Hlavní fáze provozu benzínového motoru – od příjmu paliva po výrobu energie

Spalovací motor (zkráceně ICE) je typ tepelného motoru, ve kterém je palivová směs spalována v pracovní komoře uvnitř motoru. Vzniklá tepelná energie se přeměňuje na mechanickou práci.

Princip činnosti spalovacího motoru je založen na fyzikálním efektu tepelné roztažnosti plynů, které vznikají při spalování směsi palivo-vzduch (benzín + vzduch) uvnitř válců motoru pod tlakem. Takové motory se používají hlavně v automobilech a jejich účel je následující: přeměna energie spalování palivové směsi na rotační energii pro pohyb vozu. Poznámka

Použití takových spalovacích motorů se používá téměř ve všech automobilech. Činnost spalovacího motoru se skládá ze čtyř zdvihů: nasávání směsi vzduch-palivo, stlačování směsi, silový zdvih při spalování směsi, výfukové plyny.

Účinnost benzinového spalovacího motoru se pohybuje od 20 do 25 %. Vzorec pro výpočet účinnosti: Zdroj: vkbase.ru Tabulka charakteristik pro srovnání tepelných motorů: Zdroj: press.ocenin.ru

Princip činnosti spalovacího motoru: hlavní body

Princip činnosti dvoudobého motoru

Princip činnosti takového motoru je vysvětlen v cyklech (zdvih) a jsou pouze dva: 1. Kompresní zdvih. Vše začíná pohybem pístu ze spodní úvratě do horní úvratě, čímž se uzavře sací a výfukové otvory. Po uzavření výfukového okénka dochází ke stlačování hořlavé směsi ve válci. Současně se stlačováním hořlavé směsi v klikové komoře vzniká podtlak, jehož vlivem se z výfukového potrubí přes vstupní okénko a mírně otevřený ventil dostává hotová hořlavá směs přímo do klikové komory. 2. Silový zdvih. Stlačená pracovní směs, když je píst umístěn v blízkosti horní úvrati, je zapálena jiskrou ze zapalovací svíčky. V důsledku zapálení prudce vzroste teplota a tlak. V důsledku toho se plyny roztahují a píst se pohybuje do dolní úvrati (dochází k užitečné práci). Píst, pohybující se dolů, vytváří přetlak v klikové komoře. Pod vlivem tohoto tlaku se ventil uzavře a zabrání návratu hořlavé směsi do sacího potrubí. Když píst dosáhne výfukového otvoru, otevře se a uvolní se výfukové plyny. Tlak ve válci klesá. Poté píst otevře čistící okénko, vyčistí válec od zbytkových výfukových plynů a naplní ho hořlavou směsí.

Princip činnosti čtyřdobého motoru

1. Vstup. Při pohybu pístu z horní úvratě do dolní úvratě se v pracovní komoře vytvoří podtlak a sací ventily se otevřou. Hořlavá směs je nasávána do válce. Když píst dosáhne dolní úvrati, sací ventily se uzavřou.
2. Komprese. Při pohybu pístu z dolní úvratě do horní úvratě dochází ke stlačování hořlavé směsi, v důsledku čehož se v komoře zvyšuje tlak a teplota hořlavé kapaliny stoupá. Když píst dosáhne horní úvrati, zapalovací svíčka vystřelí a zapálí směs.
3. Pracovní zdvih nebo expanze. Dochází ke špičkovému spalování hořlavé směsi. Uvolňuje se velké množství tepla, zvyšuje se teplota spalin a tlak ve válci. Pod tlakem se píst pohybuje dolů do dolní úvrati a roztočí klikový hřídel přes ojnici.
4. Problém. Když se píst pohybuje ze spodní úvrati do horní úvratě, vačkový hřídel otevře výfukový ventil a píst vytlačí výfukové plyny. Po vypuštění výfukových plynů se výfukový ventil uzavře.

Ve válcích se střídají zdvihy s určitou sekvencí (1-3-4-2). To je hlavní pravidlo pro stabilní provoz čtyřdobého motoru.

