stroj, ktorý spálením paliva premieňa jeho chemickú reakciu na mechanickú prácu From Wikipedia, the free encyclopedia
Spaľovací motor (v širšom zmysle) je stroj, ktorý spálením paliva premieňa jeho chemickú energiu na mechanickú prácu. K spaľovaniu paliva, alebo palivovej zmesi môže dochádzať v motore, ale aj mimo motora. V užšom zmysle sa pod pojmom spaľovací motor spravidla rozumie piestový spaľovací motor.[1]. Článok sa zaoberá spaľovacím motorom v širšom zmysle.
Niektoré látky, všeobecne nazývané palivá, sú schopné chemickej reakcie spaľovania, pri ktorej sa uvoľňuje teplo. Ak sa uvoľneným teplom zahreje pracovný plyn, podľa stavovej rovnice sa zvýši jeho tlak, alebo objem, v závislosti od toho či sa nachádza v uzavretom, alebo otvorenom priestore. Tento stav plynu môžeme využiť na vykonanie mechanickej práce, buď pôsobením tlaku na pohyblivú časť motora, alebo využitím zákona akcie a reakcie pri výtoku pracovnej látky z motora. Vyvedenie získanej mechanickej práce vo využiteľnej forme je už len vecou vhodného konštrukčného riešenia. Celý proces prebieha v súlade s druhou termodynamickou vetou len s určitou účinnosťou.
Niektorá z variánt uvedeného všeobecného princípu je prítomná v realizácii každého spaľovacieho motora. Pritom platí:
Vzhľadom na vyššie uvedené nie je prekvapujúce, že skupina spaľovacích motorov zahŕňa množstvo typov a rôznych konštrukčných prevedení, preto je užitočné použiť pre ich rozdelenie správne kritériá.
Spaľovacie motory sa rozdeľujú podľa niekoľkých hľadísk. Jednotlivé hľadiská sú vzájomne nezávislé, preto sa nedá v tomto prípade vytvoriť jednoduchá stromová štruktúra.
Spaľovacie motory sa delia:
V bežnej praxi sa dnes pod spaľovacím motorom rozumie spaľovací motor s vnútorným spaľovaním.
Existujú aj ďalšie podrobnejšie hľadiská. Nasledovný zoznam kritérií nie je úplný, navyše jednotlivé kategórie spaľovacích motorov, napríklad turbíny, majú špecifické vlastné kategórie.
Tieto motory sú najpočetnejším zástupcom spaľovacích motorov v technických zariadeniach. Takmer výhradne sa používajú pre pohon motorových vozidiel. Ich základnou súčasťou je piest, ktorý koná posuvný alebo rotačný pohyb a sprostredkúva premenu tlakovej energie plynovej náplne na mechanickú energiu otáčajúceho sa hriadeľa.
Základnou charakteristikou zážihových motorov je, že zmes vo valci nad piestom sa zapaľuje najčastejšie iskrou medzi elektródami sviečky. Zmes na zapálenie potrebuje cudzí zdroj energie. Zážihový motor môže pracovať ako dvojtaktný, aj štvrotaktný.
Základnou charakteristikou vznetových motorov je, že zmes, ktorá sa tvorí až priamo v spaľovacom priestore, sa vznecuje od tzv. kompresného tepla. Tieto motory majú taký vysoký kompresný pomer, že pri stlačení vzduchu nasatého do valca je v okamihu vstreknutia paliva v spaľovacom priestore teplota vyššia, ako je teplota vznietenia paliva. Aj vznetový motor môže pracovať ako dvojtaktný, alebo štvortaktný.
Raketový motor má špeciálne postavenie medzi ostatnými spaľovacími motormi:
S prihliadnutím na uvedené zásadné odlišnosti sa niektoré časti nižšie uvedeného textu na raketové motory nevzťahujú.
