3) Pracovní režimy motorů

2) Pracovní režimy motorů Činnost čtyřdobého motoru Pracovní oběh čtyřdobých zážehových a vznětových pístových spalovacích motorů se v principu liší pouze způsobem přípravy, tvorby a zapálením směsi paliva se vzduchem ve válci motoru. Pracovní oběh čtyřdobého motoru proběhne za dvě otáčky klikového hřídele, tedy za čtyři pracovní zdvihy pístu, ( dráha pístu mezi HÚ a DÚ ). Tyto zdvihy jsou : Sání – píst jde z HÚ do DÚ a do válce je nasávána směs paliva a vzduchu. Otevřený je sací ventil ( SV ). Stlačení ( komprese ) – píst se pohybuje od DÚ k HÚ, stlačuje směs. Teplota směsi je před koncem zdvihu kolem 320 – 380°C. Oba ventily ( SV a VV ) jsou zavřené. Před dosažením HÚ je ve válci zažehnuta směs paliva elektrickou jiskrou. Směs paliva se vznítí a vyvolá tak zvýšení tlaku ve válci. Zážeh před HÚ umožní dokonalé prohoření směsi a optimální využití celkové expanze plynů. Expanze ( výbuch ) – kdy spálené paliva se vzduchem v pracovním prostoru válce způsobí prudký nárůst tlaku a tím vykonávají práci. Píst je tlakem srážen do DÚ. Práce je převáděna z přímočarého pohybu pístu klikovým ústrojím na otáčivý pohyb, který je využíván pomocí převodů k pohonu vozidla. Před dosažení DÚ se otevírá VV a spálené plyny odcházejí do výfukového potrubí. Výfuk – při otevřeném výfukovém ventilu se píst pohybuje setrvačností do HÚ a vytlačuje spálené plyny do výfukového potrubí. VV se zavírá za HÚ. Krátce před HÚ se otevírá SV. Po dokončení čtvrtého pracovního oběhu se celý proces opakuje. Jediným pohybem, který vykonává skutečnou práci, je expanze, ostatní pohyby pístu jsou ztrátové. Pracovní oběh nejlépe znázorní indikátorový diagram ( pV ). Ve skutečnosti se ventily otevírají a zavírají vždy s určitým předstihem a zavírají se se zpožděním.. Tím je zabezpečeno dostatečné plnění a vypláchnutí spalovacího prostoru. Velikost těchto zpoždění a předstihů se liší podle typu a konstrukce motoru. Celý tento proces se nazývá časování ventilového rozvodu. Časování se udává v úhlu pootočení klikového hřídele k poloze pístu v HÚ a DÚ. Například pro vozidla Škoda Felicia jsou : SV otevírá 22°před HÚ SV zavírá 52°za DÚ VV otevírá 57°před DÚ VV zavírá 17°za HÚ Činnost dvoudobého motoru Pracovní oběh dvoudobého motoru zážehového probíhá při jedné otáčce klikového hřídele a tedy dvou pracovních zdvizích pístu ve válci motoru. Při pracovním oběhu dvoudobého motoru probíhá : • V první době sání a komprese • Ve druhé době expanze a výfuk Pro dvoudobý zážehový motor je charakteristické, že při vyplachování spalovacího prostoru válce je využíván současně prostor nad i pod pístem. Při první pracovní době se pohybuje píst z DÚ do HÚ a v prostoru : • Pod pístem ( kliková skříň ) – je vytvářeným pod tlakem nasávána směs paliva se vzduchem. Velikost podtlaku je okolo 0,08 MPa. Nasávání směsi do prostoru klikové skříně je po dobu odkrytí sacího kanálu hranou pístu. • Nad pístem – při pohybu pístu je překryt přepouštěcí a výfukový kanál a v prostoru nad pístem, jeho pohybem, je stlačována směs palivo, vzduch a mazací olej. Tlak dosahuje velikosti až 1,4 MPa. Před dosažením HÚ při pohybu pístu je stlačená směs zažehnuta elektrickou jiskrou od zapalovací svíčky. Expandující plyny spálené směsi vrhají píst z HÚ do DÚ. Expanzní tlak je asi 2 MPa. Při druhé pracovní době – srážený píst válce motoru pohybem z HÚ do DÚ nejprve obkrývá hranou dna pístu výfukový otvor, tím dojde k prudkému poklesu tlaku výfukových plynů, pod hranici tlaku stlačené směsi pod pístem. Dalším pohybem je obkrýván přepouštěcí kanál. Stlačená směs v prostoru klikové skříně je přetlačována do prostoru nad píst. Dochází tím k vypláchnutí prostoru nad pístem. Směs paliva a vzduchu vytlačuje spálené plyny do výfuku. Zplodiny hoření mají tlak před otevřením výfukového kanálu asi 0,12 – 0,15 MPa. Pracovní oběh se potom opakuje. U dvoudobého motoru proběhne pracovní cyklus za jednu otáčku klikového hřídele, tedy za dva pracovní zdvihy pístu. Vypláchnutí pracovního prostoru je řízeno pístem jeho horní a dolní hranou. Ty zajišťují odkrývání a zakrývání otvorů sacího, přepouštěcího a výfukového kanálu. Zápalná směs se z karburátoru přivádí do utěsněné klikové skříně sacím kanálem. Kanál otevírá a zavírá spodní hrana pístu. Z klikové skříně do spalovacího prostoru proudí směs přepouštěcím kanálem. Otevírání a zavírání přepouštěcího kanálu a výfukového kanálu zajišťuje horní hrana pístu ( dna). U dvoudobých motorů probíhá plnění klikové skříně symetricky k horní úvrati, přičemž plnící kanál je otevřen méně než polovinu doby, jaká je k dispozici pro plnění válce čtyřdobého motoru. Doba otevření výfukového kanálu je kratší v porovnání s dobou otevření ventilu u čtyřdobého motoru. U dvoudobého motoru asi něco víc než polovina. Z toho vyplývá, že dvoudobé motory mají podstatně horší naplnění klikové skříně a to je hlavním podílem na podstatně menším výkonu v porovnání se čtyřdobým motorem. U těch je výkon dvojnásobný. Pro lepší výměnu obsahu válce je nezbytné použít turbodmychadlo, které dopraví směs s větším přetlakem. U menších motorů je dmychadlem kliková skříň, u větších typů je dmychadlo samostatné. Jsou rotační, poháněná od klikové hřídele nebo turbínou ( turbodmychadla ).