywany w samochodach, ciężarówkach, motocyklach oraz wielu innych maszynach. Nazwa odnosi się do czterech faz działania: wpływu powietrza lub mieszanki paliwowej, sprężenia, pracy, wydmuchu spalin.

Cykl obejmuje dwa okrążenia wału korbowego przypadające na jeden cykl pracy, czyli silnik czterosuwowy to silnik, którego tłok wykonuje cztery ruchy posuwisto-zwrotne w jednym cyklu roboczym.

Silnik czterosuwowy o zapłonie iskrowym - zasada działania

Cykl Otta

Silnik spalinowy działający na podstawie cyklu Otta został po raz pierwszy opatentowany przez Eugenio i Felice Matteuccich w 1854, następnie w 1860 roku doszło do opatentowania pierwszego prototypu. Jednocześnie na pomysł silnika wpadli francuski inżynier Alphonse Beau de Rochas w 1862 i niezależnie inżynier niemiecki Nicolaus Otto w 1876 roku. Na cykl składa się adiabatyczne sprężenie, przypływ stałej ilości ciepła, adiabatyczne rozszerzenie i wydalenie stałej wartości ciepła odbywających się w czterech suwach, czyli ruchach silnika tłokowego:

Suw ssania (1)

Tłok przesuwa się w dół z górnego (GMP) do dolnego martwego punktu (DMP) wytwarzając we wnętrzu cylindra podciśnienie. W tym czasie zawór ssawny jest otwarty, dzięki temu z kanału dolotowego, znajdującego się za zamykającym go zaworem ssącym, wciągnięta zostaje z układu dolotowego silnika (gaźnik, wtrysk jedno- lub wielopunktowy) mieszanka paliwowo-powietrzna (lub w przypadku wtrysku bezpośredniego zostaje zassane samo świeże powietrze, np. silniki typu FSI lub Diesla). Trafia ona do wnętrza cylindra pomiędzy tłok a głowicę cylindra. Kiedy tylko tłok przekracza DMP, zawór ssący zostaje zamknięty.

Suw sprężania (2)

Tłok przemieszcza się w górę cylindra ściskając (czyli sprężając) mieszankę paliwowo-powietrzną. Oba zawory (ssawny i wydechowy) są zamknięte. Sprężanie następuje pod znacznym ciśnieniem do (zwykle) mniej więcej jednej dziesiątej początkowej objętości mieszanki. Ale zanim osiągnie minimalną objętość (na 1-2 milimetry – lub inaczej – na ok. 5 stopni obrotu wału korbowego, zanim tłok osiągnie GMP), następuje zapłon. Celem jest doprowadzenie do spalenia całej mieszanki w chwili, gdy tłok przekroczył GMP i może zostać odepchnięty przez rozprężające się gazy spalinowe rozpoczynające suw pracy.

Suw rozprężania (pracy) (3)

Przed osiągnięciem GMP w silnikach wysokoprężnych i tych z elektronicznym, bezpośrednim wtryskiem paliwa lekkiego (np. FSI koncernu VW lub GDI Mitsubishi) następuje wtrysk paliwa i zapłon samoczynny lub wymuszony iskrą. Oba zawory (ssawny i wydechowy) są zamknięte. Tłok zostaje odepchnięty z dużą siłą, gdyż we wnętrzu komory spalania po zapłonie powstaje ciśnienie o wartości do 100 barów (co czasem odpowiada sile nacisku na tłok równej pięciu tonom). Takie siły muszą być przeniesione z denka tłoka przez korbowód na wał korbowy. Wymusza to ruch tłoka do DMP. Z tego jednego suwu pracy silnik musi uzyskać wystarczającą energię, by zrealizować pozostałe trzy suwy. Dlatego też silniki pracują tym równiej, im więcej mają cylindrów.

Suw wydechu (4)

Jeszcze zanim tłok osiągnie DMP, otwarty zostaje zawór wydechowy i wciąż jeszcze nie do końca rozprężone gazy spalinowe mogą opuścić cylinder przez układ wydechowy. Przemieszczający się w górę tłok aż do osiągnięcia GMP, gdy zawór wydechowy jest otwarty, wypycha z cylindra resztę gazów, a po osiągnięciu GMP następuje tzw. "wahnięcie", czyli zamknięcie zaworu wydechowego a otwarcie zaworu ssącego i cykl rozpoczyna się od początku.

Schemat działania silnika czterosuwowego

Zobacz też

Linki zewnętrzne