Ing. Jan Hromádko, Ph.D., Ing. Ji í Hromádko, Ph.D., Ing. Vladimír Hönig, Ph.D. AMRSC, Ing. Petr Miler, Ph.D. Spalovací motory Komplexní p ehled problematiky pro všechny typy technických automobilních škol Vydala Grada Publishing, a.s. U Pr honu 22, Praha 7 obchod@grada.cz, www.grada.cz tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400 jako svou 4274. publikaci Odpov dná redaktorka Ing. Šárka N me ková Grafická úprava a sazba Antonín Plicka Po et stran 296 První vydání, Praha 2011 Vytiskly Tiskárny Havlí k v Brod, a. s. Recenzovali: doc. RNDr. Antonín Tuzar, CSc. Ing. Pavel Št rba Grada Publishing, a.s., 2011 Cover Design Grada Publishing, a.s., 2011 Názvy produkt, fi. ISBN 978-80-247-3475-0 (tišt ná verze) ISBN 978-80-247-7478-7 (elektronická verze ve formátu PDF) Grada Publishing, a.s. 2012
Obsah P edmluva... 9 1. Úvod... 11 1.1 Definice spalovacího motoru... 11 1.2 Historický vývoj... 11... 11... 14... 17 1.3 Základní rozd lení spalovacích motor... 18 1.4 Rozd lení pístových spalovacích motor... 20 1.5 Porovnání pístových spalovacích motor s jinými druhy motor... 24... 24... 25 2. Paliva pro pístové spalovací motory... 27 2.1 Fosilní uhlovodíková paliva... 27... 28... 32 2.2 Paliva získávaná zpracováním biomasy... 33... 34... 35... 37 2.3 Vodík... 37 2.4 Spalování uhlovodíkových paliv a základy termochemie paliv... 38... 39... 40 2.4.3 Sou... 41... 42... 43... 43 2.4.7 Skute... 44 3. Pracovní ob hy pístových spalovacích motor a jejich diagramy... 45 3.1 Charakteristika pracovních ob h... 45... 45... 46 3.1.3 Skute... 46 3.2 Diagramy pracovních ob h... 46 3.3 Diagramy ideálních pracovních ob h... 47... 47... 51 5
:\ Obsah > 3.4 Teoretické ob hy nep epl ovaných motor... 53... 54... 60 3.4.3 Skute... 61 4. Tepelná bilance a ú innost spalovacího motoru... 63 4.1 Tepelná bilance motoru... 63 4.2 Ú innosti spalovacího motoru... 64... 64... 66 4.2.3 Stupe... 69... 69... 70... 71... 71 5. Kinematika a dynamika klikového ústrojí... 75 5.1 Kinematika klikového ústrojí... 75... 75... 76... 77 5.2 Dynamika klikového ústrojí... 77... 77... 78... 80 5.3 Nerovnom rnost chodu motoru... 81... 84 6. Základy konstrukce pístových spalovacích motor... 89 6.1 Pístní skupina... 89... 89... 90 ep... 92 6.2 Kliková skupina... 92... 93... 95 6.3 Kliková sk í a blok válc... 98 í... 99 í ty... 99 6.4 Hlava válc... 100... 101 ty... 101 6.5 Rozvodové mechanizmy... 103... 103 ty... 103 6
Obsah >... 107 7.1 Karburátory... 107... 108... 108... 109... 110... 113 7.2 Vst ikování paliva... 113 7.2.1 Nep... 115 7.2.2 P... 137 8. Palivová ústrojí vzn tových motor... 149 8.1 Tvorba sm si paliva se vzduchem... 149... 150 8.2 Palivová soustava... 151 8.3 Systémy vst ikování paliva... 152 8.3.1... 153 8.3.2 Rota... 158... 163... 166... 166 9. Emise výfukových plyn spalovacích motor... 177 9.1 Popis výfukových plyn... 178 9.2 Mechanizmus vzniku škodlivin... 179 9.3 Opat... 182 9.3.1 Opat ed motorem... 182 9.3.2 Opat... 183 9.3.3 Opat... 185 9.4 Opat tových motor... 188 9.4.1 Opat ed motorem... 188 9.4.2 Opat... 188 9.4.3 Opat... 190 9.5 M ení produkce emisí... 192... 193... 197... 201... 203 10. Charakteristiky, regulace a m ení spalovacích motor... 209 10.1 Charakteristiky spalovacích motor... 209 10.1.1 Otá... 209 10.1.2 Zat... 211... 212 10.2 Regulace spalovacích motor... 213 10.3 M ení spalovacích motor... 214 7
