co je spalovací motor a jak to funguje?

co je to spalovací motor?

spalovací motor (ICE) je tepelný motor, ve kterém dochází ke spalování paliva oxidačním činidlem (obvykle vzduchem) ve spalovací komoře, která je nedílnou součástí okruhu toku pracovní tekutiny.

v motoru s vnitřním spalováním působí expanze vysokoteplotních a vysokotlakých plynů produkovaných spalováním přímou sílu na některé součásti motoru. Síla je obvykle aplikována na písty, lopatky turbíny, rotor nebo trysku.

tato síla pohybuje komponentou na vzdálenost, přeměňuje chemickou energii na použitelnou kinetickou energii a používá se k pohonu, pohybu nebo pohonu všeho, na co je motor připojen. To nahrazuje vnější spalovací motor pro aplikace, kde je důležitá hmotnost nebo velikost motoru.

termín spalovací motor obvykle označuje motor, ve kterém je spalování přerušované, jako jsou populárnější čtyřtaktní a dvoutaktní pístové motory, spolu s variantami, jako je šesttaktní pístový motor a rotační Wankelův motor.

druhá třída spalovacích motorů používá nepřetržité spalování: plynové turbíny, proudové motory a většina raketových motorů, z nichž každý je spalovacím motorem na stejném principu, jaký byl dříve popsán. Střelné zbraně jsou také formou spalovacího motoru, i když jsou tak specializované, že jsou obvykle považovány za samostatnou kategorii.

naproti tomu u vnějších spalovacích motorů, jako jsou parní nebo Stirlingovy motory, je energie vydávána pracovní tekutině, která se neskládá ze spalin, je s nimi smíchána nebo je jimi kontaminována. Mezi pracovní kapaliny pro vnější spalovací motory patří vzduch, horká voda, tlaková voda nebo dokonce tekutý sodík, který je ohříván v kotli.

Přečtěte si více: Co je externí spalovací motor?

ICEs jsou obvykle poháněny energeticky hustými palivy, jako je benzín nebo motorová nafta, kapaliny vyrobené z fosilních paliv. I když existuje mnoho stacionárních aplikací, většina ICEs se používá v mobilních aplikacích a je dominantním zdrojem energie pro vozidla, jako jsou automobily, letadla a lodě.

kdo vynalezl spalovací motor?

v roce 1823 Samuel Brown patentoval první spalovací motor, který byl průmyslově aplikován v USA; jeden z jeho motorů čerpal vodu na Croydonském kanálu v letech 1830 až 1836.

první komerčně úspěšný spalovací motor vytvořil Étienne Lenoir kolem roku 1860 a první moderní spalovací motor vytvořil v roce 1876 Nicolaus Otto. V roce 1872 vynalezl Američan George Brayton první komerční spalovací motor poháněný kapalinou.

Étienne Lenoir se narodil v Mussy-la-Ville v roce 1822, který byl tehdy v Lucembursku, ale nyní je součástí Belgie. Začátkem roku 1850 emigroval do Paříže ve Francii, kde pracoval jako inženýr a experimentoval s elektřinou.

v roce 1860 patentoval plynový jednoválcový spalovací motor, který namontoval na tříkolový vozík. Ačkoli to fungovalo poměrně dobře, nebylo to úsporné, vydávalo hodně hluku a často se přehřívalo. Motor by se úplně vypnul, pokud by nebyla dodána voda, aby se ochladil, a nádrž byla vyžadována k udržení plynného paliva.

v roce 1863 postavil tříkolový kočár, který jezdil na benzín. Během demonstrace v Paříži auto urazilo vzdálenost 11 km za přibližně 3 hodiny, což odpovídá průměrné rychlosti 3 km / h.

vůbec ne příliš rychle! Co bylo na kočáru tak působivé, než se pohybovat tak pomalu? Skutečnost, že byl poháněn motorem, spíše než koněm nebo mezkem, z něj učinila skutečnou inovaci. Jeho motory byly relativně úspěšné, celkem bylo postaveno kolem 500 motorů, ale ponechal volný prostor pro velké zlepšení.

