Popis výukového materiálu Číslo šablony
III/2
Číslo materiálu
VY_52_INOVACE_ SZ_20.15
Autor: Ing. Luboš Veselý
Datum vytvoření: 19. 03. 2013
Předmět, ročník
Stroje a zařízení, 2. nebo 4. ročník
Tematický celek
Spalovací motory
Téma
Zážehový spalovací motor
Druh učebního materiálu
Digitální učební materiál
Anotace (metodický pokyn, časová náročnost, další pomůcky…)
Digitální učební materiál k prověření znalostí v předmětu stroje a zařízení, obor mechanik strojů a zařízení. Může být použit i v příbuzných oborech např. strojní mechanik, obráběč kovů, nástrojář, modelář, mechanik seřizovač a technik modelových zařízení.
Pokud není uvedené jinak, je použitý materiál z vlastních zdrojů. Použitá literatura: Doleček, Holoubek.: Strojnictví II. Praha SNTL 1985 Internet: www.autoznalosti.cz
Digitální učební materiál
Stroje a zařízení
20.15 ZÁŽEHOVÉ MOTORY
Zážehový motor: a) čtyřdobý motor – plnění i vypouštění je řízeno ventilovým rozvodem. Nejprve se nasaje (podtlakem), pak probíhá komprese, těsně před horní úvratí se směs zapálí jiskrou. Hořením se uvolňuje velké množství tepelné energie – jediný pracovní zdvih. Před koncem expanze se otevírá výfukový ventil a následuje výfuk. Ventily se otevírají mechanicky. b) dvoudobý motor – plnění i vypouštění je řízeno pístovým rozvodem. Nejprve se uzavírá přepouštěcí kanál. Potom se uzavře výfukový kanál a nastává komprese. V druhé polovině otevírá spodní hrana sací kanál a směs je nasávána do klikové skříně. Pak se zažehne jiskrou a probíhá expanze. Ke konci expanze se otevírá výfukový kanál a po snížení tlaku přepouštěcí kanál, kterým je směs vtlačována do válce a vyplachuje spalovací prostor. Vznětový motor a) čtyřdobý – nasává se čistý vzduch, který se stlačuje. Do horkého vzduchu se vstřikuje před horní úvratí palivo, které se vznítí. b) dvoudobý – pracovní prostor se vyplachuje čistým vzduchem, který se ve válci stlačuje. Těsně před horní úvratí se začne vstřikovat palivo, které dohořívá při expanzním zdvihu. Palivový systém zážehových motorů Požadavky na paliva Bezpečnost při skladování manipulaci a provozu; chemická stálost vůči vzduchu a vodě; vysoká výhřevnost; netečnost vůči materiálům v palivovém ústrojí; malá jedovatost a omamnost; malý obsah: vody, síry, popela, olova aj.; musí se snadno odpařit; nízký bod vzplanutí; odolné proti detonacím (velké oktanové číslo). Paliva Kapalná – destilací ropy: benzín (hlavně), petrolej (méně – hodně zplodin), motorová nafta (pro vznětové motory, musí se dobře spalovat); synteticky: syntetický benzín, benzen (mísí se s benzínem, změkčuje chod motoru), methanol (malá výhřevnost, ve směsi s benzínem) Plynná – přirozená: zemní a bahenní plyn; umělá: svítiplyn, koksárenský plyn, propan-butan Příprava palivové směsi Nádrž – čistič paliva – palivové čerpadlo – karburátor. Před vstupem do spalovacího prostoru musí být palivo co nejjemněji rozprášeno a zároveň smícháno se vzduchem v požadovaném poměru (pro benzín:vzduch = 1:15). U plynných paliv se směs vytváří ve směšovačích, kde se palivo i vzduch odměřuje škrtícími klapkami. U kapalných paliv používáme tzv. karburátor. Skládá se plovákové a směšovací komory. Vzduch nasávaný motorem se mísí s palivem, které přitéká tryskou z plovákové komory. Tryska je umístěna v difuzoru. V něm se vlivem podtlaku a velké rychlosti vzduchu nasává a rozprašuje. Škrtící klapkou se reguluje množství směsi proudící do válce a tím kroutící moment motoru. Otáčky motoru ovlivňují rychlost vzduchu v difuzoru a tím i bohatost směsi. Proto jsou karburátory vybaveny kompenzačním zařízením např. kompenzační tryskou, emulzní trubicí atp. Akcelerační pumpička – když se prudce sešlápne plyn a otevře se klapka, proteče velké množství vzduchu a vznikne chudá směs. Akcelerační pumpička přidá palivo.
