Podobné články
Jak zelená jsou ve skutečnosti elektroauta?
Rozdíly mezi jednotlivými druhy automobilových motorů
01.05. 2016by Admin E-konstruktérPřinese elektrický motor konec spalovacího motoru?
Konstruktéři automobilů se při návrhu vozidel zabývají poměrem hmotnosti a výkonu, tj. měrnou hmotností. I když v centru pozornosti oboru stojí zejména snižování hmotnosti, vývojáři se zabývají i účinnější konstrukcí motorů. V současnosti mezi automobilovými motory převládají spalovací motory, ale kvůli rostoucímu znepokojení ohledně změny klimatu se během let dostává stále větší pozornosti elektromobilům.
Pochopení rozdílů v těchto motorech a v jejich dopadu na zdroje – nemluvě o měrné hmotnosti – odhaluje klíčové vlastnosti, které mohou napovědět, kdy nebo jestli vůbec dojde k ústupu spalovacích motorů.
Pístový spalovací motor
Účinnost pístového motoru obecně je zhruba 28 až 45 %. Může mít stovky pohyblivých součástí, které mohou být zdrojem vyšších nároků na údržbu, hluku a energetických ztrát než u rotačních nebo elektrických motorů, které se vyznačují menším počtem součástí a nižší složitostí. Přesto se spalovací pístové motory díky své měrné hmotnosti drží na vrcholu popularity – prozatím.
V současnosti se na silnicích setkáme nejčastěji se čtyřdobým spalovacím pístovým motorem. Každá doba v pracovním cyklu plní určitou funkci, díky které se otáčí klikový nebo hnací hřídel. S každou dobou se píst postupně pohybuje z horní úvrati (nejvyšší polohy, do které se píst ve válci může dostat) do dolní úvrati (nejnižší polohy).
Image by bluebay at FreeDigitalPhotos.net
Během první doby, fáze sání, se do válce nasává vzduch a palivo. U vznětových motorů se v této fázi nasává pouze vzduch a palivo je vstříknuto těsně před fází expanze. Píst vracející se do horní polohy tuto směs stlačí a ta je pak zapálena svíčkou. Vznětové motory mají vyšší kompresní poměry, díky kterým vznikají vyšší teploty, a proto u nich dochází k zapálení paliva po jeho vstříknutí bez zapalovací svíčky. Vznětové motory jsou místo zapalovacích svíček vybaveny žhavicími prvky nazývanými žhavicí svíčky, které pomáhají zahřívat spalovací prostor při studených startech.
Během další doby, fáze expanze, je směs paliva a vzduchu zapálena a expandující plyny vzniklé touto malou explozí tlačí píst směrem k dolní úvrati. Konečně ve čtvrté době, fázi výfuku, se píst vrací do horní úvrati a vytlačuje plyny z válce.
Přímočarý pohyb pístů se přeměňuje na otáčivý pohyb prostřednictvím ojnic, které otáčejí klikovým hřídelem. Klikový hřídel zase pohání převodové ústrojí. Klikový hřídel je také propojen s vačkovým hřídelem nebo hřídeli – obvykle řemenem, i když někdy se používá válečkový řetěz. Vačkový hřídel otáčí vačkami otevírajícími a zavírajícími ventily, a tím řídí časování sání a výfuku plynů ve válcích.
Ve snaze využít každou fázi k získání maximálního výkonu se konstruktéři soustředí zejména na konstrukci pístů, vaček a ventilů. Zlepšení výkonnosti a účinnosti se často opírá o zvýšení rychlosti nebo otáček těchto součástí a zvýšení tlaků, které na ně působí. To může být obtížné – tak jednoduchá věc, jako je zvýšení tlaku během fáze komprese (tj. kompresního poměru), může vyžadovat zcela novou hlavu válců, písty a ojnice vyrobené z materiálů, které odolají vyššímu namáhání. Vyšší tlaky mohou také vyžadovat palivo s vyšším oktanovým číslem, aby došlo ke správnému zapálení. Ignorování některého z těchto požadavků může vést k nadměrnému opotřebovávání motoru a nedostatečné účinnosti provozu.
Další díl: Rotační spalovací motor - Wanklův motor, DC pohon elektroaut
zdroj: machinedesign.com