Nejběžnější typy motorů

1. Boxerový motor. V něm se písty pohybují po obou stranách klikového hřídele ve vodorovném směru doprava a doleva. Vozy s tímto motorem se pohybují plynuleji. Krouticí momenty vytvářené písty se navzájem ruší, což výrazně snižuje vibrace.
2. Řadový motor. Všechny jeho válce jsou umístěny ve stejné rovině vedle sebe. Design je celkem jednoduchý. Takové motory se vyznačují následujícími charakteristikami: mají vysokou stabilitu, vysoký točivý moment při nízkých otáčkách, menší rozměry a nízkou spotřebu paliva.
3. Motor ve tvaru V. Všechny jeho válce jsou rozděleny do dvou skupin naproti sobě. Motor tvoří rovinu pod úhlem. V-twin motory jsou malé na délku a výšku.
4. Kvaziturbínový motor. Jde o upravený motor založený na rotační pohonné jednotce. Využívá čtyřdílný řetězový rotor. Tento motor má malé rozměry, vysoký točivý moment a vysoký výkon. Ty se ale momentálně nepoužívají na žádné auto.
5. Rotační motor. Jeho vnitřní prostor je rozdělen na tři pracovní komory. Během provozu se objem pracovních komor neustále mění. Také rotační motor má stejné čtyři zdvihy: sání, komprese, spalování a výfuk. Náklady, opravy a údržba takové jednotky se výrazně liší. Motor svou charakteristikou nevykazuje žádné zvláštní výhody oproti běžným.
6. Green Steam engine je efektivní, jednoduchý a ekonomický. Jeho motor přeměňuje přebytečné teplo na vodní páru, která pohání pohonnou jednotku. Tento motor se používá pro vzduchová čerpadla, vodní čerpadla, generátory a klimatizace.
7. Stirlingův motor. Jedná se o motor s vnějším spalováním. Jeho periodické zahřívání a ochlazování mění tlak, což vede k výrobě energie pro práci. Je vynikající pro přeměnu tepla na elektřinu.
8. Radiální nebo radiální motor. Jedná se o pístový motor s válci uspořádanými kolem klikové hřídele. Používá se hlavně v letadlech.

Benzínový motor je spalovací motor, který běží na benzín, nejběžnější palivo pro většinu typů vozidel. Směs paliva – benzín + vzduch – je ve válcích zapalována elektrickou jiskrou. Benzínové spalovací motory jsou instalovány na vozidlech, elektrických generátorech, opravárenské a stavební technice a motorových čerpadlech.

Konstrukce benzinového motoru

Hlavní konstrukční prvky benzinového spalovacího motoru:

• Válec. Důležitý prvek benzinového motoru, u kterého je realizován pohyb pístu mezi spodní a horní úvratí, vyvolaný zážehem vozidla.
• Píst. Hlavní pracovní prvek spojený s klikovým hřídelem pomocí ojnice z ocelí nebo méně běžně odolných hliníkových slitin. Vratné pohyby pístu jsou převedeny na silový zdvih klikového hřídele.
• Ventil. Vstupní ventil umožňuje přívod paliva. Výfukem jsou odváděny spaliny vznikající při spalování benzínu.
• Zapalovací svíčky. Poskytuje jiskru nezbytnou k zapálení paliva. Každý válec je obsluhován jednou zapalovací svíčkou (nebo více).
• Pístní kroužky. Slouží jako těsnicí prvek mezi pístem a stěnou válce. Jejich funkcí je zabránit vnikání oleje z klikové skříně do spalovací komory a palivové směsi ze spalovací komory do klikové skříně. Opotřebení pístních kroužků způsobuje plýtvání spotřebou maziva.
• Vačkový hřídel. Jeho funkcí je včasné otevírání a zavírání sacích a výfukových ventilů.

Princip činnosti čtyřdobého benzínového motoru

Úkolem benzinového spalovacího motoru je přeměnit energii spalování ropných produktů na mechanickou práci mechanismů motoru.

Vlastnosti čtyřdobých benzínových motorů:

• Vstup. Při pohybu pístu z horní úvratě (TDC) se otevře sací ventil – palivo se přenese do spalovací komory. Když píst dosáhne dolní úvratě (BDC), sací ventily se přesunou do polohy „zavřeno“.
• Komprese. Píst se vrátí do původní polohy. V tomto případě je vozidlo stlačeno s prudkým zvýšením jeho teploty. Čím silnější je komprese, tím více paliva se spotřebuje. ICE s vysokou úrovní komprese běží pouze na vysokooktanový benzín. Když se píst pohybuje do krajního bodu, jiskra ze zapalovací svíčky zapálí směs „benzín + vzduch“.
• Pracovní postup. Když vozidlo hoří, tvoří se plyny, které vytlačují píst ven. Všechny ventily jsou během této doby v poloze „zavřeno“.
• Problém. Píst se pohybuje směrem k TDC. Tím se otevře výfukový ventil, kterým jsou plyny tlačeny do rozvodu plynu. Když píst dosáhne TDC, výfukový ventil se přesune do “zavřené” polohy.

