# Silniki spalinowe - nowe rozwiązania technologiczne

> Silniki spalinowe - nowe rozwiązania technologiczne zastosowane w maszynach budowlanych w celu poprawy wydajności i redukcji emisji spalin.

### Postęp technologiczny w dziedzinie silników spalinowych

Postęp technologiczny zakłada nie tylko powstawanie **nowych metod** radzenia sobie z zaistniałymi problemami, ale także ciągłe doskonalenie już istniejących rozwiązań. Reguła ta nie omija maszyn budowlanych.

Jedną z dziedzin, w której konstruktorzy i inżynierowie dążą do stałego polepszania osiągów przy równoczesnym **obniżaniu** wydatku zasobów potrzebnych do uzyskania tych wyników, są silniki spalinowe.

![korbowody](https://wibako.pl/media/articles/article-151/korbowod.webp)

### Silnik spalinowy - jak działa?

Maszyny budowlane napędzane są **wysokoprężnymi silnikami spalinowymi** działającymi na zasadzie spalania oleju napędowego, przekształcając energię chemiczną w mechaniczną. Wielokrotne taktowanie tłoka w wyniku zapłonów powoduje ruch obrotowy wału korbowego. Działanie silnika opiera się na powtarzającym cyklu **ssania, sprężania, pracy i wydechu**.

Pierwszy proces (**ssanie**) powoduje opuszczenie tłoka w dół cylindra, co skutkuje wytworzeniem podciśnienia w komorze spalania. Otwierający się wtedy zawór ssący zasysa czyste powietrze (w przypadku silnika wysokoprężnego) do komory spalania w wyniku ruchu tłoka.

W drugim etapie (**sprężanie**) w silniku diesla następuje sprężenie powietrza i zapłon poprzedzony wtryskiem paliwa, tutaj następuje on samoistnie na skutek podwyższonej temperatury i ciśnienia spowodowanych sprężeniem.

Cykl pracy, który zachodzi potem, wywołuje gwałtowny ruch tłoka w dół, generując siłę napędową. Siła ta jest przekazywana poprzez **korbowód** na **wał korbowy**, który zamienia ruch posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy.

Ruch obrotowy wału korbowego jest wykorzystywany do napędzania innych elementów. W przypadku maszyn budowlanych są to najczęściej pompy hydrauliczne oraz skrzynie biegów.

Ostatnią fazą jest **wydech** - tłok porusza się znów w górę, wypychając tym samym spaliny powstałe po spaleniu mieszanki paliwowo-powietrznej. Te ostatnie są wyprowadzane z cylindra do **układu wydechowego** i emitowane na zewnątrz.

Trudny teren i specyficzna rola sprzętu budowlanego wymagają **generowania** pokaźnego zasobu energii do obsługi jego zasadniczych funkcji, a rygorystyczne i stale rosnące normy dotyczące emisji spalin wymuszają rozwój coraz to **nowszych** osiągnięć technologicznych, które poprawiają parametry w tym zakresie.

### Typy technologii - Common Rail, SCR, EGR, rozwiązania hybrydowe i napędy elektryczne

**Silniki spalinowe** podlegają stałemu doskonaleniu myśli technicznej, która ma na celu podnieść efektywność i zmniejszyć emisję spalin. Wysiłki podjęte w tej materii doprowadziły do powstania wielu **nowoczesnych rozwiązań konstrukcyjnych**, stosowanych obecnie w maszynach budowlanych. Kilka z tych technologii zostanie przybliżonych w tym tym tekście.

### Common Rail

Na pierwszy rzut przybliżymy technologię z dziedziny **wtrysku paliwa** w silnikach spalinowych. Bezpośredni wtrysk paliwa to technologia stosowana w silnikach spalinowych, w której olej napędowy jest dopuszczony bezpośrednio do komory spalania. Jest to alternatywa dla tradycyjnego wtrysku pośredniego, w którym olej napędowy jest podawany do kolektora ssącego.

