# " # $ % # " $ " ! )% #% $ "! ), , ##, ! % % +% + ! *" $ ("# # ( (" )% " $, $ " # # $ # ,$ ) % $! % /# /% % % + % #% ' # %#% -/ #% , #% + $ #% % &%+% " #"# $ " #"# # " $ /# $ . #% !" ( ) # + %" % % $ %% )" #"# , #%' -* ) $'/ ( #" #% ( +- $ #% +% , " %" % ) % ) $%# , " & / #" $" "/% $!
Ing. Jan Hromádko, Ph.D., Ing. JiĜí Hromádko, Ph.D., Ing. Vladimír Hönig, Ph.D. AMRSC, Ing. Petr Miler, Ph.D.
Spalovací motory Komplexní pĜehled problematiky pro všechny typy technických automobilních škol Vydala Grada Publishing, a.s. U PrĤhonu 22, Praha 7
[email protected], www.grada.cz tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400 jako svou 4274. publikaci OdpovČdná redaktorka Ing. Šárka NČmeþková Grafická úprava a sazba Antonín Plicka Poþet stran 296 První vydání, Praha 2011 Vytiskly Tiskárny HavlíþkĤv Brod, a. s. Recenzovali: doc. RNDr. Antonín Tuzar, CSc. Ing. Pavel ŠtČrba © Grada Publishing, a.s., 2011 Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2011 Názvy produktĤ, fiUHPDSRGSRXåLWpYNQL]HPRKRXEêWRFKUDQQêPL]QiPNDPL QHERUHJLVWURYDQêPLRFKUDQQêPL]QiPNDPLSĜtVOXãQêFKYODVWQtNĤ. ISBN 978-80-247-3475-0 (tištČná verze) ISBN 978-80-247-7478-7 (elektronická verze ve formátu PDF) © Grada Publishing, a.s. 2012
Obsah PĜedmluva .................................................................................................................................. 9 1. Úvod .................................................................................................................................... 11 1.1 Definice spalovacího motoru ............................................................................................. 11 1.2 Historický vývoj ................................................................................................................. 11 3DUQtVWURM ............................................................................................................ 11 =iåHKRYêPRWRU .................................................................................................... 14 9]QČWRYêPRWRU .................................................................................................... 17 1.3 Základní rozdČlení spalovacích motorĤ ............................................................................. 18 1.4 RozdČlení pístových spalovacích motorĤ .......................................................................... 20 1.5 Porovnání pístových spalovacích motorĤ s jinými druhy motorĤ ..................................... 24 =iNODGQtYêKRG\StVWRYêFKVSDORYDFtFKPRWRUĤ .................................................. 24 =iNODGQtQHYêKRG\StVWRYêFKVSDORYDFtFKPRWRUĤ .............................................. 25 2. Paliva pro pístové spalovací motory ................................................................................. 27 2.1 Fosilní uhlovodíková paliva ............................................................................................... 27 .DSDOQiXKORYRGtNRYiSDOLYD .............................................................................. 28 3O\QQiXKORYRGtNRYiSDOLYD ................................................................................ 32 2.2 Paliva získávaná zpracováním biomasy ............................................................................. 33 %LRHWKDQRO ............................................................................................................ 34 5RVWOLQQpROHMHDMHMLFKHVWHU\ .............................................................................. 35 %LRSO\Q ................................................................................................................. 37 2.3 Vodík .................................................................................................................................. 37 2.4 Spalování uhlovodíkových paliv a základy termochemie paliv ........................................ 38 =iNODGQtFKHPLFNpURYQLFHSĜLVSDORYiQt ............................................................ 39 0QRåVWYtN\VOtNXDY]GXFKXSRWĜHEQpSURVSDORYiQt ........................................... 40 2.4.3 SouþLQLWHOSĜHE\WNXY]GXFKX ................................................................................ 41 0QRåVWYtþHUVWYpQiSOQČ ....................................................................................... 42 0QRåVWYtVSDOLQ .................................................................................................... 43 0QRåVWYt]E\WNĤVSDOLQ ......................................................................................... 43 2.4.7 SkuteþQiPQRåVWYtQiSOQt ..................................................................................... 44 3. Pracovní obČhy pístových spalovacích motorĤ a jejich diagramy ................................ 45 3.1 Charakteristika pracovních obČhĤ ...................................................................................... 45 ,GHiOQtSUDFRYQtREČK .......................................................................................... 45 7HRUHWLFNêSUDFRYQtREČK ..................................................................................... 46 3.1.3 SkuteþQêSUDFRYQtREČK ....................................................................................... 46 3.2 Diagramy pracovních obČhĤ .............................................................................................. 46 3.3 Diagramy ideálních pracovních obČhĤ .............................................................................. 47 'LDJUDP\LGHiOQtKRREČKX]iåHKRYpKRPRWRUX .................................................. 47 'LDJUDP\LGHiOQtKRREČKXY]QČWRYpKRPRWRUX ................................................... 51
5
:\ Obsah >
3.4 Teoretické obČhy nepĜeplĖovaných motorĤ ....................................................................... 53 9êSRþHWWODNĤDWHSORWXWHRUHWLFNêFKS9GLDJUDPĤ ............................................ 54 9êSRþHWVWĜHGQtKRWODNXQDStVW ........................................................................... 60 3.4.3 SkuteþQpGLDJUDP\SUDFRYQtKRREČKX ................................................................. 61 4. Tepelná bilance a úþinnost spalovacího motoru .............................................................. 63 4.1 Tepelná bilance motoru ...................................................................................................... 63 4.2 Úþinnosti spalovacího motoru ........................................................................................... 64 &KHPLFNi~þLQQRVWVSDORYiQt .............................................................................. 64 7HSHOQi~þLQQRVW .................................................................................................. 66 4.2.3 StupeĖSOQRVWLGLDJUDPX ...................................................................................... 69 ,QGLNRYDQi~þLQQRVW ............................................................................................. 