Sytič – když je motor studený, přidává palivo, aby se zahřály stěny válce (tj. obohacuje směs). Klepání motoru Klepání vzniká nerovnoměrným hořením paliva v spalovacím prostoru. a) zážehové motory – vliv má kompresní poměr (čím je větší, tím je větší výkon, ale i klepání); umístění svíčky (ideálně by měla být uprostřed kulového prostoru); tvar spalovacího prostoru (měl by být co nejjednodušší); velikost spalovacího prostoru (čím je větší, tím je větší klepání); palivo (oktanové číslo – poměr izooktanu a heptanu v směsi, přidáváme antidetonátory) Vliv na životní prostředí a) škodliviny ve výfukových plynech – (oxidy dusíku, oxid uhelnatý, uhlovodíky, sloučeniny olova a saze) nejvíce jich vzniká při nedokonalém spalování. řešíme konstrukčními úpravami spalovacího prostoru, způsobem spalování, přípravou směsi, katalyzátory… b) velkou hlučností – je možno ji snížit přesnější výrobou, zlepšením tlumení a dalšími konstrukčními úpravami. c) teplem – vzhledem k předchozím je to zanedbatelné Zapalování zážehových motorů Stlačená směs se zapaluje elektrickou jiskrou o teplotě asi 8 000 K. jiskra přeskakuje při napětí 15 000 až 20 000 V mezi vzájemně odizolovanými elektrodami zapalovací svíčky vzdálenými od sebe 0,4 mm pro magneto elektrické a 0,7 až 0,9 mm pro bateriové zapalování. Podle konstrukce izolačního materiálu mají svíčky tzv. tepelnou hodnotu (charakterizující schopnost odvádět teplo). Svíčka má mít takovou, aby nezapalovala předčasně směs, ale aby se elektrody nezanášely spalitelnými nečistotami. Pro vyšší provozní teplotu motoru se volí svíčky s vyšší tepelnou hodnotou (studenější), a naopak. Dynamobateriové zapalování Skládá se z primárního a sekundárního vinutí. Proud z baterie protéká primárním vinutím cívky, přerušovačem a kostrou motoru. Jeho přerušením se indukuje v sekundárním vinutí cívky vysoké napětí. Proud ze sekundárního napětí je přiváděn rozdělovačem v předepsaném pořadí ke svíčkám. Paralelně připojený kondenzátor zabraňuje opalování a jiskření kontaktů přerušovače. Regulační relé zapíná do primárního okruhu dynamo, jestliže jeho napětí je vyšší než baterie. Dnes už jsou dynama nahrazována alternátory – nižší cena, větší pracovní rozsah, menší hmotnost a vyšší účinnost. Magnetoelektrické zapalování Používá se u malých motocyklů a u leteckých a stacionárních motorů. Zdrojem proudu je magneto. Výhodou je nezávislost na baterii a dynamu, nevýhodou nedostatek energie pro vytvoření jiskry při malých otáčkách. Tranzistorové zapalování Přerušovač ovládá pouze napětí na bázi tranzistoru. Při sepnutí kontaktů přerušovače získá báze záporné napětí, tranzistor se otevře a primárním vinutím cívky protéká proud. Proud protékající přerušovačem je 20x menší než u bateriového zapalování, čímž se zvýší životnost přerušovače. Mezi novější způsoby patří zapalování kondenzátorové a piezoelektrické.
Schéma:
Čtyřdobý spalovací motor zážehový: 1-sání, 2-stlačení, 3-expanze, 4-výfuk. Použití: osobní automobily, motocykly.
Dvoudobý spalovací motor zážehový: 1-sání, stlačení. 2-expanze, výfuk. Použití: malé motocykly, dříve i automobily.
Kontrolní otázky: 1) Vyjmenujte jednotlivé druhy zážehových motorů. 2) Popište druhy zapalování zážehových motorů. 3) Nakreslete a popište činnost zážehového motoru. 4) Pro jaké účely se zážehové motory používají.