:\ Obsah > 10.3.1 M... 214 10.3.2 M... 220 11. Zapalování... 225 11.1 Konven ní cívkové zapalování... 226... 228 11.2 Tranzistorové zapalování... 232... 232 em... 235 em... 237 11.3 Elektronické zapalování... 239 11.4 Pln elektronické zapalování... 243 12. Elektrická p íslušenství spalovacích motor... 247 12.1 Olov ný akumulátor... 247... 248 12.2 Alternátor... 251... 252... 252... 254 12.3 Regulátor nap tí... 255... 255 tí... 256 12.4 Spoušt... 259 e... 259... 262 13. Chladicí a mazací soustavy spalovacích motor... 267 13.1 Chladicí soustava spalovacích motor... 267... 267... 269 13.2 Mazací soustava spalovacích motor... 273... 275... 276... 277 14. P epl ování spalovacích motor... 283 14.1 Zp soby p epl ování spalovacích motor... 283 14.1.1 P... 284... 285... 286 14.1.4 P... 287 14.2 Chlazení stla eného vzduchu... 288 14.3 Kombinace mechanického dmychadla s turbodmychadlem... 290 Seznam zkratek... 291... 295 8
» P edmluva ena všem vysokoškolským student m technických obor se zam ením na automobilovou techniku, student m st edních a vyšších odborných škol se stejným zam ením a dále široké odborné ve ejnosti zajímající se problematikou spalovacích motor. Publikace jasn a srozumiteln podává ucelený p ehled problematiky z oboru pístových spalovacích motor. Kniha vychází z rozsáhlých publikací soust ed ných na Kated e vozidel a pozemní dopravy Technické fakulty eské zem d lské univerzity v Praze, kde autor vyu uje p edm ty Spalovací motory, Automobilové motory a Speciální spalovací motory. Podstatný zdroj informací také tvo í materiály získané od významných firem p sobících v oboru spalovacích motor. Publikace seznamuje tená e s historickým vývojem a základním rozd lením spalovacích motor. Hlubší rozbor je v nován teorii pístových spalovacích motor. Rozsáhlá ást je zam ena tových spalovacích motor. Literatura dále seznamuje tená e s ekologickými aspekty provozu spalovacích motor. Záv re né kapitoly jsou v novány elektrickému p íslušenství spalovacích motor, chladícím a mazacím soustavám a p epl ování spalovacích motor. Záv rem by autor rád pod koval firm Bosch za poskytnuté technické p íru ky, které se staly podkladem pro kapitoly o palivových soustavách a zapalování spalovacích motor. Auto i 9
1.Úvod 1.1 De nice spalovacího motoru vhodného plynného média ji p vána bu jako energie potenciální (tlak spalin) u pístových spalovacích motor, nebo energie kinetická (rychlost proudu spalin) u spalovacích turbín. Na je znázorn n obecný postup chemická energie tepelná energie vnitřní mechanická energie vnější mechanická energie nedokonalé spalování odvod tepla v důsledku chlazení, nedokonalá tepelná izolace mechanické ztráty nutný odvod tepla pro uzavření tepelného oběhu mechanická energie odváděná s pracovní látkou Schéma p em ny energie ve spalovacím motoru 1.2 Historický vývoj 1.2.1 Parní stroj Za autora prvního funk ního 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 chyb ly finance. To se zm nilo v roce 1764, kdy se mu poda ilo pro sv j projekt mechanického kon získat ministra války, markýze de Choiseul. Ten Cugnota pov il zhotovením parního traktoru pro d lost electvo. V roce 1769 p edvedl Cugnot sv j vynález v Pa V z dosahoval rychlosti 4,5 km h -1 a jel 12 minut. Pak bylo pot eba naplnit kotel, rozd lat na zemi ohe a po í pára na dalších 12 minut jízdy. Pohán no bylo p ední kolo na principu rohatky a západky (p i pohybu dol jedna pístní ty zabrala za široké ozuby kovového kotou e, zp t se pohybovala voln Cugnot v d lost elecký v z 11
