Silnik wysokoprężny

Chcesz coś naprawić w tym artykule? Coś jest nie tak? Napisz na kontakt@kolejopedia.pl!

Współczesny silnik wysokoprężny o dużej mocy, powszechnie stosowany w transporcie ciężkim i kolejnictwie i ten silnik jest prawdopodobnie montowany w czołgu.

Silnik wysokoprężny (znany również jako silnik Diesla lub silnik o zapłonie samoczynnym) – silnik spalinowy o spalaniu wewnętrznym, w którym zapłon paliwa następuje w wyniku wysokiej temperatury sprężonego powietrza, a nie od zewnętrznego źródła energii (iskry), jak ma to miejsce w silnikach benzynowych.

Jednostki te są cenione za wysoką sprawność energetyczną oraz trwałość, co uczyniło je podstawowym źródłem napędu w transporcie morskim, drogowym (ciężarowym) oraz przede wszystkim w nowoczesnym kolejnictwie.

Historia i wynalazek

Nazwa silnika pochodzi od nazwiska jego twórcy, niemieckiego inżyniera Rudolfa Diesla.

Rewolucja Rudolfa Diesla

Rudolf Diesel opatentował swoją konstrukcję w 1892 roku. Jego celem było stworzenie silnika o sprawności wyższej niż maszyny parowe, które dominowały w XIX wieku. Pierwszy w pełni sprawny prototyp powstał w 1897 roku w zakładach w Augsburgu (późniejsze MAN). Choć początkowo silniki te były stacjonarne i ogromne, szybko znalazły zastosowanie w napędach jednostek pływających.

Ekspansja na tory i drogi

W kolejnictwie silniki wysokoprężne zaczęły wypierać parowozy po II wojnie światowej, prowadząc do tzw. procesów spalinowozowych. W Polsce symbolem tej zmiany stały się lokomotywy produkowane przez Fablok czy H. Cegielski – Poznań.

Zasada działania

Cykl pracy silnika wysokoprężnego (najczęściej czterosuwowego) różni się od silnika o zapłonie iskrowym:

1. Ssanie: Do cylindra zasysane jest wyłącznie czyste powietrze.
2. Sprężanie: Tłok porusza się w górę, gwałtownie sprężając powietrze. Powoduje to wzrost temperatury do około 700–900°C.
3. Praca (Rozprężanie): W momencie maksymalnego sprężenia następuje wtrysk paliwa (oleju napędowego). Paliwo w kontakcie z gorącym powietrzem zapala się samoczynnie, powodując gwałtowny wzrost ciśnienia i ruch tłoka w dół.
4. Wydech: Tłok usuwa spaliny z cylindra do układu wydechowego.

Kluczowe technologie i podzespoły

Współczesne silniki Diesla to zaawansowane jednostki sterowane elektronicznie.

Układy wtryskowe

• Common Rail: Szyna wspólna, w której paliwo znajduje się pod bardzo wysokim ciśnieniem, co pozwala na precyzyjne dawkowanie wtrysku i cichszą pracę.
• Pompowtryskiwacze: Rozwiązanie stosowane dawniej (m.in. przez grupę VW), łączące pompę i wtryskiwacz w jeden element.

Doładowanie silnika

Zdecydowana większość silników wysokoprężnych posiada turbosprężarkę, która wykorzystuje energię spalin do wtłaczania większej ilości powietrza do cylindrów, co znacząco zwiększa moc przy zachowaniu tej samej pojemności skokowej.

Zastosowanie w kolejnictwie

W ramach Kolejopedii należy wyróżnić trzy główne typy pojazdów kolejowych wykorzystujących silniki Diesla:

1. Lokomotywy liniowe: Duże jednostki o mocach rzędu 2000–4000 KM (np. ST44 „Gagarin”), służące do prowadzenia ciężkich składów towarowych.
2. Lokomotywy manewrowe: Mniejsze maszyny (np. SM42 „Stonka”), przeznaczone do pracy na stacjach i bocznicach.
3. Szynobusy i SZT: Spalinowe Zespoły Trakcyjne wykorzystywane w ruchu pasażerskim na liniach niezelektryfikowanych.

Zalety i wady

• Zalety:
  • Wysoki moment obrotowy (idealny do ruszania ciężkich pociągów).
  • Niskie jednostkowe zużycie paliwa w porównaniu do silników benzynowych.
  • Duża trwałość i żywotność (liczona w milionach kilometrów w przypadku lokomotyw).

• Wady:
  • Wyższa emisja tlenków azotu (NOx) i cząstek stałych (sadzy).
  • Wyższy koszt produkcji i serwisowania (skomplikowany osprzęt).
  • Duża masa własna jednostki napędowej.

Zobacz też

• Lokomotywa spalinowa
• Olej napędowy
• Turbosprężarka
• Rudolf Diesel

Bibliografia

• Wajand J. A., Silniki o zapłonie samoczynnym, Warszawa 2005.
• Merkisz J., Ekologia silników spalinowych, Poznań 2012.
• Archiwum Techniki Kolejowej, Rozwój trakcji spalinowej w Polsce, 2019.