Jak funguje dvoudobý benzínový motor?

U dvoudobých spalovacích motorů jsou pouze dva zdvihy – „kompresní“ a „expanzní“. Stupně „sání“ a „výfuk“ jsou nahrazeny proplachováním válce. Tato operace spočívá ve spuštění proudu palivové směsi, který vytlačuje výfukové plyny. Výkon 2-taktního spalovacího motoru je přibližně 2x vyšší než výkon čtyřdobého benzínového motoru stejného zdvihového objemu. Potenciální výkon ale nelze v praxi plně realizovat, protože vyplachování je méně účinné ve srovnání s klasickým sáním a výfukem čtyřtaktní pohonné jednotky. Hlavní výhodou dvoudobého benzínového spalovacího motoru jsou jeho kompaktní rozměry, dosažené díky absenci vačkového hřídele a předimenzované ventilové soustavy.

Typy benzínových motorů

Benzínové spalovací motory se dělí podle několika charakteristik.

Podle počtu a uspořádání válců

Podle počtu válců se rozlišují jedno-, dvou- a víceválcové benzínové spalovací motory. Podle polohy válců se motory dělí na:

• In-line. Válce v nich jsou umístěny v řadě svisle nebo pod úhlem.
• ve tvaru V. Válce jsou vůči sobě pod úhlem.
• ve tvaru W. Jejich konstrukce má 4 řady válců umístěných pod úhlem s klikovou hřídelí.
• Naproti. Válce jsou umístěny pod úhlem 180°.

Podle technologie získávání palivové směsi

Vstřikovací a karburátorové motory. Liší se technologií dodávání benzínu a vzduchu do benzínového motoru. Karburátor vytváří směs vzduchu a paliva a reguluje její průtok. Ve vstřikovači je složení směsi vzduch-benzín regulováno elektronickým systémem. Vstřikovače jsou odolné vůči změnám teplot, ale oproti karburátoru kladou zvýšené nároky na kvalitu ropného produktu.

Podle typu maziva

U samostatného typu mazání je olej přítomen pouze v klikové skříni, u smíšeného typu se olej mísí s palivem.

Způsobem chlazení

Vzduch a kapalina. Vzduchem chlazené spalovací motory jsou spolehlivé a odolné. Poskytují ale menší výkon ve srovnání s pohonnými jednotkami se systémem vodního chlazení.

Podle počtu cyklů

Dvoutaktní, čtyřtaktní. Dvoudobé benzínové motory mají větší výkon na jednotku objemu, ale nižší účinnost. Jsou žádané u mopedů, malých aut a dalších zařízení, u nichž jsou hlavní podmínkou kompaktní rozměry spalovacího motoru, nikoli jeho výkon. Většina přepravních zařízení je vybavena čtyřdobými benzínovými motory.

Populární modely benzínových motorů

Katalog LitEnergo představuje ekonomické motory, které lze použít pro benzínové generátory pro domácnost od 1 kW, opravárenské a stavební benzínové nářadí a zařízení:

• Honda GX. Čtyřdobé benzínové spalovací motory s horním ventilem a vzduchovým chlazením. Splňuje nejvyšší ekologické standardy, zajišťuje ekonomickou spotřebu paliva a oleje. Snadno se startuje díky pohodlné startovací rukojeti a dekompresnímu systému, nízké hladině vibrací a hluku. Honda GX 270 Karting je úprava určená speciálně pro motokáry.
• Kipor KG Čtyřdobý jednoválcový spalovací motor. Startér je manuální, nabíjecí proud je z vestavěné baterie.
• Kipor KG Dvouválec, vzduchem chlazený. Tato pohonná jednotka je schopna provozu po dlouhou dobu bez přerušení. Oblíbené pro instalaci na výkonné stavební stroje.