:\ Úvod > pracoval druhý píst. Ministr války byl tímto strojem nadšen a pov il Cugnota stavbou v tšího vozidla. Na p elomu let 1770 71 byl nový v z hotov. P titunový stroj nep ekro il rychlost 4 km h -1 lávat ohe z m l vlastní ohništ. P i p edvád ní došlo k poruše ízení a v z narazil do zdi. Ze byla rozmetána na kostky a stroj z stal nepoškozen, d il jako dokonalý vále ný prost edek. Pokusy talentovaného es tento úsp Princip rohatkového pohonu ily ministr války upadl v nemilost u dvora a Cugnot p išel o finan ní podporu. Cugnat v d lost elecký v z je dodnes vystaven v budov pa ní a tovy práce spadají do období, kdy James Watt (1736 1819) v roce 1769 dostal patent na parní Ozna ení vynálezce parního stroje právem pat í Watovi, nejen pro patent, který získal, ale obzvlášt pro jeho zásluhy o rozší a jeho další zdokonalování. Jeho nejznám jší zdokonalení spo ívalo v zavedení dvoj inného parního stroje, kde pomocí šoupátka byla tlaková pára st ídav p ivád na p aby píst vyvíjel tah, i tlak na ojnici p i pohybu ob ma sm ry. Stroj se tak choval jako jedno inný Wa ova parní transmise (1787) 12
Historický vývoj > Wa v odst edivý regulátor se znázorn ním p sobících sil Škoda Sen nel 1924 1935 stroj o dvojnásobném po tu válc. Proti jedno- innému stroji bylo sice t eba zajistit ut sn ní pístové ty jšího šoupátka, ale za to byl získán dvojnásobný výkon na stejný objem válce a pravideln jší chod. Další zlepšení spo ívalo ve vynálezu odst edivého regulátoru, který se pou- ek parního stroje. Byl zaveden v roce 1782 Jamesem Wattem. Skládal - ky m ly být regulovány. ela, tím v tší byla vlivem odst edivé síly jejich výchylka od svislé osy rotace. Uvedené vychýlení bylo p evedeno na svislý pohyb nad jejich ukotvením, který byl dále pákou a táhlem p eveden k ventilu p ivád jícímu páru ke stroji. Byla tak realizována mechanická záporná zp tná vazba, která dovolovala p sobením pom rn 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 úsp šných pokusech s modely a aplikací na nepohyblivých strojích v dolech zkonstruoval v roce 1801 první parní stroj, schopný samostatného pohybu. Pojmenoval ho The Puffing Devil (Bafající ábel) a úsp šn 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 vod, tak po souši. Toto vozidlo bylo první samohybné vozidlo v USA. edvedl první parou pohán ný automobil na našem území. P i opakovaném p edvád ní v roce 1817, kdy ukazoval i parník vlastní j v z a zanev noval konstrukci erpadel a pozd ji i vagón pro kon sp esných hodin, sestrojených v roce 1812 pro hv V roce 1815 za íná George Stephenson konat pokusné jízdy s první lokomotivou a v roce 1830 otev ní doprava se rozší ila natolik, konkurenci silni ní dopravy. Parní vozy se pozd ji objevují v nákladní doprav. Naše Škodovka vyráb la p ed druhou sv tovou válkou parní v z zna ky Sentinel, který v komunální doprav hl. m v padesátých letech minulého století. Bez zajímavosti není ani skute -1 p ekonal v roce 1906 jako první parní v z vyrobený v Americe bratry Stanleyovými. 13
:\ Úvod > 1.2.2 O první patent na motor pohán lippe Lebon (1769 1804), který experimentoval s plynem získávaným koksováním d íví. Není vozidlo pohán né výbušným motorem. V z dokonce postavil a ve ejn zkoušel. Jeho motor m l válec, v n s svítiplynu a vzduchu. Píst, který byl výbuchem vytla en vzh ru, byl pak svojí váhou a atmosférickým tlakem vzduchu tla en dol, p i ozubeným h betem pohán l soukolí, z n enášel na kola vozu. Po ud lení patentu však v dalším vývoji nepokra oval, a tak se jeho práce stala pouze historickou epizodou. Opravdového úsp