Pístový spalovací motor: definice, klasifikace a princip činnosti

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 13:02

Po více než sto let na světě je hlavní pohonnou jednotkou všech kolových vozidel pístový spalovací motor. Spalovací motor, který se objevil na počátku 20. století a nahradil parní stroj, zůstává v 21. století nejvýnosnějším typem motoru z hlediska hospodárnosti a účinnosti. Podívejme se blíže na to, jak tento typ spalovacího motoru funguje, jak funguje, zjistíme, jaké jsou další pístové motory.

Definice, funkce ICE

V procesu rozvoje vědy a techniky se konstrukce spalovacích motorů neustále zdokonalovala. Motorům se podařilo prokázat svou účinnost. Tak se objevily pístové spalovací motory a jako poddruh karburátorové a vstřikovací motory. Lze rozlišit dieselové motory, rotační písty a plynové turbíny.

Gasoline ICEs

Tradiční pístový motor je vybaven spalovací komorou. Toto je válec uvnitř bloku motoru. Při hoření paliva se uvolňuje energie, která se následně přeměňuje na mechanický pohyb klikového hřídele. Vlivem translačního pohybu pístů, které působí na soustavu ojnic a klikový hřídel, dochází k otáčení setrvačníku. Více o konstrukci se můžete dozvědět v odpovídajícím pístovém spalovacím motoru GOST.

Spalovací motor s karburátorem se liší tím, že pracovní směs paliva a vzduchu se připravuje ve speciálním zařízení - karburátoru. Směs se vstřikuje do válců pomocí vakua. Poté se zapálí zapalovací svíčkou.

Injection ICE má modernější design. Zde má energetický systém namísto tradičního mechanického zařízení elektronické trysky. Jsou zodpovědní za vstřikování přesného množství paliva přímo do válců motoru.

Diesel ICE

Naftový pístový spalovací motor má určité konstrukční a zásadní rozdíly od benzínových motorů s vnitřním spalováním.

Pokud se jiskra ze svíčky používá k zapálení v benzínové jednotce, pak u dieselových motorů funguje jiný princip a neexistují žádné svíčky kromě žhavení. Nafta vstupuje do válců přes vstřikovače, mísí se se vzduchem a následně je celá směs stlačena, v důsledku čehož se zahřeje na spalovací teplotu.

Píst rotoru

Motor s rotačním pístem je nezbytnýse liší od tradičního ICE. Plyny působí na speciální části a prvky. Pohyblivý rotor se tedy pod vlivem plynů pohybuje ve speciální komoře ve tvaru osmičky. Komora plní funkce pístů, rozvodu a klikového hřídele. Kamera má tvar osmičky.

Kombinované jednotky

U spalovacích motorů s plynovou turbínou se tepelná energie přeměňuje na mechanickou energii díky rotaci speciálního rotoru se speciálními lopatkami. Tento rotor pohání hřídel turbíny.

Speciální pístové a kombinované spalovací motory (a to jsou motory s plynovou turbínou a rotační motory) lze bezpečně zapsat do červené knihy. Motor s rotačními písty dnes vyrábí pouze japonská Mazda. Crysler kdysi vyrobil experimentální sérii spalovacích motorů s plynovou turbínou, ale to bylo v 60. letech a žádná z automobilek se k tomuto problému dodnes nevrátila.

V Sovětském svazu byly spalovací motory s plynovou turbínou instalovány na tanky a vyloďovací lodě, ale i tam bylo později rozhodnuto opustit jednotky této konstrukce.

zařízení ICE

Motor je jediný mechanismus. Skládá se z bloku válců, částí klikového mechanismu, rozvodového mechanismu, vstřikovacího a výfukového systému.

Spalovací komora je umístěna uvnitř bloku válců, kde se přímo zapaluje směs paliva a vzduchu a spaliny pohánějí písty. Pomocí klikymechanismu se energie spalování paliva přenáší na klikový hřídel. Časovací mechanismus je nezbytný pro zajištění včasného otevírání a zavírání sacích a výfukových ventilů.