Lenoir se stal francouzským občanem v roce 1870 za pomoc Francouzům během francouzsko-pruské války. V roce 1881 obdržel Légion d ‚ honneur, cenu za vynikající výsledky, za své pokroky v telegrafii. Ačkoli Lenoir prakticky vynalezl automobil, Lenoir byl v pozdějších letech opuštěný. Zemřel ve Francii v roce 1900.

jak funguje spalovací motor?

u spalovacího motoru (ICE) dochází k zapálení a spalování paliva uvnitř samotného motoru. Spalování, také známé jako spalování, je základní chemický proces uvolňování energie ze směsi paliva a vzduchu. Motor pak převádí část energie ze spalování na práci.

motor se skládá z pevného válce a pohyblivého pístu. Rozšiřující se spalovací plyny tlačí píst, který zase otáčí klikovým hřídelem. Poté, co píst stlačí směs paliva a vzduchu, jiskra ji zapálí a způsobí spalování. Expanze spalin tlačí píst během zdvihu.

nakonec, prostřednictvím systému ozubených kol v hnacím ústrojí, tento pohyb pohání kola vozidla.

v současné době se vyrábějí dva typy spalovacích motorů: zážehový benzínový motor a vznětový vznětový motor. Většina z nich je čtyřtaktní, což znamená, že k dokončení cyklu trvá čtyři zdvihy pístu. Cyklus zahrnuje čtyři různé procesy: sací, kompresní, spalovací a výkonový zdvih a výfuk.

zážehové zážehové benzínové a vznětové vznětové motory se liší způsobem, jakým dodávají a zapalují palivo. U zážehového motoru je palivo smícháno se vzduchem a poté nasáváno do válce během procesu sání. Poté, co píst stlačí směs paliva a vzduchu, jiskra ji zapálí a způsobí spalování.

expanze spalin tlačí píst během zdvihu. U vznětového motoru je vzduch právě nasáván do motoru a poté stlačen. Vznětové motory pak rozprašují palivo ve vhodném odměřeném množství do horkého stlačeného vzduchu, který ho zapálí.

aplikace spalovacích motorů

spalovací motory jsou nejrozšířenějšími a nejrozšířenějšími zařízeními vyrábějícími energii, která v současné době existují. Příklady zahrnují benzínové motory, dieselové motory, motory s plynovou turbínou a raketové pohonné systémy.

IC motor má mnoho aplikací, jako je,

• benzínové motory: automobilový průmysl, námořní, letadla
• plynové motory: průmyslový výkon
• dieselové motory: automobilový průmysl, železnice, energie, námořní
• plynové turbíny: výkon, letadla, průmyslové, námořní

klasifikace spalovacích motorů

v současné době se vyrábějí dva druhy spalovacích motorů: zážehový benzínový motor a vznětový vznětový motor. Většina z nich jsou čtyřtaktní motory s cyklem, což znamená, že k dokončení cyklu jsou zapotřebí čtyři zdvihy pístu.

IC motory lze klasifikovat na základě použitého paliva, termodynamického cyklu, typu zapalování, typu chladicího systému, uspořádání válců, způsobu nabíjení atd. Nyní to podrobně studujeme.

1) podle cyklu provozu:

víme, že IC motory přeměňují chemickou energii na mechanickou energii v cyklickém provozu. Existuje mnoho termodynamických cyklů, např. Carnotův cyklus, Ottův cyklus, dieselový cyklus, Rankinův cyklus atd. IC motory pracují na třech cyklech Otto cyklu a dieselového cyklu a Dvojcyklu. Podle toho lze IC motory rozdělit do následujících typů.

1. Otto cyklus motoru:

to je také známé jako zážehový motor nebo konstantní objem tepla přídavného motoru, benzínový motor, atd. V tomto cyklu dochází k přidávání tepla (spalování paliva) a odmítnutí (výfuk) při konstantním objemu a k expanzi a stlačení dochází při izentropickém. Tyto motory poskytují nízký výkon při vysoké rychlosti.

2. Motor s dieselovým cyklem

to je známé jako vznětový motor, vznětový motor, motor s konstantním tlakem atd. V tomto cyklu dochází k přidávání tepla (spalování paliva) při konstantním tlaku a k odmítnutí tepla při konstantním objemu. Tento motor poskytuje vysoký výkon při nízkých otáčkách.

3. Motor Duel Cycle:

duální cyklus je kombinací Ottova cyklu a dieselového cyklu. V tomto motoru dochází k přidávání tepla jak při konstantním objemu, tak při konstantním tlaku v určitém poměru.

některé motory pracují na Stirlingově cyklu a Ericssonově cyklu, ale ty se komerčně nepoužívají.