69 0HFKDQLFNi~þLQQRVW ........................................................................................... 70 &HONRYi~þLQQRVW .................................................................................................. 71 2EMHPRYiDSOQtFt~þLQQRVW ................................................................................. 71 5. Kinematika a dynamika klikového ústrojí ...................................................................... 75 5.1 Kinematika klikového ústrojí ............................................................................................. 75 'UiKDStVWX .......................................................................................................... 75 5\FKORVWStVWX ....................................................................................................... 76 =U\FKOHQtStVWX ..................................................................................................... 77 5.2 Dynamika klikového ústrojí ............................................................................................... 77 =iNODGQtVtO\ ........................................................................................................ 77 =iNODGQtKPRWQRVWL .............................................................................................. 78 5R]NODGVLOYNOLNRYpP~VWURMt .............................................................................. 80 5.3 NerovnomČrnost chodu motoru ......................................................................................... 81 9\YDåRYiQtPRWRUX.... 84 6. Základy konstrukce pístových spalovacích motorĤ ........................................................ 89 6.1 Pístní skupina ..................................................................................................................... 89 3tVW ....................................................................................................................... 89 3tVWQtNURXåN\ ....................................................................................................... 90 3tVWQtþep ............................................................................................................. 92 6.2 Kliková skupina ................................................................................................................. 92 2MQLFH ................................................................................................................... 93 .OLNRYêKĜtGHO ...................................................................................................... 95 6.3 Kliková skĜíĖ a blok válcĤ ................................................................................................. 98 .OLNRYiVNĜíĖDEORNPRWRUXGYRXGREêFKPRWRUĤ ............................................... 99 .OLNRYiVNĜíĖDEORNPRWRUXþtyĜGREêFKPRWRUĤ ................................................. 99 6.4 Hlava válcĤ ...................................................................................................................... 100 +ODYDYiOFĤGYRXGREêFKPRWRUĤ ....................................................................... 101 +ODYDYiOFĤ þtyĜGREêFKPRWRUĤ ........................................................................ 101 6.5 Rozvodové mechanizmy .................................................................................................. 103 5R]YRGRYpPHFKDQL]P\GYRXGREêFKPRWRUĤ .................................................... 103 5R]YRGRYpPHFKDQL]P\þtyĜGREêFKPRWRUĤ ...................................................... 103
6
Obsah >
3DOLYRYi~VWURMt]iåHKRYêFKPRWRUĤ .............................................................................. 107 7.1 Karburátory ...................................................................................................................... 107 -HGQRGXFKêNDUEXUiWRU ...................................................................................... 108 .DUEXUiWRUW\S]HQLWK ........................................................................................ 108 .DUEXUiWRUW\SVROH[ .......................................................................................... 109 3RPRFQi]DĜt]HQtNDUEXUiWRUĤ .......................................................................... 110 'YRXVWXSĖRYpNDUEXUiWRU\ ................................................................................ 113 7.2 VstĜikování paliva ............................................................................................................ 113 7.2.1 NepĜtPpYVWĜLNRYiQtSDOLYD ................................................................................ 115 7.2.2 PĜtPpYVWĜLNRYiQtSDOLYD .................................................................................... 137 8. Palivová ústrojí vznČtových motorĤ ............................................................................... 149 8.1 Tvorba smČsi paliva se vzduchem ................................................................................... 149 3RURYQiQtY]QČWRYêFKPRWRUĤVGČOHQêPDQHGČOHQêPVSDORYDFtP SURVWRUHP ........................................................................................................... 150 8.2 Palivová soustava ............................................................................................................. 151 8.3 Systémy vstĜikování paliva .............................................................................................. 152 8.3.1 ěDGRYiYVWĜLNRYDFtþHUSDGOD ............................................................................. 153 8.3.2 RotaþQtþHUSDGOD ................................................................................................ 158 6GUXåHQiYVWĜLNRYDFtMHGQRWND±8,68QLW,QMHNWRU6\VWHP ............................... 163 6GUXåHQêYVWĜLNRYDFtV\VWpP±8368QLW3XPS6\VWpP .................................... 166 9VWĜLNRYDFtV\VWpPVWODNRYêP]iVREQtNHP±6\VWpP&RPPRQ5DLO ................. 166 9. Emise výfukových plynĤ spalovacích motorĤ ............................................................... 177 9.1 Popis výfukových plynĤ .................................................................................................. 178 9.2 Mechanizmus vzniku škodlivin ....................................................................................... 179 9.3 OpatĜHQtNHVQtåHQtãNRGOLYLQX]iåHKRYêFKPRWRUĤ ....................................................... 182 9.3.1 OpatĜHQtSĜed motorem ..................................................................................... 182 9.3.2 OpatĜHQtXPRWRUX ............................................................................................. 183 9.3.3 OpatĜHQt]DPRWRUHP ......................................................................................... 185 9.4 OpatĜHQtNHVQtåHQtãNRGOLYLQXY]QČtových motorĤ ........................................................ 