Autor Téma: Základy spaľovacieho motora  (Prečítané 3298 krát)

0 užívateľov a 1 Hosť prehliada túto tému.

Falco

  • Hosť
Základy spaľovacieho motora
« kedy: 05.01.2018 - 13:05:29 »
Ozrejmime si základné vlastnosti spaľovacích motorov, ich mazania, chladenia, spaľovania a ďalších informácií. Otázky a odpovede budú postupne dopĺňané na základe dotazov v diskusii.



[ You are not allowed to view attachments ]

Dnes najpoužívanejší motor s vnútorným spaľovaním môžme podľa druhu paliva rozdeliť do troch skupín a podskupín podľa najčastejšieho spôsobu dávkovania paliva do valcov :

- Benzínový motor
       - Karburátorový
       - Jednobodové alebo viacbodové nepriame vstrekovanie
       - Priame vstrekovanie
   
- Dieslový motor
      - Priame vstrekovanie
      - Nepriame vstrekovanie

- Motor na alternatívne palivá
      - Priame vstrekovanie
      - Nepriame vstrekovanie



Prívod vzduchu
 [ You are not allowed to view attachments ]

Prívod vzduchu do motora je skrz nasávacie potrubie, filter a škrtiacu klapku obmedzujúcu množstvo nasávaného vzduchu (dnes aj motory dual VVT (variable valve timing - variabilne casovanie ventilov) s viarabilnym casovanim ventilov sania, ktoré pomocou regulácie doby otvorenia ventilov určujú množstvo nasaného vzduchu). Ďalšie komponenty sania sú napríklad turbo, intercooler (tzv. medichladič nasávaného vzduchu), rezonátor, váha vzduchu (čidlo merajúce prietok vzduchu).

V prípade variabilného časovania ventilov sania, je potrebné, ba priam nevyhnutné použiť priame vstrekovanie paliva.

Časti nasávania vzduchu ako turbo sú chladené a mazané olejom z dôvodu ich vysokého zaťaženia. Často je možnosť stretnúť sa aj s vodou chladeným turbom.

Vstrekovanie paliva a príprava zmesy
 [ You are not allowed to view attachments ]

Kedysi najčastejšie používané karburátorové zariadenie na prípravu zmesy vzduchu, ktorého princíp fungovania je pootváraním škrtiacej klapky regulovať prísun vzduchu do karburátora, ktorý svojou kinetickou energiou strháva z dávkovacej trysky palivo a spolu putujú do valcov. Výhodou je jednoduchá konštrukcia bez elektroniky, nevýhodou je nepresná regulácia paliva, časté poruchy a nutnosť pravidelného servisu. Využitie je však stále pre drobné zariadenia ako traktory, kosačky, motorové píly a iné. Možno ho však stále nájsť aj v motošporte.

Nepriame vstrekovanie začalo ako náhrada karburátora kde sa zaviedla samostatná vstrekovacia tryska do potrubia sania tesne pred vstup do valcov. Dávkovanie paliva je riadené už elektronicky a upravované podľa odmeraného množstva vzduchu, aby bol dosiahnutý správny pomer paliva a vzduchu. Vzduch sa v potrubí zmiešal s palivom a dizajn potrubia zaručil jeho rozmiešanie.

Pre lepšie rozmiešanie paliva a lepšie kompenzácie odchýlok medzi valcami bolo nadizajnové a dodnes používané viacbodové nepriame vstrekovanie. Tento druh vstrekovania mal pre každý valec vlastný vstrekovač do rozdeleného potrubia sania. Toto vstrekovanie sa označovalo aj ako MPI (multi-point injection). Využívalo sa pre benzínové aj dieslové motory bez turba. Tieto motory sú najlepším kandidátom na prestavbu pohonu na alternatívne palivá (LPG, CNG a iné).