Prvé návrhy využitia strelného prachu, ako zdroja mechanickej energie sa objavili už v 17. storočí. Vo Francúzsku sa problematikou zaoberali Hautefeuille a Denis Papin, v Holandsku Christian Huygens. Koncom 18. storočia navrhol Street vo Veľkej Británii využiť zmes kvapalného paliva so vzduchom a Barber navrhol prvú spaľovaciu turbínu. V 19. storočí patentoval Lebon dvojčinný plynový motor, S. Brown postavil plynový motor a v roku 1826 ho zabudoval do vozidla. Étienne Lenoir skonštruoval v roku 1860 dvojtaktný dvojčinný posúvačový motor na svietiplyn. V roku 1867 Nikolaus Otto a Langen skonštruovali atmosférický plynový motor, v roku 1873 Reithmann štvortaktný plynový motor, v roku 1878 opäť Otto ležatý štvortaktný plynový jedno činný motor. V roku 1879 skonštruoval Kostovič zážihový motor s výkonom až 60 kW na pohon vzducholodí. V roku 1884 Gottlieb Daimler skonštruoval prvý štvortaktný zážihový motor s vysokými otáčkami. V roku 1893 opísal Rudolf Diesel pracovný obeh na využitie práškového uhlia, alebo iných ťažkých palív. V 10. rokoch 20. storočia prebiehali pokusy vstrekovať palivo čerpadlom a nie prostredníctvom stlačeného vzduchu. Sériovú výrobu automobilov, a teda aj ich motorov začala v roku 1908 firma Ford. V roku 1912 postavila švajčiarska firma Sulzer prvé lokomotívy, poháňané naftovým motorom.
Každý typ spaľovacieho motora má svoje výhody a nevýhody a preto sa viac alebo menej hodí pre pohon jednotlivých zariadení.
Hlavné výhody spaľovacích motorov sú:
Hlavné nevýhody spaľovacích motorov sú:
Motor pre svoju reálnu prácu potrebuje ďalšie podsystémy.
Výkon spaľovacieho motora závisí hlavne od množstva energie uvoľnenej horením paliva. Množstvo uvoľnenej energie môžeme regulovať dvoma spôsobmi.
Ako palivá sa najčastejšie používajú uhľovodíky: ľahkoodpariteľné (benzín), ťažkoodpariteľné (nafta), stlačený zemný plyn (CNG), skvapalnený propán-bután (LPG), alkoholy (metanol, etanol).
Využívajú sa aj ich rôzne zmesi, prípadne sa motor používa ako viacpalivový s prepínaním paliva počas jazdy. V poslednej dobe sa do palív začínajú pridávať biologické prímesi, ako napríklad metylester repky olejnej (MERO).
Intenzívne sa pracuje na nahradení ropných palív vodíkom.
Okrem paliva je nevyhnutnou zložkou zmesi pre väčšinu spaľovacích motorov vzduch, pretože obsahuje kyslík potrebný k spaľovaniu.
Teplo privedené v palive sa v spaľovacom motore rozdelí nasledovne:
Qd = Qe + Qch + Qv + Qns + Qol + Qzv
Podiel najvýraznejších zložiek rovnice je uvedený v tabuľke, pričom Qd zodpovedá 100 %.
| Druh motora | % Qe | % (Qch + Qol) | % Qv |
| zážihový | 21 až 28 | 12 až 27 | 30 až 55 |
| vznetový | 29 až 42 | 15 až 35 | 25 až 45 |
Tepelná energia, ktorá spôsobuje ohrev motora a spalín (Qch, Qv, Qol) je nevyužiteľná a nazýva sa stratovou energiou.
Z uvedeného porovnania vyplýva že vznetový motor využije dodanú energiu efektívnejšie, pracuje teda s vyššou účinnosťou.
Z tepla ekvivalentného užitočnej práci Qe sa ešte časť spotrebuje na mechanické straty (trenie a pohon pomocných agregátov).
Spaľovací motor s ohľadom na jeho masové rozšírenie patrí k významným zdrojom znečisťovania životného prostredia. Prirodzeným produktom dokonalého spaľovania uhľovodíkového paliva sú
Okrem nich vznikajú aj ostatné škodlivé zlúčeniny:
Spaľovací motor je tiež významným zdrojom emisií hluku.
Pri súčasnej úrovni poznania nie je možné spaľovací motor masovo nahradiť iným alternatívnym pohonom, vhodným pre automobilovú dopravu, ktorý by zachoval výhody spaľovacieho motora a nemal by jeho nevýhody. Preto výrobcovia motorov a motorových vozidiel intenzívne pracujú na znížení nepriaznivých dopadov používania spaľovacích motorov.
Pri znižovaní emisií je možné využiť niektoré z nasledovných techník:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