188 9.4.1 OpatĜHQtSĜed motorem ..................................................................................... 188 9.4.2 OpatĜHQtXPRWRUX ............................................................................................. 188 9.4.3 OpatĜHQt]DPRWRUHP ......................................................................................... 190 9.5 MČĜení produkce emisí .................................................................................................... 192 (PLVQtWHVW\SĜLKRPRORJDFLYR]LGHOYý5D(8 ................................................ 193 (PLVQtWHVW\SĜLKRPRORJDFLYR]LGHOY86$ ....................................................... 197 (PLVQtNRQWURO\YR]LGHOYý5D(8 ................................................................... 201 (PLVQtNRQWURO\YR]LGHOY86$ .......................................................................... 203 10. Charakteristiky, regulace a mČĜení spalovacích motorĤ ............................................ 209 10.1 Charakteristiky spalovacích motorĤ .............................................................................. 209 10.1.1 OtáþNRYpFKDUDNWHULVWLN\ ................................................................................. 209 10.1.2 ZatČåRYDFtFKDUDNWHULVWLN\ ............................................................................... 211 &HONRYp ~SOQp FKDUDNWHULVWLN\ ....................................................................... 212 10.2 Regulace spalovacích motorĤ ........................................................................................ 213 10.3 MČĜení spalovacích motorĤ ............................................................................................ 214
7
:\ Obsah >
10.3.1 MČĜHQtYêNRQRYêFKSDUDPHWUĤ ........................................................................ 214 10.3.2 MČĜHQtVSRWĜHE\SDOLYD .................................................................................... 220 11. Zapalování ...................................................................................................................... 225 11.1 Konvenþní cívkové zapalování ...................................................................................... 226 3UYN\NRQYHQþQtKRFtYNRYpKR]DSDORYiQt ....................................................... 228 11.2 Tranzistorové zapalování ............................................................................................... 232 .RQWDNW\Ĝt]HQpWUDQ]LVWRURYp]DSDORYiQt ........................................................ 232 7UDQ]LVWRURYp]DSDORYiQtV+DOORYêPVQtPDþem ............................................. 235 7UDQ]LVWRURYp]DSDORYiQtVLQGXNWLYQtPVQtPDþem .......................................... 237 11.3 Elektronické zapalování ................................................................................................. 239 11.4 PlnČ elektronické zapalování ......................................................................................... 243 12. Elektrická pĜíslušenství spalovacích motorĤ ............................................................... 247 12.1 OlovČný akumulátor ....................................................................................................... 247 %H]~GUåERYêDNXPXOiWRU ................................................................................. 248 12.2 Alternátor ....................................................................................................................... 251 8VPČUQČQtVWĜtGDYpKRSURXGX ......................................................................... 252 3URXGRYpREYRG\DOWHUQiWRUX .......................................................................... 252 &KOD]HQtDOWHUQiWRUĤ ........................................................................................ 254 12.3 Regulátor napČtí ............................................................................................................. 255 3ULQFLSþLQQRVWLUHJXOiWRUX .............................................................................. 255 3RORYRGLþRYêUHJXOiWRUQDSČtí ........................................................................ 256 12.4 SpouštČþ ......................................................................................................................... 259 &KDUDNWHULVWLNDDNRQVWUXNFHVSRXãWČþe .......................................................... 259 'UXK\VSRXãWČþĤ .............................................................................................. 262 13. Chladicí a mazací soustavy spalovacích motorĤ ......................................................... 267 13.1 Chladicí soustava spalovacích motorĤ ........................................................................... 267 &KOD]HQtY]GXFKHP .......................................................................................... 267 &KOD]HQtNDSDOLQRX .......................................................................................... 269 13.2 Mazací soustava spalovacích motorĤ ............................................................................. 273 =WUiWRYpPD]iQt ............................................................................................... 275 &LUNXODþQtPD]iQt ............................................................................................ 276 =iNODGQtSUYN\PD]DFtVRXVWDY\ ...................................................................... 277 14. PĜeplĖování spalovacích motorĤ .................................................................................. 283 14.1 ZpĤsoby pĜeplĖování spalovacích motorĤ ..................................................................... 283 14.1.1 PĜHSOĖRYiQtWXUERGP\FKDGOHP ........................................................................ 284 0HFKDQLFN\SRKiQČQiGP\FKDGOD ................................................................... 285 '\QDPLFNpSOQČQtYiOFHPRWRUX ...................................................................... 286 14.1.4 PĜHSOĖRYiQtWODNRY]GXãQêPYêPČQtNHPFRPSUH[ ........................................... 287 14.2 Chlazení stlaþeného vzduchu ......................................................................................... 288 14.3 Kombinace mechanického dmychadla s turbodmychadlem .......................................... 290 Seznam zkratek ..................................................................................................................... 291 3RXåLWiOLWHUDWXUD .................................................................................................................. 295
8
