Fyzika 8. ročník
T E P E L N É
M O T O R Y
Spalovací motor je tepelný stroj, který využívá vnitřní energii tělesa (převážně chemickou - hoření) ke konání práce. Základní rozdělení podle druhu spalování paliva 1) Motory s vnějším spalováním - parní stroj, parní turbína, Stirllingův motor 2) Motory s vnitřním spalováním - rozpínající se spaliny přímo konají práci a) Přímočarý vratný pohyb pístu - čtyřdobý motor, dvoudobý motor b) Rotační pohyb pístu - Wankelův motor c) Reakční motory - spalovací turbína, raketový motor
Motory s vnějším spalováním Parní stroj je pístový tepelný stroj, přeměňující tepelnou energii vodní páry na energii mechanickou, nejčastěji rotační pohyb. Za „objevitele“ je považován James Watt (2. polovina 18 století). V 19. století = století páry – parní stroje zaváděny do továren, dopravy (parní lokomotiva, parníky), zrychlení a zlevnění dopravy, výroby, velký pohyb obyvatel nevýhody PS: malá účinnost (15%), velká spotřeba vody a paliva (uhlí), náročná obslužnost stroje, znečišťování okolního prostředí...
Fyzika 8. ročník
Parní turbína Jedná se o točivý tepelný stroj, přeměňující energii proudící páry na mechanický rotační pohyb přenášený na osu (hřídel) nejčastěji připojenou ke generátoru elektrické energie (parogenerátor). Využití: tepelné a jaderné elektrárny - vysoká účinnost až 50%
Motory s vnitřním spalováním Zážehový motor je spalovací motor, u něhož je směs paliva a vzduchu ve válci zapálena (zažehnuta) elektrickou jiskrou, kterou vytvoří zapalovací svíčka. Vznětový motor – směs paliva se nezapaluje, dochází k samovznícení vstříknutého paliva díky teplotě stlačeného vzduchu.
Fyzika 8. ročník
DVOUDOBÉ zážehové – malé stroje (mopedy, skútry, sekačky, motorové pily, trabant...) vznětové – velké přeplňované motory - lokomotiva Pracovní fáze dvoudobého zážehového motoru 1. sání a komprese – Píst se pohybuje od dolní úvratě směrem k horní úvrati. V klikové skříni vzniká podtlak a tím se nasaje do klikové skříně zápalná směs. Během pohybu pístu nahoru se uzavírá výfukový a přepouštěcí kanál. Směs v prostoru nad pístem (byla připravena dříve během druhé fáze) se stlačuje, nastává komprese a pod pístem probíhá důsledkem podtlaku sání. 2. expanze a výfuk – Těsně před horní úvratí přeskočí jiskra, nastává zážeh a expanze. Expanzí je píst tlačen z horní úvratě do úvratě dolní. Spodní hrana pístu uzavírá sací kanál. Směs v klikové skříni se pohybem pístu stlačuje. Při dalším pohybu pístu otevírá pravá horní hrana pístu výfukový kanál a vzápětí na to otevírá horní hrana pístu i přepouštěcí kanál a stlačená směs začne vytlačovat zbytky zplodin a dostává se do prostoru nad píst. Dvoudobé motory mají nižší účinnost než klasické motory čtyřdobé, což je částečně způsobeno mícháním zápalné směsi a výfukových plynů. Mazání u zážehového dvoudobého motoru je prováděno olejem rozpuštěným v palivu.
ČTYŘDOBÉ zážehové – mají zapalovací svíčku (benzínové)
vznětové – nemají zapalovací svíčku (naftové - dieselové)
Pracovní fáze zážehového motoru 1. sání - Píst se pohybuje směrem do dolní úvrati (DÚ), přes sací ventil je nasávána pohonná směs. 2. komprese - Píst se pohybuje směrem do horní úvrati (HÚ). Oba ventily jsou uzavřené. Nasátá směs zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu.
Fyzika 8. ročník Těsně před horní úvratí je směs zapálena elektrickou jiskrou 3. expanze - Oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená elektrickou jiskrou shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i tlak vzniklých plynů. Ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů konají práci. 4. výfuk - Píst se pohybuje směrem do HÚ. Výfukový ventil je otevřený. Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového potrubí. Pracovní fáze vznětového motoru 1. sání - Píst se pohybuje směrem do dolní úvrati (DÚ), přes sací ventil je nasáván vzduch. 2. komprese - Píst se pohybuje směrem do horní úvrati (HÚ). Oba ventily jsou uzavřené. Nasátý vzduch zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu. Těsně před horní úvratí je do válce vstříknuto palivo. 3. expanze - Oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená samovznícením shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i tlak vzniklých plynů. Ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů konají práci. 4. výfuk - Píst se pohybuje směrem do horní úvrati. Výfukový ventil je otevřený. Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového potrubí. Výfuk je rozdělen na dvě části. Výfuk volný - následuje ještě pře DÚ a výfuk nucený vzniklý následkem vytlačování spalin pístem. Vznětové motory mívají „robusnější“ konstrukci (vydrží více ujetých kilometrů), mají menší spotřebu paliva. Při startování používají pro zahřátí vzduchu žhavící svíčku.
SOUČÁSTI MOTORU Chladič – součástí chladícího systému - ochlazuje motor na „provozní teplotu“ (optimální spotřeba paliva a účinnost), zamezuje přehřátí a „zadření“ motoru. Kliková hřídel – slouží k přeměně posuvného pohybu na otáčivý pohyb. Ojnice – spojuje píst a klikovou hřídel. Setrvačník – stabilizuje chod motoru akumulací otáčivé energie. Alternátor – vyrábí el. energii a dobíjí baterii. (většinou poháněn řemenem nebo řemenicí z klikové hřídele). Startér – elektromotor, který roztáčí klikovou hřídel při rozbíhání motoru. Rozdělovač – rozděluje el. energii ke svíčkám jednotlivých válců motoru. Karburátor – vytváří palivovou směs (palivo+vzduch). Katalyzátor – snižuje množství škodlivin ve výfukových plynech. Lambda sonda - Součástí systému katalyzátoru, která reaguje na složení spalin a upravuje složení palivové směsi vstupující do motoru.
Fyzika 8. ročník
REAKTIVNÍ MOTORY Proudový motor je typ motoru, který se používá v letectví. Pracuje na principu Newtonowa zákona o akci a reakci – spaliny vycházející z motoru působí silou opačným směrem na motor, který tím ženou vpřed. 1. vstup vzduchu do motoru 2. vstup vzduchu do kompresoru 3. spalovací komora 4. turbína 5. výstup spalin pohánějících motor (letadlo) 6. proudící vzduch Raketový motor je typ tepelného motoru, který pracuje na principu akce a reakce. Na rozdíl od ostatních reaktivních motorů není závislý na atmosférickém kyslíku a tak je schopen se pohybovat mimo atmosféru. Může být poháněn tuhými a kapalnými palivy.
VIDEO • http://www.youtube.com/watch?v=trfTKZPmmT4
http://vimeo.com/12565793
