Pro skutečného automobilového nadšence není auto jen dopravním prostředkem, ale také nástrojem svobody. S pomocí auta se dostanete kamkoli do města, země nebo kontinentu. Ale mít licenci pro opravdového cestovatele nestačí. Přeci jen je stále mnoho míst, kde mobil nechytne a kam se odtahovky nedostanou. V takových případech v případě poruchy padá veškerá odpovědnost na bedra motoristy.
Každý řidič by proto měl alespoň trochu rozumět zařízení svého vozu a je potřeba začít u motoru. Moderní automobilky samozřejmě vyrábějí mnoho vozů s různými typy motorů, ale nejčastěji výrobci používají ve svých návrzích spalovací motory. Mají vysokou účinnost a zároveň poskytují vysokou spolehlivost celého systému.
Pozornost! Ve většině vědeckých článků jsou spalovací motory zkráceny jako spalovací motory.
Co jsou ICE
Než přistoupíme k podrobné studii zařízení spalovacího motoru a jejich principu činnosti, zvážíme, jaké jsou spalovací motory. Okamžitě je třeba učinit jednu důležitou poznámku. Během více než 100 let evoluce přišli vědci s mnoha různými návrhy, z nichž každý má své vlastní výhody. Proto nejprve zdůrazňujeme hlavní kritéria, podle kterých lze tyto mechanismy rozlišit:
- Podle způsobu tvorby hořlavé směsi se všechny spalovací motory dělí na karburátorová, plynová a vstřikovací zařízení. Navíc se jedná o třídu s externím mícháním. Pokud se budeme bavit o vnitřním, tak to jsou diesely.
- Podle druhu paliva lze spalovací motory rozdělit na benzinové, plynové a naftové.
- Chlazení motorového zařízení může být dvou typů: kapalinové a vzduchové.
- válce mohou být umístěny jak proti sobě, tak ve tvaru písmene V.
- Směs uvnitř válců může být zapálena jiskrou. K tomu dochází u karburátorových a vstřikovacích spalovacích motorů nebo v důsledku samovznícení.
Ve většině automobilových časopisů a mezi profesionálními vývozci automobilů je obvyklé klasifikovat spalovací motory do následujících typů:
- Plynový motor. Toto zařízení běží na benzín. Zapálení je vynuceno jiskrou generovanou svíčkou. Za dávkování směsi paliva a vzduchu je zodpovědný karburátor a vstřikovací systémy. Ke vznícení dochází při stlačení.
- Diesel . Motory s tímto typem zařízení pracují spalováním motorové nafty. Hlavním rozdílem oproti benzínovým jednotkám je to, že palivo exploduje kvůli zvýšení teploty vzduchu. To je možné díky zvýšení tlaku uvnitř válce.
- Plynové systémy fungují na propan-butan. Zapalování je nucené. Do válce je přiváděn plyn se vzduchem. Jinak je zařízení takového spalovacího motoru podobné benzínovému motoru.
Právě tato klasifikace se používá nejčastěji, poukazující na specifické vlastnosti systému.
Zařízení a princip činnosti
Zařízení spalovacího motoru
Nejlepší je zvážit zařízení spalovacího motoru na příkladu jednoválcového motoru. Hlavní částí mechanismu je válec. Obsahuje píst, který se pohybuje nahoru a dolů. V tomto případě existují dva kontrolní body pro jeho pohyb: horní a dolní. V odborné literatuře jsou označovány jako TDC a BDC. Dekódování je následující: horní a dolní mrtvé body.
Pozornost! Píst je také spojen s hřídelí. Spojovacím článkem je ojnice.
Hlavním úkolem ojnice je přeměnit energii, která vzniká v důsledku pohybu pístu nahoru a dolů, na rotační energii. Výsledkem takové proměny je pohyb auta ve směru, který potřebujete. Za to je zodpovědné zařízení ICE. Nezapomeňte také na palubní síť, jejíž provoz je možný díky energii generované motorem.
Setrvačník je připevněn ke konci hřídele motoru. Zajišťuje stabilitu otáčení klikového hřídele. Sací a výfukové ventily jsou umístěny v horní části válce, který je zase pokryt speciální hlavou.
Pozornost! Ventily otevírají a zavírají příslušné kanály ve správný čas.
Aby se ventily spalovacího motoru otevřely, působí na ně vačky vačkového hřídele. To se děje prostřednictvím částí převodovky. Samotný hřídel se pohybuje pomocí ozubených kol klikového hřídele.
Pozornost! Píst se volně pohybuje uvnitř válce a na okamžik zamrzne buď v horní úvrati, nebo ve spodní.
Aby zařízení spalovacího motoru fungovalo v normálním režimu, musí být hořlavá směs dodávána v jasně kalibrovaném poměru. V opačném případě nemusí dojít k požáru. Velkou roli hraje také okamžik, kdy k podání dochází.
Olej je nezbytný, aby se zabránilo předčasnému opotřebení dílů ve spalovacím motoru. Obecně se celé zařízení spalovacího motoru skládá z následujících hlavních prvků:
- zapalovací svíčky,
- ventily,
- písty
- pístní kroužky,
- spojovací tyče,
- klikový hřídel,
- Kliková skříň.
Vzájemné působení těchto prvků systému umožňuje zařízení spalovacího motoru generovat energii potřebnou pro pohyb vozu.