» PƎedmluva 2GERUQiNQLåQtSXEOLNDFHMHXUþena všem vysokoškolským studentĤm technických oborĤ se zamČĜením na automobilovou techniku, studentĤm stĜedních a vyšších odborných škol se stejným zamČĜením a dále široké odborné veĜejnosti zajímající se problematikou spalovacích motorĤ. Publikace jasnČ a srozumitelnČ podává ucelený pĜehled problematiky z oboru pístových spalovacích motorĤ. Kniha vychází z rozsáhlých publikací soustĜedČných na KatedĜe vozidel a pozemní dopravy Technické fakulty ýeské zemČdČlské univerzity v Praze, kde autor vyuþuje pĜedmČty Spalovací motory, Automobilové motory a Speciální spalovací motory. Podstatný zdroj informací také tvoĜí materiály získané od významných firem pĤsobících v oboru spalovacích motorĤ. Publikace seznamuje þtenáĜe s historickým vývojem a základním rozdČlením spalovacích motorĤ. Hlubší rozbor je vČnován teorii pístových spalovacích motorĤ. Rozsáhlá þást je zamČĜena QDSDOLYRYpVRXVWDY\]iåHKRYêFKDY]QČtových spalovacích motorĤ. Literatura dále seznamuje þtenáĜe s ekologickými aspekty provozu spalovacích motorĤ. ZávČreþné kapitoly jsou vČnovány elektrickému pĜíslušenství spalovacích motorĤ, chladícím a mazacím soustavám a pĜeplĖování spalovacích motorĤ. ZávČrem by autor rád podČkoval firmČ Bosch za poskytnuté technické pĜíruþky, které se staly podkladem pro kapitoly o palivových soustavách a zapalování spalovacích motorĤ. AutoĜi
9
1.Úvod 1.1ഩDeĮnice spalovacího motoru 6SDORYDFtPRWRUMHWHSHOQêVWURMNWHUêVSDORYiQtPSDOLYD]tVNiYiWHSHOQRXHQHUJLLDY\XåLWtP vhodného plynného média ji pĜHYiGtQDPHFKDQLFNRXSUiFL(QHUJLHSO\QQpKRPpGLDMHY\Xåt vána buć jako energie potenciální (tlak spalin) u pístových spalovacích motorĤ, nebo energie kinetická (rychlost proudu spalin) u spalovacích turbín. Na REU je znázornČn obecný postup WUDQVIRUPDFHFKHPLFNpHQHUJLHREVDåHQpYSDOLYXQDPHFKDQLFNRXSUiFLVSDORYDFtKRPRWRUX vnitřní mechanická energie
tepelná energie
chemická energie
odvod tepla v důsledku chlazení, nedokonalá tepelná izolace
nedokonalé spalování
nutný odvod tepla pro uzavření tepelného oběhu
vnější mechanická energie
mechanické ztráty
mechanická energie odváděná s pracovní látkou
Kďƌ͘ϭ͘ϭ൯Schéma pƎemĢny energie ve spalovacím motoru
1.2ഩHistorický vývoj 1.2.1ഩParní stroj Za autora prvního funkþního vozidla s vlastním pohonem je pokládán Nicolas Joseph Cugnot (1725–1804). Kapitán francouzské armády Cugnot byl nadaným vynálezcem, ale na pokusy s parním strojem mu chybČly finance. To se zmČnilo v roce 1764, kdy se mu podaĜilo pro svĤj projekt „mechanického konČ“ získat ministra války, markýze de Choiseul. Ten Cugnota povČĜil zhotovením parního traktoru pro dČlostĜelectvo. V roce 1769 pĜedvedl Cugnot svĤj vynález REU v PaĜtåL VĤz dosahoval rychlosti 4,5 km·h-1 a jel 12 minut. Pak bylo potĜeba naplnit kotel, rozdČlat na zemi oheĖ a poþNDWDåVHY\WYRĜí pára na dalších 12 minut jízdy. PohánČno bylo pĜední kolo na principu rohatky a západky (pĜi pohybu dolĤ jedna pístní tyþ zabrala za široké ozuby kovového kotouþe, zpČt se pohybovala volnČ – Kďƌ͘ϭ͘Ϯ൯Cugnotƽv dĢlostƎelecký vƽz
11
:\ Úvod >
pracoval druhý píst REU . Ministr války byl tímto strojem nadšen a povČĜil Cugnota stavbou vČtšího vozidla. Na pĜelomu let 1770–71 byl nový vĤz hotov. PČtitunový stroj nepĜekroþil rychlost 4 km·h-1 D QHE\OR MLå QXWQp UR]GČlávat oheĖ QD]HPLSURWRåHYĤz mČl vlastní ohništČ. PĜi pĜedvádČní došlo k poruše Ĝízení a vĤz narazil do zdi. Zeć byla rozmetána na kostky a stroj zĤstal nepoškozen, þtPåVHRVYČdþil jako dokonalý váleþný prostĜedek. Pokusy talentovaného LQåHQêUDLSĜes tento úspČFKERKXåHOEU]\VNRQ Kďƌ͘ϭ͘ϯ൯Princip rohatkového pohonu þily – ministr války upadl v nemilost u dvora a Cugnot pĜišel o finanþní podporu. CugnatĤv dČlostĜelecký vĤz je dodnes vystaven v budovČ paĜtåVNpKR0X]HDXPČní a ĜHPHVHO,NG\å&XJQR tovy práce spadají do období, kdy James Watt (1736–1819) v roce 1769 dostal patent na parní VWURMQHQtPRåQRSĜHGSRNOiGDWåHE\VHWLWRY\QiOH]FL]QDOL Oznaþení vynálezce parního stroje právem patĜí Watovi, nejen pro patent, který získal, ale obzvláštČ pro jeho zásluhy o rozšíĜHQtSRXåtYiQtSDUQtKRVWURMH REU a jeho další zdokonalování. Jeho nejznámČjší zdokonalení spoþívalo v zavedení dvojþinného parního stroje, kde pomocí šoupátka byla tlaková pára stĜídavČ pĜivádČna pĜHGStVWL]DStVWSUDFRYQtKRYiOFH%\ORWDNPRåQp aby píst vyvíjel tah, þi tlak na ojnici pĜi pohybu obČma smČry. Stroj se tak choval jako jednoþinný
Kďƌ͘ϭ͘ϰ൯WaƩova parní transmise (1787)
12
Historický vývoj >
stroj o dvojnásobném poþtu válcĤ. Proti jednoþinnému stroji bylo sice tĜeba zajistit utČsnČní pístové tyþHSRPRFtXFSiYN\DVORåLWČjšího šoupátka, ale za to byl získán dvojnásobný výkon na stejný objem válce a pravidelnČjší chod. Další zlepšení spoþívalo ve vynálezu odstĜedivého regulátoru REU , který se pouåtYDONHVWDELOL]DFLRWiþek parního stroje. Byl zaveden v roce 1782 Jamesem Wattem. Skládal VH]HGYRX]iYDåtNWHUiURWRYDODDE\ODSRKiQČQDVWURMHPMHKRåRWiþky mČly být regulovány. ýtPU\FKOHMLVHWDWR]iYDåtRWiþela, tím vČtší byla vlivem odstĜedivé síly jejich výchylka Kďƌ͘ϭ͘ϱ൯WaƩƽv odstƎedivý regulátor se znázornĢod svislé osy rotace. Uvedené vychýlení bylo ním pƽsobících sil pĜevedeno na svislý pohyb nad jejich ukotvením, který byl dále pákou a táhlem pĜeveden k ventilu pĜivádČjícímu páru ke stroji. Byla tak realizována mechanická záporná zpČtná vazba, která dovolovala pĤsobením pomČrnČ malých sil regulovat velmi výkonný stroj. Setkání s parními stroji inspirovalo i další vynálezce, a tak se vozidla s parním pohonem objevila i v jiných zemích: Richard Trevithick (1771–1833, Anglie) po úspČšných pokusech s modely a aplikací na nepohyblivých strojích v dolech zkonstruoval Kďƌ͘ϭ͘ϲ൯Škoda SenƟnel 1924–1935 v roce 1801 první parní stroj, schopný samostatného pohybu. Pojmenoval ho „The Puffing Devil“ (Bafající ćábel) a úspČšnČ ho otestoval v Camborne v Cornwallu. V roce 1802 si pak nechal tento vysokotlaký parní stroj patentovat. Oliver Evans (1755–1819, USA) v roce 1804 vynalezl parní vozidlo, které bylo schopné pohybu jak po vodČ, tak po souši. Toto vozidlo bylo první samohybné vozidlo v USA. -RVHI%RåHN ±5DNRXVNR8KHUVNR YURFHSĜedvedl první parou pohánČný automobil na našem území. PĜi opakovaném pĜedvádČní v roce 1817, kdy ukazoval i parník vlastní NRQVWUXNFHPXE\ODXNUDGHQDSRNODGQDVY\EUDQêPYVWXSQêP=DGOXåHQê%RåHNUR]ELOVYĤj vĤz a zanevĜHOGRNRQFHåLYRWDQDH[SHULPHQW\VSDUQtPVWURMHP'iOHVHYČnoval konstrukci þerpadel a pozdČji i vagónĤ pro konČspĜHåQRXåHOH]QLFL.RQVWUXNWpU\VHVWDOLLMHKRV\QRYp)UDQWLãHN %RåHND5RPXDOG%RåHN=QiPêMHLNRQVWUXNFtSĜesných hodin, sestrojených v roce 1812 pro hvČ]GiUQX.OHPHQWLQXPNWHUpE\O\SRXåtYiQ\DåGRURNX V roce 1815 zaþíná George Stephenson konat pokusné jízdy s první lokomotivou a v roce 1830 otevĜHOSUDYLGHOQêSURYR]QDWUDWL/LYHUSRRO±0DQFKHVWHUäHOH]QLþní doprava se rozšíĜila natolik, åHSR]DYHGHQtW]YSUDSRUNRYpKR]iNRQD /RFRPRWLYH$FW YURFHSUDNWLFN\]OLNYLGRYDOD konkurenci silniþní dopravy. Parní vozy se pozdČji objevují v nákladní dopravČ. Naše Škodovka vyrábČla pĜed druhou svČtovou válkou parní vĤz znaþky Sentinel REU , který v komunální dopravČ hl. mČVWD3UDK\VORXåLOMHãWČ v padesátých letech minulého století. Bez zajímavosti není ani skuteþQRVWåHKUDQLFLNPāK-1pĜekonal v roce 1906 jako první parní vĤz vyrobený v Americe bratry Stanleyovými.