vodu Jean Joseph Etienne Lenoir rce výbušných motor, nebo je p ivedl k tako- na motor pohán al stav t v z s plynovým motorem. Plyn byl stla né ve vozidle. V roce 1863 vykonal Lenoir s tímto vozidlem první jízdu z Pa edm stí Joinville le Pont a zp t rychlostí 6 km h -1. Celá tra m ila 18 km. S plynovými motory za íná také n mecký vynálezce N. A. Otto, který spole n t, N. A. Otto & Cie, od roku 1869 Gasmotorenfabrik Deutz, dnešní DEUTZ AG. Spole n rozvíjeli koncepci ty išel. Na pa tové výstav v roce 1867 p edstavili svou verzi jednoválcového motoru poprvé ve ejnosti. Byl sice hlu n jší a mén konkurenceschopný po stránce konstrukce i spolehlivosti, zato m l ve srovnání s p etinovou spot ebu plynu. Nakonec byl ocen n Zlatou medailí výstavy. Od roku 1872 byl tento typ motoru sériov vyráb n. Výkon se Issac de Rivaz 1807 N. A. O o 1867 14
Historický vývoj > pohyboval od tvrtiny do 3 ko ských sil (dle velikosti motoru) p i 60 otá kách za minutu. Zapalování bylo ešeno pomocí plynového šoupátkem. Za sériovou výrobu tohoto motoru byl zodpov dný hlavní konstruktér Gottlieb Daimler (1834 1900). V té dob ve firm p sobil i Wilhelm Maybach. Otto jako obchodní editel m l s Daimlerem neustálé neshody pozd ji d vodem k Daimlerov i Maybachov firmy. V roce 1876 vyrobil Otto ty taktní motor se zvýšeným kompresním pom rem a 25. kv tna 1877 si jej nechal patentovat. Tento typ T íkolka K. Benz 1885 motoru se stal základem pro stavbu pozd jších spalovacích motor ován jako Ott v motor. V roce 1884 Otto zdokonalil elektrické zapalování pro své motory, a tak znovu revolu n a pot eb zapálení sm si plamenem, stacionárními stroji. Otto zavedl nízkonap ové magneto. ejít na spalování kapalných paliv, a tak se motory mohly stát mobilními. V roce 1882 mu Filosofická fakulta Univerzity ve Würzburgu ud lila estný doktorát. ty dobý spalovací motor však nebyl ješt ti trpce poznamenal: A tak mi z stává pouze sláva, Dvoudobý plynový spalovací motor konstruuje v roce 1879 K. Benz (1844 1929). Proslavil íkolové vozidlo vyjelo z Benzovy dílny na ja e roku 1885. Poprvé ujel Benz v v z 100 metr, po n ko- dlouhou jeden kilometr a dosáhl rychlosti 11 km za hodinu. Teprve t etí model mu p inesl pronikav jší úsp Vozidlo bylo pohán no ty dobým motorem ( ty motor, který sám vynalezl) o výkonu 0,75 kon p i 450 otá kách za minutu. Tento motor m z na pohon plynem, byl odpad p i výrob petroleje. Benzínové páry se získávaly zah - s benzínem. Chlazení válce motoru bylo zabezpe eno odpa ováním vody. K první delší jízd es úsp šnou konstrukci vozidla stále nem a nechce vozidlo ve ejn p edvést. A tak se rozhodla vydat se svými syny Eugenem a Richardem jednoho srpnového dne roku 1888 brzy ráno bez v v d jinách automobilu. Celá trojice zamí ila z Mannheimu s n kolika oklikami p es Wenheim, Heidelberg, Wiesloch a Durlach do Pforzheimu k babi ce. V z bez koní dokázal to, o co jeho konstruktér usiloval. Cestou musela paní Berta istit ucpaný karburátor jehlicí z klobouku a izo- z tla výkon 1,5 kon stále nedosta oval. Rychle se opot ebovávající špalíky brzd n kolikrát potahovala 15