Princip fungování

Při nastartování motoru je směs paliva a vzduchu vstřikována do válců přes sací ventil a zapálena jiskrou na zapalovací svíčce generované systémem zapalování. Při spalování vznikají plyny. Když dojde k tepelné expanzi, nadměrný tlak způsobí pohyb pístu, čímž se otáčí klikový hřídel.

Provoz pístových motorů je cyklický. V cyklu pístového spalovacího motoru mohou být dva až čtyři cykly. Cykly během provozu motoru se opakují několik setkrát za jednu minutu. Klikový hřídel se tedy může otáčet nepřetržitě.

Dvoutaktní ICE

Když motor nastartuje, píst je poháněn otáčením klikového hřídele. Když píst dosáhne spodní úvratě a začne se pohybovat nahoru, bude válec zásobován směsí paliva a vzduchu.

Při pohybu nahoru začne píst stlačovat směs. Když píst dosáhne své horní polohy, vytvoří se jiskra. Směs paliva a vzduchu se vznítí. Při expanzi plyny zatlačí píst dolů.

V tomto okamžiku se otevře výfukový ventil, kterým mohou spaliny opustit komoru. Poté píst opět dosáhne dolní úvrati a začne svou cestu do TDC. Všechny tyto procesy probíhají během jedné otáčky klikového hřídele.

Kdypíst začne nový pohyb, sací ventil se otevře a nová část směsi paliva a vzduchu nahradí výfukové plyny. Celý proces začne znovu. Dvoudobý pístový spalovací motor vykonává méně pohybů než čtyřdobý. Snížené ztráty třením, ale generuje více tepla.

Mechanismus distribuce plynu je nahrazen pístem. Jak se píst pohybuje, sací a výfukové kanály v bloku válců se otevírají a zavírají. Ve srovnání se čtyřdobou pohonnou jednotkou je výměna plynů u dvoudobého motoru velkou nevýhodou. Při uvolňování výfukových plynů dochází ke ztrátě účinnosti a výkonu.

Přes tuto nevýhodu dvoudobých pístových spalovacích motorů se tyto motory používají v mopedech, skútrech, jako přívěsné motory, v motorových pilách.

Čtyřtaktní spalovací motor

Čtyřtaktní ICE nemá žádné nevýhody dvoudobého motoru. Takové motory jsou instalovány na většině automobilů a dalších zařízení. Sání a výfuk výfukových plynů je samostatný proces a není kombinován s kompresí, přestože pístový spalovací motor pracuje ze zážehu směsi. Chod motoru je synchronizován mechanismem distribuce plynu - ventily se otevírají a zavírají synchronně s otáčkami klikového hřídele. Nasávání palivové směsi se provádí až po úplném výstupu výfukových plynů.

Výhody spalovacích motorů

Vyplatí se začít s nejoblíbenějšími motory – řadovýmičtyřválcové jednotky. Mezi výhody patří kompaktnost, nízká hmotnost, jedna hlava válců, vysoká údržba.

Mezi všemi typy spalovacích motorů lze rozlišit také motory typu boxer. Kvůli složitějšímu designu nejsou příliš oblíbené. Používají se především v závodních vozech. Mezi výhody - vynikající primární a sekundární vyvážení, a tedy měkká práce. Klikový hřídel je méně namáhán. Výsledkem je malá ztráta energie. Motor má nízko položené těžiště a auto se lépe ovládá.

Řadové šestiválce jsou perfektně vyvážené a samotný agregát běží velmi hladce. I přes velký počet válců nejsou výrobní náklady příliš vysoké. Můžete také zdůraznit udržovatelnost.

Nevýhody spalovacích motorů

Hlavní nevýhodou pístových spalovacích motorů stále není toxicita a hlučnost, ale nízká účinnost. U spalovacího motoru se na skutečnou mechanickou práci spotřebuje pouze 20 % energie. Vše ostatní je vynaloženo na vytápění a další procesy. Motory také uvolňují do atmosféry škodlivé látky, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a různé aldehydy.