13
:\ Úvod >
1.2.2ഩĄǎĞŚŽǀljŵŽƚŽƌ O první patent na motor pohánČQêVYtWLSO\QHPSRåiGDOYURFHIUDQFRX]VNêY\QiOH]FH3KL lippe Lebon (1769–1804), který experimentoval s plynem získávaným koksováním dĜíví. Není YãDN]QiPRåHE\WDNRYêWRPRWRUVHVWURMLO âYêFDUVNêYRMHQVNêY\VORXåLOHF,VVDFGH5LYD] ± ]tVNDOYURFHSDWHQWQD vozidlo pohánČné výbušným motorem REU . VĤz dokonce postavil a veĜejnČ zkoušel. Jeho motor mČl válec, v nČPåHOHNWULFN\]DSDORYDOVPČs svítiplynu a vzduchu. Píst, který byl výbuchem vytlaþen vzhĤru, byl pak svojí váhou a atmosférickým tlakem vzduchu tlaþen dolĤ, pĜiþHPå ozubeným hĜbetem pohánČl soukolí, z nČKRåVHSRK\ESĜenášel na kola vozu. Po udČlení patentu však v dalším vývoji nepokraþoval, a tak se jeho práce stala pouze historickou epizodou. Opravdového úspČFKXDOHGRViKODå)UDQFRX]EHOJLFNpKRSĤvodu Jean Joseph Etienne Lenoir ± NWHUpKRO]HSRYDåRYDW]DYODVWQtKRWYĤrce výbušných motorĤ, neboĢ je pĜivedl k takoYpPXVWDYXGRNRQDORVWLåHMHE\ORPRåQRRSUDYGXSUDNWLFN\Y\XåtW'QH ]tVNDOSDWHQW na motor pohánČQêVYtWLSO\QHPDMLåYURFH]Dþal stavČt vĤz s plynovým motorem. Plyn byl stlaþHQêYQiGUåFHXPtVWČné ve vozidle. V roce 1863 vykonal Lenoir s tímto vozidlem první jízdu z PaĜtåHGRMHMtKRSĜedmČstí Joinville le Pont a zpČt rychlostí 6 km·h-1. Celá traĢ mČĜila 18 km. S plynovými motory zaþíná také nČmecký vynálezce N. A. Otto, který spoleþnČVH]iPRå QêPLQåHQêUHP(/DQJHQHPYURFHY.ROtQČ]DORåLOSUYQtWRYiUQXQDPRWRU\QDVYČtČ, N. A. Otto & Cie, od roku 1869 Gasmotorenfabrik Deutz, dnešní DEUTZ AG. SpoleþnČ rozvíjeli koncepci þtyĜWDNWQtKRPRWRUXQDMHKRåSULQFLS2WWRSĜišel. Na paĜtåVNpVYČtové výstavČ v roce 1867 REU pĜedstavili svou verzi jednoválcového motoru poprvé veĜejnosti. Byl sice hluþnČjší a ménČ konkurenceschopný po stránce konstrukce i spolehlivosti, zato mČl ve srovnání s pĜHGFKR]tPLDåWĜetinovou spotĜebu plynu. Nakonec byl ocenČn Zlatou medailí výstavy. Od roku 1872 byl tento typ motoru sériovČ vyrábČn. Výkon se
Kďƌ͘ϭ͘ϳ൯Issac de Rivaz 1807
14
Kďƌ͘ϭ͘ϴ൯N. A. OƩo 1867
Historický vývoj >
pohyboval od þtvrtiny do 3 koĖských sil (dle velikosti motoru) pĜi 60 otáþkách za minutu. Zapalování bylo Ĝešeno pomocí plynového SODPtQNX RGNUêYDQpKR YH YKRGQê RNDPåLN šoupátkem. Za sériovou výrobu tohoto motoru byl zodpovČdný hlavní konstruktér Gottlieb Daimler (1834–1900). V té dobČ ve firmČ pĤsobil i Wilhelm Maybach. Otto jako obchodní Ĝeditel mČl s Daimlerem neustálé neshody YWHFKQLFNêFKRWi]NiFKFRåE\ORRGHVHWOHW pozdČji dĤvodem k DaimlerovČ i MaybachovČ RGFKRGXD]DORåHQtVDPRVWDWQpfirmy. V roce 1876 vyrobil Otto þtyĜtaktní motor se zvýšeným kompresním pomČrem a 25. kvČtna 1877 si jej nechal patentovat. Tento typ Kďƌ͘ϭ͘ϵ൯TƎíkolka K. Benz 1885 motoru se stal základem pro stavbu pozdČjších spalovacích motorĤ=iåHKRYêPRWRUWRKRWRSULQFLSXMHGRGQHVR]QDþován jako „OttĤv motor“. V roce 1884 Otto zdokonalil elektrické zapalování pro své motory, a tak znovu revoluþnČ Y\OHSãLOIXQJRYiQtWRKRWRW\SXPRWRUX'RWpGRE\E\O\PRWRU\Y]KOHGHPNSRXåtYiQtSO\QX a potĜebČ zapálení smČsi plamenem, stacionárními stroji. Otto zavedl nízkonapČĢové magneto. 'tN\WpWRLQRYDFLE\ORPRåQRSĜejít na spalování kapalných paliv, a tak se motory mohly stát mobilními. V roce 1882 mu Filosofická fakulta Univerzity ve Würzburgu udČlila þestný doktorát. ýtyĜdobý spalovací motor však nebyl ještČGRNRQDOê6iP2WWRVHVQDåLOY\QDOp]WPRWRU GYRXGREêFRåVHPXQHSRYHGOR'RVYp]iYČti trpce poznamenal: „A tak mi zĤstává pouze sláva, åHMVHPVHVWURMLOSUYQtPRWRUVNRPSUHVt³ Dvoudobý plynový spalovací motor konstruuje v roce 1879 K. Benz (1844–1929). Proslavil VHYãDNDåVYêPLDXWRPRELO\VHVSDORYDFtPLPRWRU\YODVWQtNRQVWUXNFH3UYQtWĜíkolové vozidlo REU vyjelo z Benzovy dílny na jaĜe roku 1885. Poprvé ujel BenzĤv vĤz 100 metrĤ, po nČkoOLNDWêGQHFKXMHOMLåWUDĢ dlouhou jeden kilometr a dosáhl rychlosti 11 km za hodinu. Teprve tĜetí model mu pĜinesl pronikavČjší úspČFK3DWHQWQDWRWRYR]LGORREGUåHOYOHGQX Vozidlo bylo pohánČno þtyĜdobým motorem (þtyĜGREêPRWRUE\OVWiOHOHSãtQHåGYRXGREê motor, který sám vynalezl) o výkonu 0,75 konČ pĜi 450 otáþkách za minutu. Tento motor mČOMLå ]DSDORYiQtHOHNWULFNRXMLVNURX,NG\åYSDWHQWQtPVSLVHMHXYHGHQÄYĤz na pohon plynem“, byl SRKRQQRXOiWNRXOLJURLQFRåMHYHOPLVWDUêQi]HYSUROHKNêEHQ]tQYWpGREČ odpad pĜi výrobČ petroleje. Benzínové páry se získávaly zahĜtYiQtPQiGUåN\VEHQ]tQHPYêIXNRYêPLSO\Q\DVPČãRYiQ\VHY]GXFKHPE\O\WDNåHY]GXFKQDViYDQêGRYiOFHPRWRUXE\OSURViYiQSĜHVQiGUåNX s benzínem. Chlazení válce motoru bylo zabezpeþeno odpaĜováním vody. K první delší jízdČ%HQ]RYDYR]LGODVHY]WDKXMH]QiPiKLVWRUND%HQ]RYXPDQåHONX%HUWKX ]ORELORåHMHMtPXåVHLSĜes úspČšnou konstrukci vozidla stále nemĤåH]EDYLWVYpRVWêFKDYRVWL a nechce vozidlo veĜejnČ pĜedvést. A tak se rozhodla vydat se svými syny Eugenem a Richardem jednoho srpnového dne roku 1888 brzy ráno bez vČGRPtVYpKRPXåHQDSUYQtÄGiONRYRXMt]GX³ v dČjinách automobilu. Celá trojice zamíĜila z Mannheimu s nČkolika oklikami pĜes Wenheim, Heidelberg, Wiesloch a Durlach do Pforzheimu k babiþce. VĤz bez koní dokázal to, o co jeho konstruktér usiloval. Cestou musela paní Berta þistit ucpaný karburátor jehlicí z klobouku a izoORYDWKROêHOHNWULFNêNDEHOSU\åRYêPSRGYD]NHP9HVWRXSiQtE\ORQXWQRYĤz tlaþLWSURWRåH výkon 1,5 konČ stále nedostaþoval. Rychle se opotĜebovávající špalíky brzd nČkolikrát potahovala