:\ Úvod > novou k u Wieslochu musela doplnit zásobu ligroinu, jak byl tehdy nazýván benzín. Celkem ujela p es 120 kilometr ádku. Benz se roz ílil a dalším telegramem jí na poštou poslala zpátky pohonné et ovat v jízd. Bertha to poslušn u inila. Teprve po p ti dnech se Benz uklidnil a poslal jí zp t náhradní et zy, a tak se mohla vrátit dom. Její výkon se stal mezníkem v d jinách automobilové dopravy. Nevýhodou Ottových motor byl malý výkon a vysoká hmotnost. Další z n meckých vynálezc zvýšením otá ek motoru. Poznal, ové elektrické zapalování. ešení nalezl v zapalování pomocí ka procházející st nou hlavy válce byla zah ívána zvenku malým plamínkem. V pr b hu komprese byla erstvá sm s zatla ena do trubi ny vznítila. Spolehlivost tohoto zapalování vedla ke zvýšení otá -1. Roku 1885 motor zabudoval do stroje d ev né konstrukce, který byl defakto ty kolový, ale dv malá stabiliza ní kole ka historie pomíjí a prohlašuje tento stroj za první motocykl. Motor byl umíst n vertikáln uprost ed stroje. Zadní kolo bylo pohán no emenicí p es p edlohový h ídel a odtud ozubeným kolem. Zadní brzda byla ovládána oto nou rukojetí na ídítkách. si do válce otevíralo sání pístu. Vzduchem chlazený motor Daimler m kou. Daimler v syn Paul ujel 10. listopadu 1885 9,5 km, a stal se tak prvním motocyklistou na sv t. Dalšího zvýšení otá de Dion (1856 1946). Jeho pokusný jednoválcový motor dosahoval 3000 otá ek za minutu. Na zlepšení chodu motoru se v roce 1893 podílí i n mec Wilhelm Maybach (1846 1929), vynálezem prvního karburátoru si paliva se vzduchem podtlaku, vytvo sacího potrubí, odsávajícího kapalné palivo z odm ovací trysky, tedy principu novodobých karburátor. Na území eské republiky byl prvním vyrobeným automobilem v roce 1897 Tatra Präsident. Podvozek vycházel z osv d eného kop ivnického ko áru Mylord. Pod sedadlem v zadní ásti, v prostoru, který u ko ár n dvou- o obsahu 2,714 l a výkonu p 5 koní p i 600 min -1 (vrtání i zdvih 120 mm). Motor m l automatický sací ventil, výfukový ventil byl ovládán od va kového h ídele. Sm s paliva a vzduchu byla vytvá ena v povrchovém odpa ovacím karbu- ovacích nádob, zah ívaných výfukem, p Motocykl G. Daimler 1885 Maybach v karburátor 1893 16
Historický vývoj > Tatra Präsident 1897 Zapalování tvo il vysokonap ový transformátor s p erušova em primárního okruhu a napájením z dynama (pozd ji bylo dynamo nahrazeno baterií). Jisk išt pro zapálení sm si tvo ily dva hroty z platinového drátu. Mazání motoru zabezpe oval vícebodový kapací p ístroj. Chlazení motoru bylo odpa ovací s kondenza ním chladi em. Spot eba chladící vody byla asi desetkrát v spot eba benzínu. P evodovka byla dvoustup ová, emenová. P evodové stupn se adily nakláp ním sloupku ízení bu k sob, nebo od sebe. Zadní hnací náprava byla pohán na dv ma nezávislými et zy z p edlohové h pásovou p evodovou brzdu a ru n ovládanou t ecí brzdu p P ední kola se natá ela okolo svislých ep, tento pohyb se p enášel et zem na p ední nápravu. Ve dnech 21. 22. kv tna roku 1898 uskute nil první vyrobený automobil propaga ní jízdu se ty ivnice do Vídn na výstavu konanou k výro í 50 let vlády Františka Josefa I. Trasu dlouhou 328 km absolvoval za 24,5 hodiny, z isté jízdy s pr m rnou rychlostí 22,62 km h -1. 1.2.3 Vzn tový motor mecký patent íslo 67 207 s názvem Zp sob práce a druh provedení spalovacího motoru. Diesel p bude pracovat s ú z roku 1893 Teorie a konstrukce racionálního tepelného motoru. Pozd ního inu litoval a ov eba nejd íve usilovn lánky. První prototyp ze srpna 1893 pohán l uhelný prach. V druhém pololetí roku 1896 byl postaven druhý pokusný motor s vodním chlazením a vst ikováním benzínu. Po krátké dob experiment byl benzín nahrazen išt klidn ji. Zatímco v laborato i pracoval ješt ebu paliva. T etí prototyp byl hotový v prosinci 1896 a odzkoušený v roce 1897. Tento motor tový ty dobý motor. Rok 1897 je právem tového motoru. Motor m l výkon 14,7 kw p i otá kách 170 min -1. Motor prokázal vysokou ekonomi nost (celková ú né rozm 17
