19) Tvary spalovacích prostorů, pracovní oběh

19) Tvary spalovacích prostorů, pracovní oběh motoru Na spalování směsi, a tím i na chod motoru má vliv také tvar spalovacího prostoru. Rozvíření směsi ve válci vyvolá větší proudění náplně válce, a tím větší rychlost šíření plamene ve spalovacím prostoru. Náplň válce se rozvíří již při plnění prouděním plnícími otvory. Takto způsobené víření trvá až do začátku spalování, ale jeho intenzita je nedostatečná. K intenzivnějšímu proudění zápalné směsi těsně před horní úvratí napomáhá vhodné tvarování spalovacího prostoru, popř. dna pístu. Nejúčinnější je úzká štěrbina vytvořená mezi hlavou válce a dnem pístu. Spalovací prostor vytvořený v hlavě válce musí zabezpečit dobré prohoření směsi, malé tepelné ztráty přestupem tepla do stěn spalovacího prostoru, příznivé podmínky pro zapálení okolí zapalovací svíčky a dobré propláchnutí prostoru čerstvou směsí. Tvar spalovacího prostoru určuje odolnost motoru proti detonacím, popř. jeho maximální možný kompresní poměr pro dané palivo. Umístění svíčky ve spalovacím prostoru se volí tak, aby v místě jejích elektrod nebylo velké proudění při zapálení směsi a současně aby prostor kolem elektrod byl co nejvíce zbaven zbytků spalin z předcházejícího cyklu. Proud čerstvé směsi je proto při nasávání směrován ke svíčce, a tak zabezpečí v jejím okolí dostatek čerstvé směsi. Svíčka má být umístěna co nejblíže ke geometrickému středu spalovacího prostoru, aby plamen co nejrychleji dosáhl na všechna vzdálená místa. Při centrálním umístění zapalovací svíčky je největší povrch čela plamenu, rychlost vyvinutého tepla je velká, a tím i rychlost narůstání tlaku ve válci. Často se používá klínový spalovací prostor. Při tomto uspořádání jsou ventily umístěny v řadě za sebou a odkloněny od osy válce, aby ohyb kanálů byl mírnější. Zapalovací svíčka je blíže k výfukovému ventilu. Klínový spalovací prostor je kompaktní, aby dráha plamene od svíčky na konec spalovacího prostoru byla co nejkratší. Vzhledem k ose válce se klínový spalovací prostor přesazuje, takže mezi dnem pístu a dosedací plochou hlavy válců vzniká úzká antidetonační mezera. Při pohybu pístu do horní úvrati ( při kompresním zdvihu ) se z mezery vytlačuje směs do spalovacího prostoru, kde intenzivně víří, a tím zrychluje a zlepšuje hoření směsi. Klínový spalovací prostor zabezpečuje měkký chod motoru. Polokulový spalovací prostor . U tohoto uspořádání jsou ventily navzájem skloněny a mohou mít větší rozměry než ventily v řadě u klínového spalovacího prostoru, čímž se zabezpečí lepší plnění válců čerstvou směsí. Tento spalovací prostor nemá antidetonační štěrbinu, ale poměr jeho povrchu k objemu je výhodnější než u klínového spalovacího prostoru. Motory s polokulovým spalovacím prostorem mají tvrdší chod. Spalovací prostor v pístu se již delší dobu používá u naftových motorů. U benzinových motorů se začal používat v poslední době ( asi od roku 1960 ). Dno hlavy válců je rovné, což je z hlediska výroby výhodné. Celý spalovací prostor je vytvořen ve dnu pístu. Antidetonační mezera je po celém obvodu vystupujícího mezikruží pístu. Využití tohoto typu spalovacího prostoru se rozšířilo pro jeho dobré vlastnosti při spalování chudých směsí. Většina škodlivin obsažených ve výfukových plynech totiž vzniká nedokonalým hořením směsi. Další výhodou spalovacího prostoru v pístu je vyšší teplota jeho stěn, a následkem toho i menší množství tepla přestupujícího do nich. Výsledkem jsou menší tepelné ztráty. Ventily jsou rovnoběžné s osou válce a proud čerstvé směsi nenaráží na stěny válce. Podobně i vystupující spaliny nejsou brzděny stěnami spalovacího prostoru. Za určitých podmínek je hoření směsi u zážehových motorů provázeno zvonivým zvukem. Tento způsob spalování je nežádoucí a nazývá se detonační spalování. To je způsobeno samovzněcováním čerstvé směsi před frontou směsi hořící. Normálně probíhající spalování směsi a její stlačování pístem způsobí zvýšení tlaku a teploty, které vede ke samovzněcování ještě nezapálené směsi. Při detonačním spalování může být rychlost šíření plamene větší než 2000 m/s, během normálního spalování je rychlost hoření 30 m/s. Při tomto rychle probíhajícím způsobu spalování dochází k silnému stlačení nespálené směsi. Takto vzniklá tlaková vlna se šíří a naráží na stěny spalovacího prostoru ( to se projeví klepáním motoru ). Dlouhotrvající detonační spalování může svými tlakovými vlnami a zvýšeným tepelným namáháním způsobit mechanické poškození hlavy válce, jejího těsnění, případně pístu.