2) podle typu použitého paliva:

většina z nás o těchto motorech ví. Jedná se o benzínové a dieselové motory. V současné době plynné palivo jako LPG, CNG, vodík atd. používá se také v IC motorech. Tyto motory se nazývají netradiční motory.

3) podle způsobu nabíjení:

nabíjení znamená, jak probíhá příjem směsi paliva a vzduchu. To lze klasifikovat následovně.

1. motor s přirozeným nasáváním:

v tomto motoru dochází k přijetí směsi vzduch-palivo (motor SI) nebo samotný vzduch (motor CI) v důsledku tlakového rozdílu uvnitř válce a atmosférického tlaku.

2. Přeplňované motory:

v tomto motoru se k přijetí náboje uvnitř válce používá samostatný kompresor. Tento kompresor je provozován pomocí výkonu motoru (spojený s klikovým hřídelem s řemenovým pohonem).

3. Přeplňovaný motor:

tento motor používá turbínu, která nasává vzduch do válce a běží pomocí výkonu výfukových plynů. Je to také jako přeplňování, ale kompresor je provozován turbínou, která se otáčí výfukovými plyny.

4) podle zapalování:

v IC motoru zapalování nabíjení může probíhat dvěma způsoby. V prvním z nich se používá samostatná zapalovací svíčka nebo jiné zařízení k zapálení paliva (zážehový motor) a druhé je zapalování paliva v důsledku tepla generovaného během komprese nebo paliva (vznětový motor).

takže podle těchto metod jsou k dispozici dva motory zážehový motor nebo motor SI (benzínový motor) a vznětový motor nebo motor CI (dieselový motor).

5) podle typu zapalovacího systému:

v benzínových motorech jsme použili zapalovací svíčku k zapálení paliva. Tato jiskra na zapalovací svíčce se vyrábí zapalovacím systémem. Podle zapalovacího systému existují dva typy motorů. První z nich je bateriový zapalovací motor (použijte baterii pro generování jiskry) a další je magneto zapalovací motor (použijte malý generátor pro generování jiskry).

6) Podle konstrukce motoru:

1. pístový motor:

u tohoto typu motoru se používá píst, který se pohybuje vratným pohybem pomocí tlakové síly generované spalováním paliva. Klikový hřídel převádí tento vratný pohyb na rotační pohyb. Většina automobilových motorů je vratného typu.

Přečtěte si více: Co je pístový motor?

2. Rotační motor:

u rotačního motoru se používá rotor. Tlaková síla generovaná spalováním paliva je vyvíjena na tento rotor, který dále otáčí kolem. Wankelův motor je jeden typ rotačního motoru. Tyto motory se v současné době nepoužívají v automobilových motorech.

7) podle chlazení:

dva typy chlazení se používají v IC motorech, chlazení vzduchem a chlazení vodou. Takže motory jsou vzduchem chlazené motory nebo vodou chlazené motory. Oba tyto chladicí systémy mají své vlastní výhody, o kterých budeme diskutovat později. Motorový olej slouží také jako chladicí médium.

8) podle zdvihu motoru:

víme, že zdvih je maximální vzdálenost, kterou může píst cestovat uvnitř válce nebo mezi TDC a BDC. Pokud se motor pohybuje z TDC na BDC, nazývá se to jeden zdvih. Pokud se vrátí do BDC, nazývá se to dva tahy. Klikový hřídel dělá jednu rotaci ve dvou úderech. Podle něj byly vynalezeny tři typy motorů.

1. Dvoutaktní motor:

v tomto motoru klikový hřídel provádí jednu rotaci v jednom zdvihu. Tento motor poskytuje více energie ve srovnání s ostatními. Používá se ve střelcích, lodích, generátorech atd.

Přečtěte si více: Co je to dvoutaktní motor? a co je čtyřtaktní motor?

2. Čtyřdobé motory:

tento motor poskytuje dvě otáčky klikového hřídele v jednom zdvihu. Poskytují nízký výkon, ale vysokou účinnost. Používá se v automobilech, nákladních automobilech, kolech atd.

3. Šestdobé motory:

tyto motory jsou ve vývoji. Jak název napovídá, poskytne tři otáčení klikových hřídelů v jednom zdvihu.

9) podle uspořádání motoru:

tyto motory lze lépe pochopit pomocí diagramů ve srovnání se slovy.

Časté dotazy.