15
:\ Úvod >
novou kĤåtDYOpNiUQČ u Wieslochu musela doplnit zásobu ligroinu, jak byl tehdy nazýván benzín. Celkem ujela pĜes 120 kilometrĤ=PtVWDFtOHSRVODODPDQåHORYLWHOHJUDPåHMVRXYSRĜádku. Benz se rozþílil a dalším telegramem jí naĜtGLODE\PXRNDPåLWČ poštou poslala zpátky pohonné ĜetČ]\DE\WDNXåVYR]HPQHPRKODSRNUDþovat v jízdČ. Bertha to poslušnČ uþinila. Teprve po pČti dnech se Benz uklidnil a poslal jí zpČt náhradní ĜetČzy, a tak se mohla vrátit domĤ. Její výkon se stal mezníkem v dČjinách automobilové dopravy. Nevýhodou Ottových motorĤ byl malý výkon a vysoká hmotnost. Další z nČmeckých vynálezcĤ *RWWOLHE'DLPOHU ± VHVQDåLOR]YêãHQtYêNRQXPRWRUĤ zvýšením otáþek motoru. Poznal, åH]iNODGQtPRPH]HQtPMHQt]NRQDSČĢové elektrické zapalování. ěešení nalezl v zapalování pomocí åKDYtFtWUXELþN\äKDYtFtWUXELþka procházející stČnou hlavy válce byla zahĜívána zvenku malým plamínkem. V prĤbČhu komprese byla þerstvá smČs zatlaþena do trubiþN\DWDPVHRGåKDYpVWČny vznítila. Spolehlivost tohoto zapalování vedla ke zvýšení otáþHNPRWRUXDåQD PLQ-1. Roku 1885 motor zabudoval do stroje dĜevČné konstrukce REU , který byl defakto þtyĜkolový, ale dvČ malá stabilizaþní koleþka historie pomíjí a prohlašuje tento stroj za první motocykl. Motor byl umístČn vertikálnČ uprostĜed stroje. Zadní kolo bylo pohánČno Ĝemenicí pĜes pĜedlohový hĜídel a odtud ozubeným kolem. Zadní brzda byla ovládána otoþnou rukojetí na Ĝídítkách. 9êIXNRYêYHQWLOVHRYOiGDOPHFKDQLFN\NGHåWRYVWXSVPČsi do válce otevíralo sání pístu. Vzduchem chlazený motor Daimler mČOSRYUFKRYêNDUEXUiWRUD]DSDORYiQtUR]åKDYHQRXWUXELþkou. DaimlerĤv syn Paul ujel 10. listopadu 1885 9,5 km, a stal se tak prvním motocyklistou na svČtČ. Dalšího zvýšení otáþHN]iåHKRYêFKPRWRUĤE\ORGRVDåHQRYURFH SRPRFtEDWHULRYpKR RGWUKRYDFtKR]DSDORYiQtMHKRåY\QiOH]FHPMHIUDQFRX]VNêKUDEČ de Dion (1856–1946). Jeho pokusný jednoválcový motor dosahoval 3000 otáþek za minutu. Na zlepšení chodu motoru se v roce 1893 podílí i nČmec Wilhelm Maybach (1846–1929), vynálezem prvního karburátoru REU Y\XåtYDMtFtKRQDWYRUEXVPČsi paliva se vzduchem podtlaku, vytvoĜHQpKRY]~åHQpPPtVWČ sacího potrubí, odsávajícího kapalné palivo z odmČĜovací trysky, tedy principu novodobých karburátorĤ. Na území ýeské republiky byl prvním vyrobeným automobilem v roce 1897 Tatra Präsident REU . Podvozek vycházel z osvČdþeného kopĜivnického koþáru „Mylord“. Pod sedadlem v zadní þásti, v prostoru, který u koþárĤVORXåLOSUR]DYD]DGODE\OXPtVWČn dvouYiOFRYêOHåDWêPRWRU%HQ] REU o obsahu 2,714 l a výkonu pĜLEOLåQČ 5 koní pĜi 600 min-1 (vrtání i zdvih 120 mm). Motor mČl automatický sací ventil, výfukový ventil byl ovládán od vaþkového hĜídele. SmČs paliva a vzduchu byla vytváĜena v povrchovém odpaĜovacím karbuUiWRUXGRMHKRåRGSDĜovacích nádob, zahĜívaných výfukem, pĜLWpNDOEHQ]tQ]HVSiGRYpQiGUåH
Kďƌ͘ϭ͘ϭϬ൯Motocykl G. Daimler 1885
16
Kďƌ͘ϭ͘ϭϭ൯Maybachƽv karburátor 1893
Historický vývoj >
Kďƌ͘ϭ͘ϭϮ൯Tatra Präsident 1897
Kďƌ͘ϭ͘ϭϯ൯>ĞǎĂƚljŵŽƚŽƌĞŶnj
Zapalování tvoĜil vysokonapČĢový transformátor s pĜerušovaþem primárního okruhu a napájením z dynama (pozdČji bylo dynamo nahrazeno baterií). JiskĜištČ pro zapálení smČsi tvoĜily dva hroty z platinového drátu. Mazání motoru zabezpeþoval vícebodový kapací pĜístroj. Chlazení motoru bylo odpaĜovací s kondenzaþním chladiþem. SpotĜeba chladící vody byla asi desetkrát vČWãtQHå spotĜeba benzínu. PĜevodovka byla dvoustupĖová, Ĝemenová. PĜevodové stupnČ se Ĝadily naklápČním sloupku Ĝízení buć k sobČ, nebo od sebe. Zadní hnací náprava byla pohánČna dvČma nezávislými ĜetČzy z pĜedlohové hĜtGHOHNWHUiXåPČODGLIHUHQFLiO9R]LGORY\XåtYDORGYDEU]GRYpV\VWpP\±QRåQt pásovou pĜevodovou brzdu a ruþnČ ovládanou tĜecí brzdu pĤVREtFtQDSU\åRYpREORåHQtNRO PĜední kola se natáþela okolo svislých þepĤ, tento pohyb se pĜenášel ĜetČzem na pĜední nápravu. Ve dnech 21.–22. kvČtna roku 1898 uskuteþnil první vyrobený automobil propagaþní jízdu se þtyĜPLSDVDåpU\SRYODVWQtRVH].RSĜivnice do VídnČ na výstavu konanou k výroþí 50 let vlády Františka Josefa I. Trasu dlouhou 328 km absolvoval za 24,5 hodiny, z þHKRåE\ORKRGLQ\ þisté jízdy s prĤmČrnou rychlostí 22,62 km·h-1.