Priame vstrekovanie sa najčastejšie používa v moderných naftových motoroch od cca roku 2000 a najnovších benzínových motoroch. Pri naftových motoroch je jednoznačná výhoda kvalitného rozprášenia nafty do valca a jeho zmiešania so vzduchom a teda čistejšieho a efektívnejšieho prehorenia. Pri benzínových motoroch využívame podobného princípu aj výhod, avšak vzhľadom na vlastnosti benzínu je potrebné valce schladzovať, aby nedošlo k predčasnému splanutiu paliva z dôvodu vysokej teploty (nafta sa stáva naopak horľavou až pri omnoho vyšších teplotách, ktoré dosahujeme jej stlačením vo valci). Z tohto dôvodu je nutné zabezpečiť vhodnú teplotu valcov, ich ochladenie (predvstrekom paliva, vstrekovaním vody (experimentálne!) alebo vonkajším chladením). Ak to nie je možné, je nutné použiť palivo s vyšším oktánovým číslom, ktoré udáva okrem iného aj vyššiu teplotu vzplanutia paliva.

Chladenie motora
 [ You are not allowed to view attachments ]

Je zabezpečené pasívne a aktívne. Pasívne chladené motory sú dnes vzácnosťou. Jedná sa o motory, ktoré nemajú chladiaci okruh s chladiacou kvapalinou, ale sú chladené výhradne vzduchom, najčastejšie vzduchom prenikajúcim do motorového priestoru počas jazdy a zároveň pomocou vrtule umiestnenej na čele motora, ktorá sa úmerne točí s otáčkami motora. Takto chladené sú len motory uložené pozdĺž a sú to najmä motory veľkoobjemové s nízkym kompresným pomerom, ktoré pracujú pri nižších teplotách.

Moderné motory a hlavne motory v bežných vozidlých sú chladené aktívne pomocou okruhu s chladiacou kvapalinou, ktorá zabezpečuje odvod tepla pomocou výmenníka (chladiča) za maskou karosérie. Takto chladený motor dokáže udržať rovnomernú teplotu jeho všetkých častí. Chladiaci okruh je poháňaný vodnou pumpou, ktorá čerpá vodu a zabezpečuje jej cirkuláciu v okruhu. Jej práca je opäť úmerná otáčkam motora. Pre dodatočné dochladzovanie po vypnutí motora alebo pri státi vozidla sú chladiče vybavené jedným alebo dvomi vetrákmi, ktoré sú ovládané elektricky.

Chladiaci okruh je pod tlakom, aby sa teplota varu chladiacej zmesy bola čo najvyššia a tak aj pri zahriatí nad 110 stupňov pri prehriatí motora, chladiaca tekutina nevyvrela. Poruchy v chladiacom systéme spôsobia, že tekutina môže dosiahnúť bod varu pri nižšej teplote, prípadne zamrznúť pri teplote rovnej 0 stupňov. Častými poruchami sú netesnosti okruhu kedy môže tekutina presakovať do spalovacieho priestoru motora, čo sa prejavuje bielym dymom z výfuku a ubúdaním chladiacej zmesy. Alternatívou je presak vody do olejového okruhu prejavujúc sa znižovaním hladiny chladiacej kvapaliny a naopak zvýšním množstva v olejovom okruhu. Možné je badať na viečku nalievania oleja kondenzovanú zmes vody a oleja. Zriedka dochádza k únikom tekutiny mimo motorový priestor keď dôjde k poškodeniu hadíc chladiaceho okruhu, tesnenia vodnej pumpy alebo chladiča.

Mazací okruh
 [ You are not allowed to view attachments ]

Mazanie motora je zabecpečené motorovým olejom, ktorý sa nachádza v olejovej vani, t.j. nádrži na olej na spodu motora. V tejto olejovej vani sa nachádza olejové čerpadlo, ktoré je poháňané otáčkami motora a čerpá olej z vane do hlavy motora kde pomocou kanálov v hlave a bloku motora steká do jednotlivých častí motora, ktoré vyžadujú mazanie. Každá súčiastka motora je dizajnovaná tak, aby dochádzalo k jej efektívnemu mazaniu, rozstrekovaniu oleja, napr. pomocou rotácie vačkových hriadelov, kľukovým hriadeľom, tlakom skrz úzke otvory a podobne.

