18) Princip činnosti,diagram zážehového motoru

18) Princip činnosti, diagram, veličiny, pojmy – zážehové motory 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 ). Jeden uzavřený oběh se nazývá pracovní oběh motoru a skládá se ze čtyř zdvihů pístu. Čtyřdobý zážehový spalovací motor má většinou v každém válci jeden sací a jeden výfukový ventil. Sacím ventilem se ovládá vstup a plnění válce zápalnou směsí. Výfukový ventil ovládá vypouštění spalin z válce. Ventily se otvírají a zavírají v závislosti na poloze pístu. Tyto zdvihy jsou : Sání zápalné směsi vzniká při pohybu pístu z HÚ do DÚ a do válce je nasávána směs paliva a vzduchu. Otevřený je sací ventil ( SV ) a výfukový ventil je uzavřený. Při pohybu pístu dolů se prostor nad ním zvětšuje, tlak ve válci klesá a vzniká podtlak 0,08 MPa. Následkem rozdílu tlaku ve válci a vnějšího atmosférického tlaku začne proudit vnější vzduch přes čistič vzduchu do karburátoru. Tam se smísí s rozprášeným palivem a takto vytvořená zápalná směs vstupuje přes sací potrubí a sací ventil do prostoru ve válci. U motorů se vstřikováním paliva se vytváří zápalná směs v sacím potrubí případně přímo ve válci motoru. Po průchodu pístu do dolní úvrati se sací ventil uzavře, a tím je sání skončeno. Dobré naplnění válce zápalnou směsí má velký vliv na výkon motoru. Aby bylo optimálně využito účinku klesajícího pístu, je sací ventil otevřen už před tím, než klikový hřídel dosáhne horní úvrati. V obou případech jde o několik stupňůúhlu otočení klikového hřídele. Stlačení ( komprese ) – píst se pohybuje od DÚ k HÚ, stlačuje směs. Končí, když je píst v horní úvrati. Při kompresi jsou oba ventily uzavřeny. Prostor ve válci nad pístem se zmenšuje a zápalná směs se stlačuje. Teplota směsi je před koncem zdvihu kolem 320 – 450°C. Kompresní tlak na začátku spalování je 0,8 – 1,8 MPa. Teplota nesmí překročit teplotu samovzníce. Docházelo by k nežádoucímu detonačnímu hoření, ztrátě výkonu a přehřívání motoru. Kompresní poměr bývá 7 : 1 až 12 . 1. 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 ) – začíná před horní úvratí pístu, kdy přeskočí jiskra na elektrodách zapalovací svíčky umístěné v hlavě válce. Stlačená směs v kompresním prostoru se zapálí a rychle hoří. Teplota ve válci dosahuje krátkodobě až 2 000°C, nejvyšší tlak při spalování bývá 3 – 6 MPa. Oba ventily jsou zavřené. Rozpínající se spálené palivo 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. Část práce se však musí akumulovat do setrvačníku, aby byla k dispozici pro ostatní zdvihy, při nichž se energie spotřebovává. Před dosažení DÚ se otevírá VV a spálené plyny odcházejí do výfukového potrubí. Zapálení směsi nastává dříve, než píst dojde do horní úvratě. Čas, který uplyne mezi těmito dvěma momenty se nazývá předstih zapalování. Výfuk – při otevřeném výfukovém ventilu se píst pohybuje setrvačností do HÚ a vytlačuje spálené plyny na počátku ještě s poměrně vysokým tlakem 0,2 – 0,4 MPa, do výfukového potrubí a přes tlumič výfuku do ovzduší. Teplota výfukových plynů je 800 – 900°C. Tlak ve válci postupně klesne až na atmosferický tlak a píst svým pohybem pomáhá vytlačit zbytek spalin z válce.VV se zavírá za HÚ. Krátce před HÚ se otevírá SV. Začíná nový pracovní oběh. Výfukový ventil zůstává otevřen ještě na počátku sání ( opět jde o několik stupňů otočení klikového hřídele ), aby z válce mohly být beze zbytku odstraněny proudící výfukové plyny. Po dokončení čtvrtého pracovního oběhu se celý proces opakuje. Jediným pohybem, který vykonává skutečnou práci, je expanze, ostatní pohyby pístu jsou ztrátové. Ve skutečnosti se ventily otevírají a zavírají vždy s určitým předstihem a zavírají 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. Všechny čtyři zdvihy ve válci spalovacího motoru se stále opakují ve stejném pořadí. Čtyřdobý motor má tedy na čtyři zdvihy pístu jeden zdvih, při němž se vykonává práce, tj. jeden zdvih pracovní a tři přípravné zdvihy. Pracovní oběh nejlépe znázorní indikátorový diagram ( pV ). Vyjadřuje vztah tlaku ve válci, způsobený pohybem pístu během jednoho pracovního cyklu k objemu. Ohraničřená plocha znázorňuje získanou práci. Dřívější otevírání a pozdější zavírání ventilů 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