1.2.3ഩVznĢtový motor
5XGROI'LHVHO ± REGUåHO~QRUD QČmecký patent þíslo 67 207 s názvem „ZpĤsob práce a druh provedení spalovacího motoru“ REU . Diesel pĜHGSRNOiGDOåHMHKRPRWRU bude pracovat s úþLQQRVWtDåDVWODNHPRGGR03D7RWDNpSRSVDOYHVYpNQL]H z roku 1893 Teorie a konstrukce racionálního tepelného motoru. PozdČMLQHXYiåHQpKRSXEOLNDþního þinu litoval a ovČĜLOVLåHMHSRWĜeba nejdĜíve usilovnČSUDFRYDWDDåSRWpSViWþlánky. První prototyp ze srpna 1893 pohánČl uhelný prach. V druhém pololetí roku 1896 byl postaven druhý pokusný motor s vodním chlazením a vstĜikováním benzínu. Po krátké dobČ experimentĤ byl benzín nahrazen þištČQêP ODPSRYêP SHWUROHMHPVQtPåPRWRUSUDFRYDOSRGVWDWQČ klidnČji. Zatímco v laboratoĜi pracoval ještČSUYQtPRWRU'LHVHOMLåSUDFRYDOQDGDOãtPSURWRW\SXV~NROHP VQtåLWVSRWĜebu paliva. TĜetí prototyp REU byl hotový v prosinci 1896 a odzkoušený v roce 1897. Tento motor MLåSOQLOYãHFKQ\SRåDGDYN\Y]QLNOWDNNODVLFNêY]QČtový þtyĜdobý motor. Rok 1897 je právem SRYDåRYiQ]DURNY]QLNXY]QČtového motoru. Motor mČl výkon 14,7 kW pĜi otáþkách 170 min-1. Motor prokázal vysokou ekonomiþnost (celková úþLQQRVWE\OD DOHSUR]QDþné rozmČU\KPRWQRVWDVORåLWRVWY\VRNRWODNpKRNRP
17
:\ Úvod >
Kďƌ͘ϭ͘ϭϰ൯Patent 67204
Kďƌ͘ϭ͘ϭϱ൯R. Diesel 1897
presoru, který u prvních Dieselových motorĤ zabezpeþoval dopravu paliva do válce v proudu stlaþHQpKRY]GXFKXE\O\W\WRPRWRU\SRXåtYiQ\MDNRPRWRU\VWDFLRQiUQtQHERPRWRU\ORGQt Teprve náhrada kompresoru vstĜikovacím þHUSDGOHPXPRåQLOD]PHQãHQtUR]PČrĤDVQtåHQt FHONRYpKPRWQRVWLPRWRUXWDNDE\E\OSRXåLWHOQêLYHYR]LGOH9URFH -DPHV.HFKQLĜeditel anglické továrny Vickers, podává patent na hydraulické vstĜikování vznČtových motorĤ. S hydraulickým vstĜikováním pĜichází i Robert Bosch (1861–1942), který s ním zaþíná experimentovat YURFH 9OHWHFK Då MLåE\O\NGLVSR]LFLSOQČ funkþní prototypy. V bĜeznu roku 1927 zaþíná sériová výroba tČchto vstĜikovacích þerpadel, která pĜináší další prĤlom v rozmachu vznČtových motorĤ.
1.3ഩZákladní rozdĢlení spalovacích motorƽ Podle zpĤsobu pĜemČQ\WHSHOQpHQHUJLHYPHFKDQLFNRXSUiFLMHPRåQRVSDORYDFtPRWRU\ rozdČlit na tĜi druhy:
» Pístové spalovací motory U tČchto motorĤ se energie pĜenáší na píst klikového nebo obdobného mechanizmu. Pístovými spalovacími motory se budeme zabývat podrobnČji, jejich rozdČlení bude provedeno v následující NDSLWROH.
18
Základní rozdČlení spalovacích motorĤ >
» Turbínové spalovací motory U nich se získává mechanická energie z dynamické energie spalin. Spalování probíhá ve zvláštní spalovací komoĜe, do které se dopravuje potĜebný vzduch, zpravidla rotaþním kompresorem pohánČným turbínou. Kapalné palivo se do spalovací komory vstĜikuje tryskami. Spalování probíhá plynule a nepĜerušovanČ. Na REU je znázornČna spalovací turbína s oznaþením základních þástí.
» Proudové spalovací motory U proudových motorĤVHY\XåtYiUHDNþní síly vytékajících spalin, které proudí vysokou rychlostí z výstupní trysky motoru. V pĜední þásti motoru se nachází vstupní ústrojí, do kterého vstupuje vzduch, ten je dále nasáván kompresorem, který vzduch stlaþuje, ten se tím zahĜívá a následnČ putuje do spalovací komory. Zde se do vzduchu vstĜLNXMHSDOLYR=DåHKQXWtPVPČsi se uvolní tepelná energie a horké plyny, vycházející ze spalovací komory, roztáþejí turbínu v zadní þásti motoru, která pĜes hĜídel vedoucí podélnou osou motoru pohání kompresor. Za turbínou je ve výstupní trysce vysoký tlak a tepelná energie se mČní na kinetickou, tím vzniká tah motoru. Schéma proudového motoru je znázornČno na REU.
Kďƌ͘ϭ͘ϭϲ൯Spalovací turbína (1-vstup vzduchu, 2-kompresní sekce, 3-spalovací prostor, 4-turbínová sekce, 5-výfuková sekce, 6-výfukový difuzor). Spalovací turbíny budou podrobnĢji popsány v pƎipravované publikaci Speciální spalovací motory a vozidla.
Kďƌ͘ϭ͘ϭϳ൯Schéma proudového motoru
Podle zpĤsobu pĜívodu tepelné energie je PRåQR VSDORYDFt PRWRU\ UR]GČlit na dva druhy:
» Motory s vnĢjším spalováním Spalovací proces probíhá mimo pracovní válec. Médiem pro pĜenos energie je vodní pára, vzduch a nČkteré plyny, napĜ. helium. Mezi nejznámČjšími motory s vnČjším spalováním patĜtSDUQtPRWRUNWHUêE\OMLåYêãHþásteþnČ Kďƌ͘ϭ͘ϭϴ൯Princip ēinnosƟ SƟrlingova motoru popsán a StirlingĤv motor. StirlingĤYPRWRUPiGYDSUDFRYQtSURVWRU\PH]LQLPLåPĤåHYROQČ proudit plyn (je v nich prakticky stejný tlak). Jeden z prostorĤ je studený, druhý horký. Toho je docíleno buć pĜímým ohĜíváním a chlazením komor (viz pracovní cyklus), nebo, a to þastČji, vnČjším ohĜívaþem a chladiþem. Mezi ohĜívaþem a chladiþem je obvykle zaĜazen ještČ regenerátor, akumulující teplo plynu procházejícího z ohĜívaþe do chladiþe, nebo naopak. Princip þinnosti je znázornČn na REU.
