Název školy Integrovaná střední škola technická, Vysoké Mýto, Mládežnická 380

Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0374Inovace vzdělávacích metod EU - OP VK

Číslo a název klíčové aktivity III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKYPROSTŘEDNICTVÍM ICT

Autor Ing. Jiří Tocháček

Číslo materiálu VY_32_INOVACE_AUT_2U_TO_23_10Název Motory - agregáty, rozdělení, základní pojmyDruh učebního materiálu *.pdf - soubor, popř. WordPředmět AutomobilyRočník Druhý - učebního oboru "Mechanik a opravář motorových

vozidel" 23 - 68 H/01Tématický celek Motory - agregátyAnotace

Učební materiál uvádí úvod do oblasti motorů a jejich rozdělení.

Metodický pokyn Je vhodné pracovat s data projektorem a počítačem s možností připojení na Internet.

Klíčová slova Emise, oxid uhelnatý, uhličitý, oxidy dusíku, nespálené uhlovodíky, stechiometrické poměry.

Očekávaný výstup Žák získá základní přehled Datum vytvoření 1.2.2014

1

1. Motory – úvod

Pístový spalovací motor slouží k pohonu automobilu, pracovních strojů, různých agregátů apod. V podstatě je používán více jak 100 let a zatím není za tento tepelný stroj adekvátní náhrada. Předchůdcem motoru byl parní stroj, který byl již postaven v r. 1769 francouzem Josepha Cugnota a jezdil rychlostí 4 km/hod. V Anglii byl sestrojen první parní stroj v roce 1801 panem R.Trewithickem. U nás předvedl první parní stroj Josef Božek v roce 1815. Teprve až v roce 1860 byl vynalezen spalovací motor panem Lenoirem, který použil jako paliva svítiplyn. Zajímavostí je že u tohoto motoru nebyla doba komprese. Teprve až v roce 1861 zdokonalil motory na svítiplyn Mikuláš Otto, který objevil fázi stlačení (zkomprimování) zápalné směsi před jejím zapálením. Zavedl kompresi a tím i vlastně čtyřdobý pracovní oběh spalovacího motoru. První motor, který pracoval na tomto principu byl zprovozněn v roce 1876, byl však velmi těžký a velký a dále pomaloběžný a k pohonu vozidel se nehodil. Tímto problémem se začal zabývat technický ředitel na plynové motory v Deutzu Gotlieb Daimler a v roce 1884 sestrojil první rychloběžný benzínový motor, který měl již 900 min-1 a malé rozměry. Byl zamontován do dvoukolového dřevěného vozidla – první motocykl světa. Jeho současník Karl Benz pracoval rovněž na vývoji rychloběžného motoru, který byl ležatý a dal se umístit na lehké tříkolce s kterou provedl K.Benz první jízdu v roce 1886 – první automobil.

V našich zemích byl v roce 1897 v Kopřivnické vagónce postaven první automobil na našem území, tehdejší Rakousko-Uhersko, „Präsident“. Měl vzhled kočáru a Benzuv dvouválcový motor o výkonu 5 HP, byl umístěn vzadu. Ve druhé naší nejstarší automobilce Laurin a Klement dnešní Škoda a.s. Volkswagen grup se sídlem v Mladé Boleslavi. Pan Klement byl knihkupcem a Laurin byl mechanikem společně začali v roce 1895 s výrobou bicyklů a za tři roky na to přešli na výrobu motocyklů a v roce 1905 zahájili výrobu automobilů. Prvním automobilem byl vůz s dvouválcovým motorem „Voitureta“ (voatyreta). Firma Laurin a Klement byla před první světovou válkou největší firmou na výrobu automobilů v Rakousku – Uhersku.