:\ Úvod > Patent 67204 R. Diesel 1897 presoru, který u prvních Dieselových motor zabezpe oval dopravu paliva do válce v proudu stla Teprve náhrada kompresoru vst ikovacím r editel anglické továrny Vickers, podává patent na hydraulické vst ikování vzn tových motor. S hydraulickým vst ikováním p ichází i Robert Bosch (1861 1942), který s ním za íná experimentovat funk ní prototypy. V b eznu roku 1927 za íná sériová výroba t chto vst ikovacích erpadel, která p ináší další pr lom v rozmachu vzn tových motor. 1.3 Základní rozd lení spalovacích motor Podle zp sobu p em rozd lit na t i druhy:» Pístové spalovací motory U t chto motor se energie p enáší na píst klikového nebo obdobného mechanizmu. Pístovými spalovacími motory se budeme zabývat podrobn ji, jejich rozd lení bude provedeno v následující. 18
Základní rozd lení spalovacích motor >» Turbínové spalovací motory U nich se získává mechanická energie z dynamické energie spalin. Spalování probíhá ve zvláštní spalovací komo e, do které se dopravuje pot ebný vzduch, zpravidla rota ním kompresorem pohán ným turbínou. Kapalné palivo se do spalovací komory vst ikuje tryskami. Spalování probíhá plynule a nep erušovan. Na je znázorn na spalovací turbína s ozna ením základních ástí.» Proudové spalovací motory U proudových motor ní síly vytékajících spalin, které proudí vysokou rychlostí z výstupní trysky motoru. V p ední ásti motoru se nachází vstupní ústrojí, do kterého vstupuje vzduch, ten je dále nasáván kompresorem, který vzduch stla uje, ten se tím zah ívá a následn putuje do spalovací komory. Zde se do vzduchu vst si se uvolní tepelná energie a horké plyny, vycházející ze spalovací komory, roztá ejí turbínu v zadní ásti motoru, která p es h ídel vedoucí podélnou osou motoru pohání kompresor. Za turbínou je ve výstupní trysce vysoký tlak a tepelná energie se m ní na kinetickou, tím vzniká tah motoru. Schéma proudového motoru je znázorn no na. Spalovací turbína (1-vstup vzduchu, 2-kompresní sekce, 3-spalovací prostor, 4-turbínová sekce, 5-výfuková sekce, 6-výfukový difuzor). Spalovací turbíny budou podrobn ji popsány v p ipravované publikaci Speciální spalovací motory a vozidla. Schéma proudového motoru Podle zp sobu p ívodu tepelné energie je lit na dva druhy:» Motory s vn jším spalováním Spalovací proces probíhá mimo pracovní válec. Médiem pro p enos energie je vodní pára, vzduch a n které plyny, nap. helium. Mezi nejznám jšími motory s vn jším spalováním pat áste n Princip innos S rlingova motoru popsán a Stirling v motor. Stirling proudit plyn (je v nich prakticky stejný tlak). Jeden z prostor je studený, druhý horký. Toho je docíleno bu p ímým oh íváním a chlazením komor (viz pracovní cyklus), nebo, a to ast ji, vn jším oh íva em a chladi em. Mezi oh íva em a chladi em je obvykle za azen ješt regenerátor, akumulující teplo plynu procházejícího z oh íva e do chladi e, nebo naopak. Princip innosti je znázorn n na. 19
