Silnik spalinowy tłokowy to rodzaj silnika spalinowego wyposażonego w tłok, którego zadaniem jest pośredniczenie w zamianie energii cieplnej powstałej w wyniku reakcji chemicznej na pracę mechaniczną silnika.

Pod pojęciem tłokowego silnika spalinowego możemy sobie wyobrazić klasyczny silnik z ruchem posuwisto-zwrotnym tłoka lub mniej eksploatowany silnik z tłokiem obrotowym, a więc silnik Wankla.

Silnik spalinowy tłokowy

1. W zależności od miejsca spalania:

• Silnik spalinowy (np. benzyna lub diesel)
• Silnik spalinowy (np. silnik Stirlinga)

2. Silnik o przerywanym cyklu pracy:

• Silnik dwusuwowy
• Silnik czterosuwowy

3. Zgodnie z ruchem tłoka:

• Silnik o tłokowym ruchu posuwisto-zwrotnym
• Silnik o obrotowym ruchu tłoka (silnik Wankla)

Jednak, aby zakwalifikować silnik jako tłokowy silnik spalinowy, musi on spełniać co najmniej jeden warunek z każdego z tych trzech punktów. Obecnie najszerzej stosowanym rodzajem tłokowych silników spalinowych są silniki czterosuwowe i dwusuwowe o spalaniu wewnętrznym i prostoliniowym ruchu posuwisto-zwrotnym.

Inne typy tłokowych silników spalinowych nie są już używane lub są używane w minimalnym stopniu.

Silniki ze spalaniem zewnętrznym i prostoliniowym ruchem tłoka

Ten typ silnika jest najrzadziej stosowany wśród tłokowych silników spalinowych. Silnik Stirlinga wykorzystuje ciepło z zewnętrznego źródła do wytworzenia energii potrzebnej do cyklu pracy.

Relateret artikel - 

Silnik Stirlinga: Jakie są jego zalety?

Silnik Stirlinga wykorzystuje energię chemiczną ze spalania paliwa do ogrzania wyizolowanej substancji roboczej, która wykonuje pracę w silniku. Spalanie zawsze zachodzi poza silnikiem, a wyizolowaną substancją roboczą jest często gaz.

Silniki spalinowe z ruchem obrotowym tłoka

Do tej kategorii zalicza się silnik Wankla, zwany czasem silnikiem obrotowym. Jest to silnik spalinowy z obrotowym tłokiem, który przekształca ciśnienie w ruch obrotowy. W przeciwieństwie do klasycznego tłokowego silnika spalinowego, wszystkie części silnika Wankla obracają się w jednym kierunku.

Relateret artikel - 

Silnik Wankla: Jak działa i jakie ma zalety?

Cykl czterosuwowy: wlot, sprężanie, spalanie i wydech odbywa się między owalną obudową wewnętrzną a trójkątnym tłokiem obrotowym.

Tłoki obracają się wokół wału zwanego wałem mimośrodowym i przechodzą przez środek wirnika. Duże koło zębate zapewnia okrężny ruch tłoka z wewnętrznymi zębami, umieszczonymi w środku wirnika (tłoka). Małe koło zębate, które sprzęga się z kołem zębatym wirnika, jest sztywno przymocowane do wału.

Relateret artikel - 

Tłoki silnika: Jak działają?

W miejscach, w których obracający się tłok styka się z wewnętrzną powłoką pokrywy silnika, uszczelnienie zapewnia utworzenie trzech izolowanych przestrzeni między wirnikiem a obudową. Gdy tłok się obraca, przestrzenie te poruszają się w kierunku obrotu oraz zwiększają i zmniejszają swoją objętość.

Silniki o spalaniu wewnętrznym i prostoliniowym ruchu tłoka:

Tłokowy silnik spalinowy o spalaniu wewnętrznym i ruchu posuwisto-zwrotnym tłoka należy do najbardziej rozpowszechnionych silników stosowanych do napędu samochodów, motocykli, statków i małych samolotów.

Relateret artikel - 

Silnik spalinowy: jak to działa?

Jest więc najliczniejszym przedstawicielem nie tylko tłokowych silników spalinowych, ale także wszystkich innych silników spalinowych.

Silniki te możemy zaliczyć do kategorii:

• dwusuwowe silniki benzynowe (są to małe silniki stosowane głównie do napędu motocykli)
• dwusuwowe silniki wysokoprężne (są to silniki stosowane najczęściej w przemyśle, np. jako rezerwowe generatory do produkcji energii elektrycznej)
• czterosuwowe suwowe silniki benzynowe (są to silniki o różnej pojemności, najczęściej stosowane do napędu samochodów osobowych)
• czterosuwowe silniki wysokoprężne (są to silniki o różnej pojemności, najczęściej stosowane do napędu samochodów osobowych, autobusów, furgonetek lub ciężarówek oraz innych ciężkich maszyny)

Koncepcja tego silnika w skrócie:

Tłokowy silnik spalinowy ze spalaniem wewnętrznym przetwarza energię chemiczną na energię mechaniczną poprzez spalanie mieszanki. Po zapaleniu mieszanki w komorze spalania, która musi być idealnie uszczelniona, powstaje duże ciśnienie, które oddziałuje na tłok silnika i wprawia go w ruch.