Nároky na motorový olej sú vysoké a preto každý výrobca motora definuje svoje špecifiká a olej, ktorý by mal byť pre daný motor použitý. Dôležité faktory sú hustota pri roznej teplote, zloženie oleja, jeho prísady a aditíva, ochrana častí motora a znášanlivosť s materiálmi v motore. Častou chybou je použitie motora, ktorý nespĺňa podmienky výrobcu na aditíva a zloženie oleja až môže dôjsť k interakcii oleja s rôznymi materiálmi v motore ako napríklad špecifickými zliatnami či kovmi. To vedie až k deštrukcii motora. Menej zásadnou hodnotou je hustota oleja, ktorá je variabilné a často je možné v motore použiť olej rôznych hustôt s primeranou odchýlkou od odporúčania výrobcu alebo výrobca sám odporúča rôžne špecifikácie oleja zároveň. Najčastejšie sa hustoty oleja menia v závislosti od podnebia kde automobil jazdí, prípadne od druhu jázdy, napríklad pri motošporte sa používa olej, ktorý je aj pri vyšších teplotách hustejší a nestráca tak mazacie schopnosti. Každý olej má definované dva teplotné rozsahy a to najnižšiu teplotu čerpateľnosti a najvyššiu teplotu mazania.

K poruchám mazania dochádza zriedka, ale predsa len sú medzi nimi napríklad netesnosti okruhu, zanesenie okruhu nečistotami, netesnosť tesnení kedy môže olej prenikať do spalovacieho priestoru prejavujúc sa modrým dymom z výfuku a ubúdaním množstva oleja. Taktiež môže dochádzať k presaku oleja do chladiaceho okruhu čo je badateľné olejovými škvrnami v kondenzačnej nádržke chladiacej kvapaliny.

Pri krátkych jazdách spaľovacieho motora dochádza k malému presaku vody z chladiaceho okruhu do olejového čo je spôsobené netesnosťou a rozťažnosťou materiálu. Po zahriatí motora sa kovy, z ktorých je motor vyrobený (najčastejšie hliník) roztiahnu a medzedi medzi materiálmi a tesneniami sa uzavrú. V ideálnom prípade by bolo vhodné používanie len jedneho druhu kovu, avšak tesnenia sú často oceľové, medené alebo z iných kokov. Taktiež vložky valcov v hliníkovom bloku sú oceľové alebo liatinové. Fyzikálne vlastnosti týchto kokov sú rôzne.

Výfuk
 [ You are not allowed to view attachments ]

Pod slovom výfuk rozumieme všeobecne vedľajší produkt spaľovania. Na jeho odvedenie sa používa výfukové potrubie, ktoré je uchytené pomocou tzv. zvodov výfuku k hlave motora. Skrz výfukové ventily v motore je odvádzané spálene palivo, ktoré pod vysokým tlakom a teplotou opúšta spalovací priestor. Jeho kinetická energia je využívaná na pohánanie turba v sacom potrubí. Výfukové plyny prechádzajú katalyzátorom, ktorého názov je odvodený od katalytickej reakcie, ktorá znamená urýchľovanie chemickej reakcie pomocou katalyzátorov, teda chemických látok. Výfukový plyn reaguje s látkami v katalyzátore vďaka čomu dochádza k chemickým reakciám a odbúraniu väčšiny škodlivých látok. V tlmiči výfuku sa spomalí rýchlosť výfukových plynov a usmerní sa ich prúdenie tak, aby došlo k stíšeniu výstupu plynov z potrubia.

Riadiace jednotky motora vyhodnocujú chemické zloženie výfukových plynov a pomocou údajov vedia ako prebieha v motore spaľovanie a následne upravujú dávkovanie paliva, vzduchu alebo iné veličiny pre dosiahnutie čo najefektívnejšieho chodu motora.
« Posledná zmena: 05.01.2018 - 14:18:38 od Falco »