Princip činnosti
Zvažte, jak funguje čtyřdobý spalovací motor. Abyste pochopili, jak to funguje, musíte znát význam pojmu takt. Jedná se o určitý časový úsek, během kterého je uvnitř válce prováděna činnost nezbytná pro provoz zařízení. Může to být komprese nebo zapalování.
Cykly spalovacího motoru tvoří pracovní cyklus, který zase zajišťuje chod celého systému. Během tohoto cyklu se tepelná energie přeměňuje na mechanickou energii. Díky tomu dochází k pohybu klikového hřídele.
Pozornost! Pracovní cyklus se považuje za ukončený poté, co klikový hřídel provede jednu otáčku. Toto tvrzení ale funguje pouze u dvoudobého motoru.
Zde je třeba uvést jedno důležité vysvětlení. Nyní se v automobilech používá hlavně zařízení čtyřdobého motoru. Takové systémy se vyznačují větší spolehlivostí a zlepšeným výkonem.
K dokončení čtyřdobého cyklu jsou zapotřebí dvě otáčky klikového hřídele. Jedná se o čtyři pohyby pístu nahoru a dolů. Každé opatření provádí akce v přesném pořadí:
- vstup,
- komprese,
- rozšíření,
- uvolnění.
Předposlední cyklus se také nazývá pracovní zdvih. O horní a dolní úvrati už víte. Ale vzdálenost mezi nimi naznačuje další důležitý parametr. Totiž objem spalovacího motoru. V průměru se může pohybovat od 1,5 do 2,5 litru. Indikátor je měřen plusovými údaji každého válce.
Během první poloviny otáčky se píst pohybuje z TDC do BDC. Sací ventil zůstává otevřený, zatímco výfukový ventil je těsně uzavřen. V důsledku tohoto procesu se ve válci vytvoří vakuum.
Do plynovodu spalovacího motoru se dostává hořlavá směs benzínu a vzduchu. Tam se mísí s výfukovými plyny. Vznikne tak látka ideální pro zapálení, kterou lze ve druhém dějství stlačit.
Ke stlačení dochází, když je válec zcela naplněn pracovní směsí. Klikový hřídel pokračuje v rotaci a píst se pohybuje ze spodní úvrati nahoru.
Pozornost! S klesajícím objemem se zvyšuje teplota směsi uvnitř válce spalovacího motoru.
Ve třetím cyklu dochází k expanzi. Když komprese dospěje k logickému závěru, svíčka vygeneruje jiskru a dojde k zapálení. U dieselového motoru je to trochu jinak.
Za prvé, místo svíčky je instalována speciální tryska, která vstřikuje palivo do systému ve třetím cyklu. Za druhé, do válce je čerpán vzduch, nikoli směs plynů.
Princip činnosti vznětového spalovacího motoru je zajímavý tím, že palivo se v něm samovolně vznítí. K tomu dochází v důsledku zvýšení teploty vzduchu uvnitř válce. Podobného výsledku lze dosáhnout díky kompresi, v důsledku čehož se zvyšuje tlak a teplota.
Když palivo vstupuje tryskou do válce spalovacího motoru, teplota uvnitř je tak vysoká, že dojde k samovznícení. Při použití benzínu tohoto výsledku nelze dosáhnout. Ta se totiž vznítí při mnohem vyšší teplotě.
Pozornost! V procesu pohybu pístu z mikrovýbuchu, ke kterému došlo uvnitř, část motoru s vnitřním spalováním provede zpětné trhnutí a klikový hřídel se posouvá.
Poslední zdvih u čtyřdobého spalovacího motoru se nazývá sání. Dochází k tomu ve čtvrté polovině otočky. Princip jeho fungování je poměrně jednoduchý. Výfukový ventil se otevře a do něj vstupují všechny produkty spalování, odkud vstupují do potrubí výfukových plynů.
Před vypuštěním do atmosféry výfukové plyny z obvykle prochází filtračním systémem. To umožňuje minimalizovat škody na životním prostředí. Přesto je konstrukce vznětových motorů stále mnohem šetrnější k životnímu prostředí než benzinových.
Zařízení pro zvýšení výkonu spalovacích motorů
Od vynálezu prvního spalovacího motoru byl systém neustále zdokonalován. Pokud si vzpomeneme na první motory sériových vozů, dokázaly zrychlit maximálně na 50 mil za hodinu. Moderní superauta snadno překonávají značku 390 kilometrů. Vědcům se podařilo dosáhnout takových výsledků integrací dalších systémů do zařízení motoru a některými strukturálními změnami.
Velký nárůst výkonu najednou byl dán ventilovým mechanismem zavedeným do spalovacího motoru. Dalším krokem ve vývoji bylo umístění vačkového hřídele v horní části konstrukce. To umožnilo snížit počet pohyblivých prvků a zvýšit produktivitu.
Rovněž nelze upřít užitečnost moderního systému zapalování spalovacího motoru. Poskytuje nejvyšší možnou stabilitu. Nejprve se vygeneruje náboj, který vstupuje do distributoru a z něj do jedné ze svíček.
Pozornost! Samozřejmě nesmíme zapomenout na chladicí systém, skládající se z chladiče a čerpadla. Díky němu je možné zabránit včasnému přehřátí zařízení spalovacího motoru.
Výsledek
Jak vidíte, zařízení spalovacího motoru není nijak zvlášť obtížné. Abyste tomu porozuměli, nepotřebujete žádné speciální znalosti – stačí prostá touha. Přesto znalost principů fungování spalovacího motoru rozhodně nebude pro každého řidiče nadbytečná.