Ruch ślizgowy tłoka przenoszony jest przez korbowód na wał korbowy i tym samym zamienia się w ruch obrotowy, dzięki czemu kierowca samochodu lub innej maszyny jest zapewniony.

Jeden cykl pracy silnika składa się z następujących faz:

1. Dolot - faza napełniania butli świeżym ładunkiem
2. Sprężanie - faza sprężania mieszanki
3. Spalanie - faza spalania, podczas której następuje przemiana energii cieplnej do pracy mechanicznej
4. Wydech - faza wypychania spalin z cylindra

Silnik spalinowy tłokowy i jego budowa:

Silniki spalinowe tłokowe o prostoliniowym ruchu tłokowym i spalaniu wewnętrznym można podzielić na kilka grup ze względu na kilka cech konstrukcyjnych, a mianowicie:

Według metody chłodzenia:

• Silnik chłodzony powietrzem
• Silnik chłodzony cieczą

Silniki spalinowe tłokowe dzielimy ze względu na ilość i rozmieszczenie cylindrów oraz wałów korbowych na:

Silniki jednowałowe:

Silnik jednowałowy to tłokowy silnik spalinowy wyposażony tylko w jeden wał korbowy. Ten typ silnika jest najczęściej reprezentowany w konstrukcji tłokowych silników spalinowych.

Do grupy silników jednowałowych należą:

• Silniki jednocylindrowe
• Silniki rzędowe - odpowiednio jednorzędowe, które mają wszystkie cylindry w jednym rzędzie
• Silniki dwurzędowe - silniki V z cylindrami w kształcie litery V, silniki z cylindrami A lub silniki VR
• Silniki trzyrzędowe - silniki W
• Silniki wentylatorowe
• Silniki czterorzędowe - silniki X
• Silniki promieniowe - z cylindrami umieszczonymi wokół wału korbowego
• Silniki wielopromieniowe - dwu-, trzy-, czterocylindrowe silniki gwiazdowe i tak dalej

W zależności od liczby cylindrów niektóre z powyższych typów należą do grupy silników płaskich.

Silniki wielowałowe:

Silnik wielowałowy to tłokowy silnik spalinowy wyposażony w wiele wałów korbowych. W zależności od liczby wałów silniki wielowałowe nazywane są dwuwałowymi, trójwałowymi i tak dalej.

Relateret artikel - 

Wał korbowy: Do czego służy i jakie siły musi wytrzymać?

Wielowałowa konstrukcja silnika umożliwia realizację silników jednotłokowych, dwutłokowych i wielotłokowych.

Ta grupa obejmuje:

• Silniki z przeciwbieżnymi tłokami
• Silniki z równoległymi cylindrami - silniki U
• Silnik trójkątny
• Silniki Y
• Silnik czworoboczny
• Silniki H

W zależności od liczby cylindrów niektóre z powyższych typów należą do grupy silników płaskich.

Podział tłokowych silników spalinowych ze względu na rodzaj dystrybucji:

1. Silnik z rozdzielaczem kanałowym
2. Silnik z rozdzielaczem suwakowym
3. Silnik z rozdzielaczem zaworowym:

• Rozdzielczość zaworów F - z jednym zaworem z boku cylindra, a drugim w głowicy (konstrukcja przestarzała)
• Rozkład zaworów SV (zawór boczny) - z zaworem z boku cylindra (konstrukcja przestarzała)
• Rozkład zaworów OHV (górnozawór) - z zaworami w głowicy
• OHC valvetrain (górny wałek rozrządu) - z zaworami i wałkiem rozrządu w głowicy
• DOHC lub 2xOHC - z dwoma wałki rozrządu w głowicy cylindrów
• Silnik z dystrybucją kombinowaną - kanał, wylot przez zawór zwykle obsługuje wlot mieszanki.

Charakterystycznymi parametrami tłokowego silnika spalinowego z ruchem tłoka są:

• Skok - odległość między dolnym i górnym środkiem tłoka
• Objętość skokowa - różnica objętości komory spalania między dolnym i górnym środkiem tłoka w cm3
• Objętość sprężania space – objętość jaka pozostaje w cylindrze w cm3 gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie
• Stopień sprężania – stosunek objętości cylindra gdy tłok znajduje się w dolnym martwym punkcie do objętości gdy tłok znajduje się w górnym martwym punkcie

Podstawowe parametry tłokowego silnika spalinowego:

Podstawowe parametry techniczne tłokowego silnika spalinowego to moc i moment obrotowy. Od tych parametrów, zużycia paliwa czy zdolności pokonywania wzniesień zależy maksymalna prędkość i przyspieszenie samochodu.

Moc silnika podawana jest w kilowatach (kW) oraz koni mechanicznych (PS, KM, ks). Jednostką momentu obrotowego jest niutonometr (Nm) lub funt na stopę (ft-lbs).