19
:\ Úvod >
PodrobnČjší popis þinnosti Stirlingova motoru bude uveden v pĜipravované publikaci s názvem Speciální spalovací motory a vozidla. 2EDStVW\VHSRK\EXMtVSROHþnČ, expandující zahĜátý plyn v horkém prostoru koná práci. ěídící píst zaþíná vytlaþovat plyn z horkého prostoru do studeného. Celkový objem se nemČní, není tedy konána práce. 3UDFRYQtStVW]Dþíná stlaþovat plyn ve studeném prostoru. Tlak ochlazením klesl, proto je Y\NRQiYDQiSUiFHPHQãtQHåSĜi expanzi. 6WODþený studený plyn proniká do horkého prostoru, aby tam po zahĜátí zaþal expandovat.
» Motory s vnitƎním spalováním Spalovací proces probíhá uvnitĜ pracovního válce. Pracovní látkou v tČchto motorech jsou pĜímo produkty spalování (pístový spalovací motor a spalovací turbína).
1.4ഩRozdĢlení pístových spalovacích motorƽ 3RGOHVNXSHQVWYtSRXåLWpKRSDOLYDO]HPRWRU\UR]GČlit na:
» Plynové motory Jako palivo je pĜHYiåQČSRXåLWSURSDQEXWDQ QHMþastČji ve zkapalnČné formČ LPG – Liquefied petroleum gas), zemní plyn (nejþastČji ve stlaþené formČ CNG – compressed natural gas, pĜípadnČ ve zkapalnČné formČ LNG – Liquefied Natural Gas), dále pak kychtový plyn, generátorový plyn, kalový plyn a bioplyn.
» Motory na kapalná paliva:
URSQiOHKNRRGSDĜitelná paliva (benzín, petrolej), URSQiWČåNRRGSDĜitelná paliva (nafta, mazut), NDSDOQiSDOLYDQHURSQpKRSĤvodu (methanol, ethanol, methylester Ĝepkového oleje), VPČsná paliva (lihobenzinová paliva napĜ. E85, nafta + methylester Ĝepkového oleje napĜ. SMN30).
» Vícepalivové motory Provoz vČWãLQRXQDSO\QQiSDOLYDVPRåQRVWt]iPČny s palivem kapalným (propan-butan + benzín, zemní plyn + benzín, zemní plyn + nafta, bioplyn + benzín).
» Motory na tuhá paliva U tČchto motorĤ je do ústrojí pro pĜípravu smČsi pĜivádČno palivo v tuhém práškovitém stavu, napĜ. uhelný prach. Podle zpĤsobu dopravy þerstvé náplnČ do válce motoru lze pístové spalovací motory rozdČlit na:
» Motory s pƎirozeným sáním
Motory þtyĜdobé nasávají þerstvou náplĖ (vzduch, smČs paliva se vzduchem) do válce motoru podtlakem, který vzniká pohybem pístu ve válci.
20
RozdČlení pístových spalovacích motorĤ >
» Motory s vyplachováním
0RWRU\GYRXGREpXQLFKåMHNGRSUDYČ þerstvé náplnČGRYiOFHPRWRUXY\XåtYiQSĜetlak vyvolaný dmychadlem nebo spodní kompresí u malých motorĤ, tj. stlaþením vzduchu nebo smČsi paliva se vzduchem pístem motoru v klikové skĜíni motoru pĜi jeho pohybu do dolní úvrati. PĜiþHPå vstupující þerstvá náplĖ vyplachuje vnitĜní objem válce od zbylých spalin. Hodnota pĜetlaku je malá, pĜLEOLåQČDåN3D
» Motory pƎeplŸované
ýtyĜGREpLGYRXGREpPRWRU\XQLFKåMHNGRSUDYČ þerstvé náplnČGRYiOFHSRXåLWRGP\FKDGOR vyvolávající pĜHWODNDå03D Podle poþtu dob pracovního cyklu lze motory rozdČlit na:
» Motory ētyƎdobé
Na REU jsou znázornČny þtyĜi pracovní doby þtyĜdobého motoru. První doba je nazývána sání. Píst se pohybuje z horní úvratČ do dolní a pĜi otevĜeném sacím ventilu je nad píst nasávána výbušná smČVX]iåHKRYêFKPRWRUĤ, respektive þistý vzduch u vznČtových motorĤ (þistý vzduch MHGRYiOFHQDViYiQWDNpX]iåHKRYêFKPRWRUĤ s pĜímým vstĜikem paliva). V druhé dobČ se píst pohybuje od dolní úvrati k horní, oba ventily jsou uzavĜené. Tímto pohybem je smČs paliva se vzduchem, respektive vzduch, stlaþován. PĜHGKRUQt~YUDWtGRMGHN]iåHKXVPČsi, respektive ke vstĜiku paliva, nastává hoĜení smČsi a píst se pohybuje od horní úvrati do dolní. V této tĜetí dobČ StVWNRQiXåLWHþnou práci. Po tĜetí dobČ následuje výfuk. Píst se pohybuje od dolní úvrati k horní a pĜi otevĜeném výfukovém ventilu jsou z válce vytlaþovány zplodiny hoĜení. Po této dobČ následuje doba první a celý cyklus se opakuje.
» Motory dvoudobé
Na REU je znázornČna þinnost dvoudobého motoru. Píst je v dolní úvrati a jeho horní hrana odkrývá pĜepouštČcí kanál, kterým vstupuje pĜedbČåQČ stlaþená smČs paliva a vzduchu, respektive vzduch, z klikové skĜínČ do prostoru nad píst. Dalším pohybem pístu z dolní úvrati do horní se zakryje pĜepouštČcí a výfukový kanál a smČs, respektive vzduch, je ve válci stlaþován. PĜi tomto pohybu vzniká v klikové skĜíni podtlak, po odkrytí sacího kanálu dolní hranou pístu je do prostoru klikové skĜínČ nasávána smČs, respektive vzduch. PĜHGKRUQt~YUDWtGRMGHN]iåHKXVPČsi jiskrou, respektive ke vstĜiku a vznícení paliva, vlivem hoĜení narĤstá ve válci tlak, píst je tlaþen k dolní úvrati. PĜi tomto pohybu nejdĜíve spodní hrana pístu zakrývá sací kanál, þtPåGRFKi]tNHVWODþování smČsi, respektive vzduchu, v klikové skĜíni. Dalším pohybem horní hrana pístu odkryje výfukový
Kďƌ͘ϭ͘ϭϵ൯innost ētyƎdobého motoru
Kďƌ͘ϭ͘ϮϬ൯innost dvoudobého motoru
21
