Spaľovacie motory

2. Spaľovacie motory Ing. Sochanič Ján

3. Parné stroje • Parné stroje sa používali najmä vo vlakovej a lodnej doprave a už v 18. storočí sa robili pokusy namontovať ich do cestných vozidiel podobných kočom. • Ukázali sa však, že na tento účel sú príliš ťažké a nepraktické. • Ich prevádzka vyžadovala veľké množstvo vody a tuhého paliva – dreva alebo uhlia, ktoré bolo potrebné voziť za sebou.

4. Parné stroje

5. Vynález spaľovacieho motora • Spaľovací motor umožnil vznik prvých cestných automobilov. • Prvé automobily sa podobali skôr na koče ako na dnešné autá.

6. Dnešné autá

7. Súčasti piestového spaľovacieho motora • Hlavnou súčasťou piestového spaľovacieho motora je pracovný valec. • V priestore pracovného valca je pohyblivý piest, ktorého pohyb pozdĺž osi sa špeciálnym mechanizmom (kľukovým hriadeľom) premieňa na otáčavý pohyb.

8. Súčasti piestového spaľovacieho motora • Do priestoru pracovného valca ústia dve potrubia – nasávacie a výfukové. • V potrubiach sú ventily, ktoré sa otvárajú a uzatvárajú. • Pri nasávaní paliva je otvorený nasávací ventil (výfukový je uzatvorený) a pri výfuku spalín je otvorený výfukový ventil (nasávací je uzatvorený).

9. Súčasti piestového spaľovacieho motora • V benzínovom (zážihovom) motore je palivom benzín, ktorý sa mieša s nasávaným vzduchom. • Pohybom piesta sa zmes vzduchu a benzínu vo valci stlačí. • Výbušná zmes stlačeného vzduchu s benzínovými parami sa pri kompresii zapaľuje elektrickou iskrou zo zapaľovacej sviečky.

10. Súčasti piestového spaľovacieho motora

11. Zážihový štvortaktný motor • Používa sa najčastejšie na pohon automobilov. • Pracuje v cykloch. Každý cyklus má štyri takty (doby).

12. 1. takt - nasávanie • Pohybom piesta sa do valca otvoreným nasávacím ventilom nasáva zmes vzduchu s jemne rozprášeným palivom.

13. 2. takt – kompresia/stláčanie • Pri uzavretých ventiloch sa pohybom piesta zmenšuje priestor s výbušnou zmesou vzduchu a benzínových pár.

14. 3. takt – expanzia/rozpínanie • Keď sa piest priblíži k najvyššiemu bodu svojho pohybu, preskočí v zapaľovacej sviečke iskra a výbušná zmes sa zapáli. • Spaľovaním výbušnej zmesi vzniká veľké množstvo plynov, ktoré tlačia piest smerom nadol. • Je to jediná pracovná doba!

15. 4. takt - výfuk • Pri otvorenom výfukovom ventile vytláča piest spálené plyny do výfukového potrubia. • Vo valci môže začať nový štvortaktný cyklus.

16. Zážihový štvortaktný motor Jednotlivé takty (doby) štvortaktného motora zdroj: Wikipédia

17. Vylepšenia automobilových motorov • Aby boli automobilové motory hospodárnejšie a spotrebovali čo najmenej paliva majú rôzne vylepšenia: • Priame vstrekovanie presne dávkovaného paliva do valca, do ktorého sa nasáva čistý vzduch. • Preplňované motory (turbomotory) doplnené kompresormi, ktoré vzduch do valcov natláčajú namiesto toho, aby sa nasával pohybom piesta. Tieto motory pracujú s vyšším výkonom pri rovnakej spotrebe vstrekovaného paliva.