- :\ Úvod > Podrobn jší popis innosti Stirlingova motoru bude uveden v p ipravované publikaci s názvem Speciální spalovací motory a vozidla. n, expandující zah átý plyn v horkém prostoru koná práci. ídící píst za íná vytla ovat plyn z horkého prostoru do studeného. Celkový objem se nem ní, není tedy konána práce. íná stla ovat plyn ve studeném prostoru. Tlak ochlazením klesl, proto je i expanzi. ený studený plyn proniká do horkého prostoru, aby tam po zah átí za al expandovat.» Motory s vnit ním spalováním Spalovací proces probíhá uvnit pracovního válce. Pracovní látkou v t chto motorech jsou p ímo produkty spalování (pístový spalovací motor a spalovací turbína). 1.4 Rozd lení pístových spalovacích motor lit na:» Plynové motory Jako palivo je p ast ji ve zkapaln né form LPG Liquefied petroleum gas), zemní plyn (nej ast ji ve stla ené form CNG compressed natural gas, p ípadn ve zkapaln né form LNG Liquefied Natural Gas), dále pak kychtový plyn, generátorový plyn, kalový plyn a bioplyn.» Motory na kapalná paliva: itelná paliva (benzín, petrolej), itelná paliva (nafta, mazut), vodu (methanol, ethanol, methylester epkového oleje), sná paliva (lihobenzinová paliva nap. E85, nafta + methylester epkového oleje nap. SMN30).» Vícepalivové motory Provoz v ny s palivem kapalným (propan-butan + benzín, zemní plyn + benzín, zemní plyn + nafta, bioplyn + benzín).» Motory na tuhá paliva U t chto motor je do ústrojí pro p ípravu sm si p ivád no palivo v tuhém práškovitém stavu, nap. uhelný prach. Podle zp sobu dopravy erstvé nápln do válce motoru lze pístové spalovací motory rozd lit na:» Motory s p irozeným sáním Motory ty dobé nasávají erstvou nápl (vzduch, sm s paliva se vzduchem) do válce motoru podtlakem, který vzniká pohybem pístu ve válci. 20
Rozd lení pístových spalovacích motor >» Motory s vyplachováním erstvé nápln etlak vyvolaný dmychadlem nebo spodní kompresí u malých motor, tj. stla ením vzduchu nebo sm si paliva se vzduchem pístem motoru v klikové sk íni motoru p i jeho pohybu do dolní úvrati. P i vstupující erstvá nápl vyplachuje vnit ní objem válce od zbylých spalin. Hodnota p etlaku je malá, p» Motory p epl ované ty erstvé nápln vyvolávající p Podle po tu dob pracovního cyklu lze motory rozd lit na:» Motory ty dobé Na jsou znázorn ny ty i pracovní doby ty dobého motoru. První doba je nazývána sání. Píst se pohybuje z horní úvrat do dolní a p i otev eném sacím ventilu je nad píst nasávána výbušná sm, respektive istý vzduch u vzn tových motor ( istý vzduch s p ímým vst ikem paliva). V druhé dob se píst pohybuje od dolní úvrati k horní, oba ventily jsou uzav ené. Tímto pohybem je sm s paliva se vzduchem, respektive vzduch, stla ován. P si, respektive ke vst iku paliva, nastává ho ení sm si a píst se pohybuje od horní úvrati do dolní. V této t etí dob nou práci. Po t etí dob následuje výfuk. Píst se pohybuje od dolní úvrati k horní a p i otev eném výfukovém ventilu jsou z válce vytla ovány zplodiny ho ení. Po této dob následuje doba první a celý cyklus se opakuje.» Motory dvoudobé Na je znázorn na innost dvoudobého motoru. Píst je v dolní úvrati a jeho horní hrana odkrývá p epoušt cí kanál, kterým vstupuje p edb stla ená sm s paliva a vzduchu, respektive vzduch, z klikové sk ín do prostoru nad píst. Dalším pohybem pístu z dolní úvrati do horní se zakryje p epoušt cí a výfukový kanál a sm s, respektive vzduch, je ve válci stla ován. P i tomto pohybu vzniká v klikové sk íni podtlak, po odkrytí sacího kanálu dolní hranou pístu je do prostoru klikové sk ín nasávána sm s, respektive vzduch. P si jiskrou, respektive ke vst iku a vznícení paliva, vlivem ho ení nar stá ve válci tlak, píst je tla en k dolní úvrati. P i tomto pohybu nejd íve spodní hrana pístu zakrývá sací kanál, ování sm si, respektive vzduchu, v klikové sk íni. Dalším pohybem horní hrana pístu odkryje výfukový innost ty dobého motoru innost dvoudobého motoru 21