1.1. Základní pojmy, rozdělení

Základní pojmy

Spalovací motory jsou tepelné stroje, ve kterých se tepelná energie, získaná spalováním kapalných popř. plynných paliv, mění na pohybovou (kinetickou)energii – mechanickou práci, s poměrně vysokou účinností. Při této přeměně probíhají ve spalovacím prostoru tzv. termodynamické děje, při kterých se mění stav (tlak, teplota) a při spalování i chemické složení pracovní látky a soubor těchto dějů tvoří tzv. pracovní oběhy (cykly). Změny (cykly) je možné znázornit diagramem z nichž nejznámější je diagram p – V viz.obr.1. – 2.

Obr.1 Ideální proces spalování Obr.2 Skutečný diagram p - Vpři stálém objemu (diagram p – V)

Souhrn:- tepelný stroj – spalovací motor ;- termodynamický děj – probíhá ve spalovacím prostoru při přeměně tepelné energie v mechanickou práci;- pracovní cykly – oběhy v zásadě čtyři – sání, komprese, expanze, výfuk;- spalovací prostor – prostor, kde se přeměna tepelné energie v mechanickou práci uskutečňuje.

2

Horní úvrať [HÚ] - poloha, ve které je píst nejvíce vzdálen od osy klikového hřídele;Dolní úvrať [DÚ] - poloha, ve které je píst nejblíže osy klikového hřídele;Zdvih [z] (mm) - je dráha pístu mezi horní a dolní úvrati. Pro vykonání jednoho zdvihu je zapotřebí polovina otáčky klikového hřídele.

Vrtání válce [D] (mm) - je průměr válcové části pracovního prostoru (vnitřní průměr válce).

Zdvihový objem válce [VZ] (m3, l, dm3, cm3 (ccm)) - je objem pracovního prostoru mezi horní a dolní úvrati

Zdvihový objem motoru [VM] (m3, l, dm3, cm3) - je zdvihový objem válce VZ násobený počtem válců i.

Objem kompresního prostoru [Vk] (m3, l, dm3, cm3) -je objem zbývající části pracovního prostoru v okamžiku, kdy je píst v horní úvrati. Kompresní prostor může být částečně vytvořen i v pístu nebo hlavě válců.

3

V z= π . D2

4. z

V m=V z . i

Kompresní poměr (stupeň stlačení směsi) [] (1) - je poměr objemu směsi nasáté k objemu směsi stlačené, tedy poměr celého pracovního objemu válce k objemu kompresního prostoru

- kompresní poměr zážehových motorů - 8:1 až 13:1;- kompresní poměr vznětových motorů - 14:1 až 23:1.

Střední indikovaný tlak [pi] (MPa) - je takový konstantní tlak, s jakým by pracoval pomyslný motor se stejným zdvihem jako motor skutečný, aby konal za jeden pracovní oběh stejnou práci. Střední indikovaný tlak lze zjistit matematicky nebo zplanimetrováním příslušného indikátorového diagramu a jeho nahrazením obdélníkem, jehož jednu stranu tvoří velikost zdvihového objemu Vz

a druhou střední tlak pi .

Střední efektivní tlak [pe] (MPa) - je střední indikovaný tlak ovlivněný mechanickou účinnosti m, tedy :

Indikovaný výkon [Pi] (kW) - je teoretický výkon vypočítaný pomoci středního indikovaného tlaku ze vztahu :

Symboly mají ve vztahu tento význam :- Pi - střední indikovaný tlak (MPa);- i - počet válců motoru;- Vz - zdvihový objem pracovního prostoru (válce) ( dm3, l );- n - počet otáček motoru (min-1);- - počet dob (4 - čtyřdobý motor, 2 - dvoudobý motor).

Efektivní (užitečný) výkon [Pe] (kW) - je možno stanovit podobně jako výkon indikovaný s tím rozdílem, že se vychází ze středního efektivního tlaku, častěji se však zjišťuje měřením skutečného motoru na některém typu dynamometru (výkonové brzdy), a to normou stanoveným postupem. Matematicky se stanoví efektivní výkon ze vztahu :

4

ε=V z+V k

V k

p e= p i .η m

P i= p i . i . V z . n30 . τ

Rozdělení spalovacích motorů

Základním rozdělením spalovacích motorů je jakým způsobem je prováděna přeměna tepelné energie na mechanickou práci a to může být :

1.) Pístem- přímočarý vratný pohyb ( HÚ, DÚ, klikový mechanismus);- rotační pohyb pístu ( Wankelův motor);

2.) Spalovací turbíny3.) Reaktivní motory

- proudové- raketové

Pzn. pístové spalovací motory pracují s periodicky se opakujícím pracovním oběhem, který probíhá ve spalovacím prostoru pracovního válce.

