19. a 20. PÍSTOVÉ SPALOVACÍ MOTORY

ZÁŽEHOVÉ A VZNĚTOVÉ 19. and 20. PETROL AND DIESEL PISTONE COMBUSTION ENGINES

ROZDĚLENÍ SPLAOVACÍCH MOTORŮ

mechanická funkčnost – pístové nebo rotační

Spalovací motor pracuje na základě přeměny tepelné energie na mechanickou energii.

Tepelná energie se bere z chemické reakce paliva a kyslíku (z nasávaného vzduchu).

Nejčastěji se používají paliva benzín, nafta a zemní plyn. O paliva budoucnosti se hlásí

vodík a rostlinný olej.

Směs vzdušného kyslíku a paliva se zapálí buď vznícením (pouze stlačením směsi –

vznětové motory) nebo zažehnutím (zapálením směsi – zážehové motory).

Způsob nasátí vzduchu, spálení paliva a vyprázdnění spalin může motor zvládnout během

jedné otáčky (dvoutaktní motory, rotační motory) nebo otáček dvou (čtyřdobé motory).

Vzdušný kyslík lze dostat do motoru podtlakem (nasátím – atmosférické motory) nebo

přetlakem (přeplňováním – nucené vhánění vzduchu do motoru).

p-V IDEÁLNÍHO CYKLU

p-V DIAGRAM PÍSTOVÉHO ČTYŘDOBÉHO ZÁŽEHOVÉHO MOTORU

1-2 – isobarické sání – nasávání směsi paliva

2-3 – adiabatická komprese

3 – zapálení směsi

3-4 – izochorické hoření směsi

4-5 – adiabatická expanze

5 – otevření výfukového ventilu

5-6 – izochorický výfuk

6-1 – isobarický výfuk – vytlačení spalin

p-V DIAGRAM PÍSTOVÉHO ČTYŘDOBÉHO VZNĚTOVÉHO MOTORU

1-2 – isobarické sání – nasávání POUZE VZDUCHU

2-3 – adiabatická komprese

3 – předstřik pro vznícení směsi

3-4 – pilotní vstřik - isochorické hoření směsi

4-5 – sada dostřiků – isobarické hoření směsi

5-6 – adiabatická expanze

6 – otevření výfukového ventilu

6-7 – isochorický výfuk

6-1 – isobarický výfuk – vytlačení spalin

p-V DIAGRAM DVOUDOBÉHO MOTORU

(1 – přímí vstřik paliva)

1-2 – adiabatická komprese

2 – zapálení směsi

2-3 – izochorické hoření směsi

3-4 – adiabatická expanze

4 – otevření výfukového kanálu

5 – začátek plnění směsi nebo vzduchu

ROZVODY MOTORŮ

DOHC

DESMODROMICKÝ ROZVOD

PNEUMATICKÝ ZAVÍRANÉ VENTILY

MAGNETICKY OVLÁDANÝ ROZVOD

ŠOUPÁTKOVÝ ROZVOD, PÍSTOVÝ ROZVOD

PŘÍPRAVA SMĚSY PALIVA

PALIVA

1. benzín

2. nafta

3. zemní plyn

4. vodík

PŘÍPRAVA PALIVA PŘED SPALOVÁNÍM

1. pomocí karburátoru

2. vstřikováním – nepřímé a přímé vstřikování

POUŽITÍ KARBURÁTORU

Motory s nízkým výkonem do 50kW, a tam kde se vyžaduje jednoduchost a spolehlivost -

zahradní technika (sekačky, motorové pily…), malé motocyklové motory, závodní motory

(plochodrážní, silniční do 250ccm). Použití u dvoutaktních motorů

POUŽITÍ VSTŘIKOVÁNÍ

Tam kde nám jde hlavně o dokonalé spalování paliva, vhodné emise a o ekonomický

provoz.

REGULACE VÝKONU MOTORU

ZÁŽEHOVÝ MOTOR (BENZÍNOVÝ) – výkon motoru se reguluje průtokem nasávaného

vzduchu (nejčastěji škrtící klapka, zdvih ventilu). Podle hmotnosti nasátého vzduchu řídící

jednotka určí, kolik paliva se má do motoru vstříknout. U karburátorových motorů je

škrtící klapka spojená se škrtící jehlou, která otevírá přívod paliva. Škrtící klapa vytváří

velký odpor => ztráta výkonu. U motorů s karburátorem se musí zajistit funkčnost

karburátoru i při náklonu stroje. Při akceleraci je nutné zajistit správnou dynamiku paliva

(„akcelerační pumpička“).

VZNĚTOVÝ MOTOR (NAFTOVÝ) – tok nasávaného vzduchu není nijak omezován. Výkon

motoru se řídí podle množství vstříknutého paliva do spalovacího prostoru.

VÝHODY MOTORŮ S PŘÍMÍM VSTŘIKEM PALIVA

nižší spotřeba paliva

snazší spouštění motorů při nižších teplotách

jednodušší konstrukce hlavy motoru

tyto výhody jsou dosaženy dýky lepšímu víření směsi paliva, lepšímu průběhu hoření.