W przypadku **bezpośredniego wtrysku** - wtryskiwacz jest umieszczony w głowicy cylindra. Jest to bardziej precyzyjna metoda dostarczania paliwa, ponieważ wprowadzana jest prosto do komory spalania, co pozwala na lepszą kontrolę nad mieszanką paliwowo-powietrzną. Poniżej przybliżamy na czym polega technologia Common Rail, wykorzystująca podobne rozwiązania.

Początki tej techniki konstrukcyjnej sięgają lat 70. XX wieku i firmy Fiat. Po wprowadzeniu jej na rynek w latach 90, została zaadoptowana przez innych producentów i wyszła poza kategorię samochodów osobowych, gdzie pierwotnie miała premierę, znajdując zastosowanie również w silnikach do maszyn budowlanych.

**Common Rail**, jak już wspomnieliśmy, odnosi się do systemu wtrysku paliwa. W erze sprzed powstania tej technologii, tradycyjne silniki były wyposażone tylko w pompę paliwową podłączoną do zbiornika z nośnikiem energii. Ta dostarczała płyn do wtryskiwaczy, a jego ciśnienie było zależne od pracy tejże pompy.

W przypadku silnika z technologią Common Rail, olej napędowy jest przechowywany w specjalnej **szynie paliwowej** pod wysokim stałym ciśnieniem, do której podłączone są wtryskiwacze.

**Elektroniczne sterowanie** pozwala na dokładne dostosowanie czasu i ilości cieczy, która jest wstrzykiwana przez wtryskiwacz, otrzymujący odpowiedni **sygnał elektroniczny**, dozujący olej bezpośrednio do komory spalania.

Dzięki precyzji i elastyczności w kontroli wtrysku, silnik spalinowy może osiągnąć lepszą wydajność i **redukcję emisji** oraz lepiej dopasować parametry wtrysku do warunków jazdy. Przekłada się to bezpośrednio na **wzrost mocy**, oszczędność i mniejszą emisję szkodliwych substancji.

Wielu producentów maszyn budowlanych m.in. **Caterpillar, Komatsu, Volvo,** czy **Hitachi**, stara się implementować zaawansowane technologie w celu zwiększenia wydajności przy spełnieniu rosnących wymogów redukcji spalania.

### SCR - Selektywna redukcja katalityczna

**Selective Catalyst Reduction** to zaawansowany system redukcji tlenków azotu w silnikach spalinowych. Działa poprzez zastosowanie specjalnego katalizatora i mieszanki chemicznej (AdBlue), którą przechowuje się w zbiorniku, w postaci roztworu wodnego.

Poprzez skierowanie płynu pod wysokim ciśnieniem w strumień spalin, zachodzą reakcje chemiczne mające na celu przekształcenie szkodliwych substancji **NOx** na azot (N2), czy wodę (H2O).

**System SCR** umiejscowiony jest zazwyczaj w układzie wydechowym maszyny zaraz za silnikiem spalinowym, blisko miejsca, gdzie gazy wylotowe opuszczają ten układ. W przypadku niektórych rodzajów maszyn budowlanych elementy SCR mogą być umieszczone w specjalnych obudowach wewnątrz układu wydechowego.

**Technologia SCR** jest jednym z najskuteczniejszych reduktorów emisji tlenków azotu, szacunkowo osiąga blisko **90% skuteczności** w redukcji emisji szkodliwych substancji.

### EGR - Exhaust Gas Recirculation

**Układy recyrkulacji spalin** - podobnie, jak poprzednio, mamy do czynienia z technologią służącą do redukcji emisji **tlenków azotu**. Działanie **EGR** polega na przekierowaniu części spalin z układu wydechowego z powrotem do komory spalania silnika.

Tam poprzez obecność spalin dochodzi do zmniejszenia temperatury płomienia i w ten sposób ogranicza się tworzenie tlenków azotu w wysokich temperaturach. Technologia ta wykazuje jednak **mniejszą skuteczność** w stosunku do SCR i podatność na występowanie potencjalnych awarii układu recyrkulacyjnego w skutek osadzania się sadzy.

### Rozwiązania hybrydowe i napędy elektryczne

Wciąż pojawiające się nowe wytyczne, mające ograniczać zużycie tradycyjnych surowców energetycznych, wywierają wpływ na rozwój **technologii hybrydowych**, które stają się coraz wyraźniej widoczne wśród maszyn budowlanych.