¨Rozdělení pístových spalovacích motorů

Pro rozdělení lze zvolit různá hlediska, která vycházejí z funkce a činnosti spalovacího motoru a to :

a.) podle druhu paliva :- motory na kapalná paliva – benzin, nafta- motory na plynná paliva – zemní plyn, propan butan, vodík

b.) podle způsobu tvorby směsi a zapálení- zážehové motory – s vnější tvorbou směsi (mimo pracovní válec);

- s vnitřní tvorbou směsi (v pracovním válci).

V obou případech je nutné zkomprimovanou směs zapálit (zažehnout) cizím tělesem – zapalovací svíčkou.

- vznětové motory – směs je připravována v pracovním prostoru válce, buď přímo ve válci nebo v předkomůrce hlavy motoru, kam je při kompresi vzduchu vstřiknuto palivo (nafta) a vlivem vysokého tlaku a teploty dochází ke vznícení takto vytvořené směsi.

c.) podle počtu pracovních oběhů (cyklů)- čtyřdobé motory – potřebují pro to aby se opakoval určitý pracovní oběh např.

sání, dvě otáčky klikového hřídele tj. 4 zdvihy pístu;- dvoudobé motory – potřebují pro to aby se opakoval určitý pracovní oběh

např. sání, jednu otáčku klikového hřídele tj. 2 zdvihy pístu.

d.) podle uspořádání válců- řadové motory;- motory vidlicové – válce do „V“;- válce proti sobě – tzv.ploché motory;- motory s malým úhlem rozevření válců VR (vidlicové – řadové);

e.) podle pohybu pístu- motory s přímočarým vratným pohybem pístu;

5

P e= p e . i . V z . n30 . τ

- rotační motory (Wankel).

f.) podle způsobu chlazení- motory chlazené kapalinou;- motory chlazené vzduchem

g.) podle zdvihového poměru(poměr zdvihu k průměru válce motoru)

z - zdvih pístu, D - vrtání válce,

z/D < 1 - motory krátkozdvihové (pod čtvercové),z/D = 1 - motory čtvercové,z/D > 1 - motory dlouho zdvihové (nad čtvercové).

1.2 Konstrukce spalovacích motorů

Čtyřdobý zážehový motor se skládá ze čtyř hlavních konstrukčních skupin a skupiny pomocných zařízení :

- skříň motoru hlava válců válce kliková skříň olejová jímka (vana) víka;- klikový mechanismus píst pístní čep pístní kroužky ojnice kliková hřídel;- rozvodový mechanismus ventily, ventilové pružiny, ventilová

vahadla, hřídel vahadel vačková hřídel kola rozvodu, rozvodový řetěz nebo

ozubený řemen;- zařízení pro tvorbu směsi sací potrubí karburátor vstřikování;- pomocná zařízení zapalování mazaní motoru chlazení motoru výfukový systém.

6

Dvoudobý motor

JAN.Z,ŽDÁNSKÝ,B.Automobily, příslušenství, 1. vydání Brno, Portál 2000 ISBN není uvedeno,schvalovací doložka MŠMT není uvedena

POŠTA,J.Opravárenství a diagnostika II, 1. vydání Praha 2002,ISBN 80-89073-88-2

GSCHEIDLE,R.Příručka pro automechanika,1.vydání Praha 2001,ISBN 80-85920-76-X

Časopis Automobil Revue Registrace MK ČR E 18159ISSN: 1211 – 9555

Časopis Autoexpert ISSN: 1211 – 2380

Neoznačené obrázky jsou autora

7