Jsou zde nižší ztráty tepelné a hydraulické ztráty.

NEVÝHODY MOTORŮ S PŘÍMÍM VSTŘIKEM PALIVA

vyšší nároky na vstřikovací zařízení při požadavku velmi jemného rozprášení

paliva

vyšší nároky na kvalitu paliva

VÝHODY MOTORŮ S NEPŘÍMÍM VSTŘIKEM PALIVA

nižší maximální tlaky ve válci a tedy menší namáhání součástí motoru

menší nároky na vstřikovací zařízení, kvalitu paliva

NEVÝHODY MOTORŮ S NEPŘÍMÍM VSTŘIKEM PALIVA

vyšší měrná spotřeba paliva

složitější a dražší konstrukce hlavy motoru

obtížnější spouštění studeného motoru

PALIVOVÁ SOUSTAVA SE ROZDĚLUJE NA DVĚ ZÁKLADNÍ ČÁSTI

- nízkotlaká část – doprava paliva z nádrže přes filtry k vysokotlakému čerpadlu,

přebytek paliva vrací zpátky do nádrže

- vysokotlaká část – vyvolává požadovaný vstřikovací tlak

1-váha vzduchu, 2-řídící jednotka, 3-vysokotlaké čerpadlo, 4-tlakový zásobník, 5-snímač

tlaku, 6-vstřikovač, 7-snímač polohy klikové hřídele, 8-snímač teploty chladící kapaliny,

9-palivový filtr, 10-snímač polohy plynového pedálu

DOPRAVNÍ ČERPADLA

Mají za úkol dopravovat palivo od nádrže k vysokotlaké části

- pístová

- membránová

- zubová

- jiná

PALIVOVÉ FILTRY

Filtry mají zachytit nečistoty, které by mohly způsobit poškození palivového systému

(ucpání, vydření pohyblivých a rotačních částí). Filtry mohou být sítka z jemného pletiva

nebo jako papírové fitrační vložky. Při výměně filtru je nutné odvzdušnit systém.

PŘEDEHŘÍVÁNÍ A CHLAZENÍ PALIVA

Ohřev paliva

- studený motor, lepší nastartování

- rozmrznutí nafty

Chlazení paliva

- vyšší účinnost motoru

VYSOKOTLAKÉ ČERPADLO (HIGH PRESSURE PUMP)

vytvářejí tlak 15 – 300 MPa

ROTAČNÍ ČERPADLO

RADIÁLNÍ ČERPADLO

VSTŘIKOVAČ

Ovládání

- samotným tlakem paliva

- elektromagneticky

- piezoelektricky

Vstřikovače jsou namáhaný vysokými teplotami a tlakem. Vstřikovači nesmí ukapávat

palivo. Jehla vstřikovače je mazána pouze vlastním palivem.

REGULÁTOR TLAKU PALIVA

DALŠÍ KOMPONENTY OVLIVŇUJÍCÍ MNOŽSTVÍ VSTŘÍKNUTÉHO PALIVA

VÁHA VZDUCHU (mass air flow sensor)

SNÍMAČ TLAKU NASÁVANÉHO VZDUCHU (pressure sensor of intake air)

SNÍMAČ TEPLOTY NASÁVANÉHO VZDUCHU A TEPLOTY MOTORU (temperature sensor of

intake air and engine temperature)

POLOHA ŠKRTÍCÍ KLAPKY (throttle)

SNÍMAČ OTÁČEK A SNÍMAČ POLOHY KLIKOVÉ HŘÍDELE (speed sensor and sensor of

crankshaft position)

LAMBDA SONDA (lambda)

KOLIK VSTŘIKOVAT PALIVA (how many fuel is injecting?)

Hodnoty ze snímačů má za úkol vyhodnotit řídící jednotka. Ta určí kolik paliva se má

vstříknout. Hodnota množství paliva je určená s množství nasávaného vzduchu, teploty a

tlaku vzduchu, teploty motoru, hodnotě lambda sondy, otáček motoru a u benzínových

motoru poloze škrtící klapky.

ZAPALOVÁNÍ

MAZÁNÍ MOTORŮ

Hlavní funkcí mazací soustavy je vytvořit tenký olejový film na třecích plochách tak, aby

se relativní pohyb součástí uskutečnil jako kapalinné tření. Výsledkem je snížení míry

opotřebení součástí. Míra tření je tak převáděná z polosuchého tření na tření kapalinné.

Zcela je nutné mazáním zamezit suchému tření součástí.

DRUHY MAZÁNÍ

- mastná směs – mazací olej je smíchán ve stanoveném poměru s palivem

(dvoutaktní motory)

- tlakové mazání – k mazanému místu je přiveden olej pod tlakem od olejového

čerpadla

TLAKOVÉ MAZÁNÍ MŮŽEME ROZLIŠIT PODLE UMÍSTĚNÍ ZÁSOBY OLEJE NA

- mazání se suchou skříní – zásoba oleje je v samostatné nádrži mimo motor

- mazání s mokrou skříní – olejovou nádrží je spodní víko motoru