Napędy **spalinowo-elektryczne** zaczynają zyskiwać na popularności wśród wiodących producentów sprzętu budowlanego. Tego typu napędy łączą silnik spalinowy z jednostką elektryczną.

Ten pierwszy jest wykorzystywany w napędzie maszyny podczas pracy z większymi obciążeniami, a silnik elektryczny wspomaga go w czasie **lżejszego wysiłku** lub w trybie oszczędzania energii.

Innym zastosowaniem jednostki elektrycznej może być **funkcja generatora**, który odzyskuje energię w czasie hamowania lub spowalniania i magazynuje ją w bateriach. Daje to możliwość redukcji emisji spalin, poprawia wydajność i zmniejsza zużycie paliwa.

Całościowe napędy elektryczne w maszynach budowlanych wykorzystują silniki elektryczne jako główne źródło napędu. Silniki elektryczne są zasilane z baterii lub innych źródeł energii elektrycznej, takich jak generatory prądotwórcze lub zewnętrzne źródła zasilania. Przykłady takich maszyn znajdujemy w ofercie niektórych firm, jak **Volvo, Caterpillar, Hitachi, Komatsu**, czy **JCB**.

### Końcowy bilans

Na koniec trzeba wspomnieć również o ograniczeniach wymienionych w tekście rozwiązań technologicznych i potencjalnych problemach, które mogą powodować. W przypadku **Common Rail** wskazuje się na skomplikowaną strukturę i zaawansowaną **elektronikę kontrolującą ciśnienie**, które w razie awarii generują dużo większy koszt naprawy.

Biorąc pod lupę oba systemy redukcji emisji tlenku azotu, to często wskazuje się na zapychanie sadzą takich elementów, jak np. **katalizator SCR**, podobne problemy może powodować również zawór EGR układu recyrkulacji spalin. Ważne jest również pamiętanie, aby regularnie uzupełniać płyn **AdBlue** w SCR.

Inwestycje w konstrukcje o **napędach hybrydowych** i **elektrycznych** wiążą się z większym kosztem początkowym w stosunku do tradycyjnych dieslowskich odpowiedników. Dodatkowo, z powodu raczej “egzotycznego” charakteru tych maszyn, mogą wystąpić trudności z serwisem sprzętu, który uległ awarii.

Konieczność **ładowania baterii** w przypadku napędów elektrycznych wymaga dostępu do infrastruktury ładowania, co skutkuje dodatkowym wydatkiem pieniędzy na zakup takiego generatora.

Napędy hybrydowe, z racji występowania w nich uzupełniającego systemu elektrycznego i baterii są w stanie zwiększyć masę pojazdu.

![blok silnika](https://wibako.pl/media/articles/article-151/silnikspalinowy03.webp)

### Podsumowanie i serwis silników spalinowych Wibako

Przybliżone w tekście **rozwiązania technologiczne** posiadają niewątpliwe zalety, ale oczywiście i swoje wady. Rozwój poszczególnych systemów zależny jest od ciągłej potrzeby dostosowania sprzętu do **nowych wymagań** eksploatacyjnych i rosnących norm redukcji emisji spalin.

W Wibako posiadamy szerokie doświadczenie w **remontach silników spalinowych**. Wykonujemy **kapitalne** remonty tych podzespołów, oferując naszym klientom weryfikację, wymianę lub regenerację poszczególnych części, montaż i składanie w całość.

Końcową fazą remontu są zawsze wyczerpujące **testy jednostki**, aby upewnić się, że wdrożone prace odniosły pożądany skutek i przywróciły silnik spalinowy do sprawności.

Zachęcamy do zapoznania się ze szczegółami oferty remontowej. W przypadku poszukiwania konkretnych części do silnika spalinowego lub kompletnej jednostki polecamy nasz katalog części.

Data publikacji: 2024-03-29

---

Źródło: https://wibako.pl/o-firmie/blog/151-silniki-spalinowe-nowe-rozwiazania-technologiczne
Kontakt: +48338704200, biuro@wibako.pl