Spalovací motory zážehové – čtyřdobé

Pod pojmem spalovací motory rozumíme tepelný motor, kde se přímo ve válci motoru (v pracovním prostoru nebo přilehlých komůrkách) přeměňuje tepelná energie (ve formě chemické látky) na tlakovou působící na čelo pístu a ta dále klikovým mechanismem na rotační mechanickou.

Základní druhy

1) dle způsobu zapalování

• zážehové (benzínové) – zde se nasává připravená směs paliva (benzín + vzduch), ve válci se stlačí a před koncem stlačení se zažehne elektrickou jiskrou.
• vznětové (diesel) – zde se nasává vzduch pohybem pístu ve válci, pak při zpětném pohybu pístu se komprimuje (stlačuje) pod tlakem palivo a dojde ke vznícení

2) dle pracovního oběhu

• dvoudobé – celý pracovní proces proběhne během dvou zdvihů pístu (dvě změny objemu probíhají součastně)
• čtyřdobé – pracovní cyklus proběhne v průběhu čtyř zdvihů pístu (každá změna probíhá samostatně)

Energetická bilance spalovacích motorů

teplo           QP           =    QUŽ          =    QVÝFUK = QCHLAZENÍ =     QOS       =    QNP
ZÁŽEHOVÝ	100%	20-30%	30-50%	15-20%	5-10%	0-30%
VZNĚTOVÝ	100%	25-45%	25-45%	15-35%	5%	5%

 

Q_{p –} teplo obsažené v palivu

Q_už – teplo přeměněné v užitečnou práci

Q_výfuk – teplo ztracené výfukem

Q_chlaz – teplo odvedené chlazením

Q_os – teplo odebrané olejem či sáláním

Q_np – teplo ztracené nespálením paliva

 

Spalovací motory zážehové

• Čtyřdobý

Sání – píst se pohybuje z horní úvratě do dolní, sací ventil otevřen, píst nasává do válce palivovou směs o tlaku nižším než je atmosférický.

Komprese – palivová směs se stlačuje (polytropická komprese), sací ventil se uzavře, až do dosažení atmosférického tlaku. Výfukový ventil je zavřen a těsně před horní úvratí je směs zapálena (zážeh).

Expanze – těsně před horní úvratí dojde k zážehu, píst je prudce stlačen zplodinami při uzavřeném sacím i výfukovém ventilu. Z horní úvratě do dolní (pohyb). Před koncem expanze se otevírá výfukový ventil a tlak prudce klesá.

Výfuk – je to vyprázdnění válce od zplodin hoření. Ke konci pohybu se též otevírá sací ventil.

 

Výfukový ventil se zavírá, až nepatrně za horní úvratí při již začínajícím sání. Po určitou dobu jsou tedy otevřeny oba ventily.

 

Tepelné oběhy

Teplo se převádí a odvádí za stálého objemu. Komprese probíhají ale adiabaticky stejně jako expanze (předpoklad dvouatomový plyn).

1 – 2 adiabatická expanze

2 – 3 izochorický přívod tepla

3 – 4 adiabatická expanze

4 – 1 izochorický odvod tepla

• dvoudobý

Zejména u rychloběžných motorů se ventily otevírají před příslušnou úvratí, aby v úvrati již byli plně otevřeny a zavírají za úvratí, aby se využilo setrvačnosti průchodu směsy.

Podobně i zážeh se děje s předstihem, aby se směs včas zapálila a správně vyhořela (hoření trvá určitou dobu). Časování ventilů je závislé na otáčkách klikové hřídele, která nám otáčí vačkovou hřídelí (vačky pak řídí otevírání, max. zdvih a uzavírání). Celý cyklus se opakuje vždy po dvou otáčkách. Odpory způsobí, že skutečný diagram je složen ze dvou částí:

• Positivní plochy – práce vykonána motorem
• Negativní – práce spotřebovaná na výměnu náplně válce

Termická účinnost

Je přímo úměrná kompresnímu poměru a k získání vyšší účinnosti je třeba zvýšit kompresní poměr epsilon ,,ξ“. Horní mez komprese je však omezena samovznícením paliva.

V_Z – zdvihový objem (prostor mezi úvratěmi na pístu)

V_K – kompresní objem (,,spalovací“ je to prostor na konci kompresního

zdvihu)

V_Z + V_K – celkový objem

,,SV“     – (někdy se nazývá spodový) dnes se již nepoužívá, ventily v bloku válce, malé

pohybující se hmoty. Nevýhoda – obtížné seřizování, nevhodný kompresní prostor

(malé ξ).

,,OHV“ – velké pohybující se hmoty, moc součástí, ale dobře seřiditelný, pro malé otáčky

,,OHC“ – nejmodernější, vačkový hřídel umístěn nad hlavou válců, pro rychloběžné motory

malé pohybující se hmoty.