18. Vylepšenia automobilových motorov priame vstrekovanie paliva turbomotor F1

19. Vznetový štvortaktný motor • Často označovaný aj ako Dieselový motor je piestový spaľovací motor, v ktorom sa zmes paliva a vzduchu zapaľuje pôsobením vysokej teploty vzduchu stlačeného v pracovnom priestore motora a nie iskrou elektrickej sviečky ako je to u zážihového motora.. Najčastejšie ide o naftový motor (palivom je nafta). • Vznetový motor najčastejšie pracuje ako štvortaktný, ale môže byť skonštruovaný aj ako dvojtaktný.

20. Vznetový štvortaktný motor Moderný vznetový motor Volkswagen 2.0 TDI - preplňovaný zabudovaný vo vozidle Letecký vznetový motor JUMO 205, 6-valcový dvojtaktný s protibežnými piestami

21. Zážihový dvojtaktný motor • Zníženie počtu dôb na polovicu oproti štvortaktnému sa dosahuje tým, že na výmene náplne sa podieľa aj priestor pod piestom(kľuková skriňa) a využívajú sa dynamické javy prúdenia vzdušnín. V dvojdobom motore vždy prebiehajú dva rôzne pracovné cykly (pod piestom bez spaľovania a nad piestom so spaľovaním) navzájom fázovo posunuté. • Dvojtaktný (dvojdobý) motor môže byť konštruovaný ako zážihový alebo ako vznetový.

22. Pracovný cyklus dvojtaktného motora • 1. nasávanie / kompresia - pri pohybe piesta nahor od okamihu uzavretia kanálov v priestore nad piestom sa tento priestor zmenšuje a dochádza k stláčaniu pracovnej zmesi. Naopak priestor pod piestom sa zväčšuje, čo vyvoláva nasávanie pracovnej náplne pre nasledujúci cyklus do priestoru kľukovej skrine. Tesne pred koncom zdvihu dôjde k zapáleniu zmesi nad piestom.

23. Pracovný cyklus dvojtaktného motora • 2. spaľovanie / výfuk / vyplachovanie - stlačená zmes horením expanduje a tlačí piest nadol, následkom čoho sa čiastočne stlačí zmes v kľukovej skrini. V priebehu pohybu piestu nadol sa otvorí výfukový kanál a spaliny začnú opúšťať priestor nad piestom čo vyvolá pokles tlaku. S malým oneskorením sa otvorí prepúšťací kanál, ktorým prúdi stlačená zmes z priestoru kľukovej skrine do priestoru nad piestom a zároveň pomáha vytlačiť spaliny (vyplachovanie). Táto doba trvá aj pri pohybe piesta smerom nahor, až kým sa neuzatvoria kanály nad piestom.

24. Zážihový dvojtaktný motor Jednotlivé takty (doby) dvojtaktného motora zdroj: Wikipédia

25. Výhody dvojtaktného(dvojdobého)motora • Popísaný cyklus sa dá veľmi jednoducho realizovať otvormi a kanálmi vo valci, ktoré sú striedavo odkrývané a zakrývané hranou pohybujúceho sa piesta. Preto dvojdobý motor nepotrebuje zložitý rozvodový mechanizmus, je jednoduchý, spoľahlivý a lacnejší. • Z použitého pracovného cyklu vyplývajú ďalšie výhody: vyšší objemový výkon, menšia výkonová hmotnosť, rovnomernejší priebeh krútiaceho momentu.

26. Nevýhody dvojtaktného(dvojdobého)motora • Zásadnou nevýhodou dvojdobého motora je jeho neekologickosť. Pri vyplachovaní dochádza k premiešaniu spalín a čerstvej zmesi, čo má za následok únik časti nespálenej zmesi priamo do výfuku. Pri motoroch s nasávaním pripravenej zmesi sa vplyvom spaľovania oleja prejavuje dymenie a zvyšuje sa podiel nespálených uhľovodíkov. Ďalšími nevýhodami sú: vyššia spotreba mazacieho oleja, nepravidelný chod pri nižších otáčkach, väčší hluk výfuku a nasávania.

27. Ďakujem za pozornosť