drtivá většina vozidel (osobních a užitkových vozidel), která se dnes prodávají, je vybavena spalovacími motory. V tomto článku budeme popisovat, jak funguje čtyřtaktní spalovací motor.

spalovací motor je klasifikován jako tepelný motor. Říká se tomu vnitřní, protože spalování směsi vzduchu a paliva probíhá uvnitř motoru, ve spalovací komoře a některé spálené plyny jsou součástí nového spalovacího cyklu.

spalovací motor v podstatě přeměňuje tepelnou energii hořící směsi vzduch-palivo na mechanickou energii. Říká se tomu 4 zdvihy, protože k provedení úplného spalovacího cyklu trvá píst 4 zdvihy. Úplný název motoru, který pohání osobní automobil, je: 4taktní pístový spalovací motor, zkráceně ICE (motor s vnitřním spalováním).

nyní se podívejme, které jsou hlavní složkou ledu.

obrázek: díly spalovacího motoru (DOHC)

Legenda: vačkový hřídel výfuku lopata výfukového ventilu zapalovací svíčka sací ventil kbelík sací vačkový hřídel výfukový ventil sací ventil hlava válce píst pístní čep ojnice blok motoru klikový hřídel TDC – horní úvrati BDC – dolní úvrati

hlava válce (8) obvykle obsahuje vačkový hřídel (y), ventily, kbelíky ventilů, zpětné pružiny ventilů,zapalovací / žhavicí svíčky a vstřikovače (pro přímé vstřikovací motory). Přes hlavu válce proudí chladicí kapalina motoru.

uvnitř bloku motoru (12) najdeme píst, ojnici a klikový hřídel. Pokud jde o hlavu válců, přes blok motoru proudí chladicí kapalina, která pomáhá regulovat teplotu motoru.

píst se pohybuje uvnitř válce z BDC do TDC. Spalovací komora je objem vytvořený mezi pístem, hlavou válců a blokem motoru, když je píst blízko TDC.

na obrázku 1 můžeme prozkoumat kompletní sadu mechanických součástí ICE. Některé komponenty jsou pevné (např. hlava válce, blok válců) a některé se pohybují. Na obrázku níže se podíváme na hlavní pohyblivou část ledu, které transformují tlak plynu ve válci mechanickou silou.

Legenda:

1. řetězové kolo vačkového hřídele
2. píst
3. klikový hřídel
4. ojnice
5. ventil
6. lopata ventilu
7. vačkový hřídel

otáčení vačkového hřídele je synchronizováno s otáčením klikového hřídele ozubeným řemenem nebo řetězem. Poloha sacích a výfukových ventilů musí být přesně synchronizována s polohou pístu, aby bylo možné odpovídajícím způsobem provádět spalovací cykly.

kompletní cyklus motoru pro 4taktní ICE má následující fáze (zdvihy):

1. sání
2. komprese
3. výkon (expanze)
4. výfuk

zdvih je pohyb pístu mezi dvěma mrtvými středy (spodní a horní).

Nyní, když víme, které jsou komponenty ICE, můžeme zkoumat, co se děje v každém zdvihu cyklu motoru. V následující tabulce uvidíte polohu pístu na začátku každého zdvihu a podrobnosti týkající se událostí, které se odehrávají ve válci.

zdvih 1-sání

sací zdvih spalovacího motoru

na začátku sacího zdvihu je píst blízko TDC. Sací ventil se otevře, píst se začne pohybovat směrem k BDC. Vzduch (nebo směs vzduch-palivo) je nasáván do válce. Tento zdvih se nazývá sání, protože do motoru je přiváděn čerstvý vzduch/směs. Sací zdvih končí, když je píst v BDC. během sacího zdvihu spotřebovává motor energii (klikový hřídel se otáčí kvůli setrvačnosti součástí).

zdvih 2-komprese

kompresní zdvih spalovacího motoru

kompresní zdvih začíná pístem v BDC po dokončení sacího zdvihu. Během kompresního zdvihu jsou oba ventily, sací a výfukové, uzavřeny a písty se pohybují směrem k TDC. Když jsou oba ventily uzavřeny, vzduch/směs je stlačena a dosahuje maximálního tlaku, když je píst blízko TDC. než píst dosáhne TDC (ale velmi blízko), během kompresního zdvihu: u benzínového motoru: jiskra je generována u vznětových motorů: palivo je vstřikováno během kompresního zdvihu spotřebovává motor energii (klikový hřídel se otáčí kvůli setrvačnosti součástí), více než sací zdvih.

zdvih 3-Výkon

výkon motoru s vnitřním spalováním zdvih

výkonový zdvih začíná pístem na TDC. Oba ventily, sací i výfukové, jsou stále zavřené. Spalování směsi vzduch-palivo začalo na konci kompresního zdvihu, což způsobuje významné zvýšení tlaku uvnitř válce. Tlak uvnitř válce tlačí píst dolů směrem k BDC. pouze během zdvihu motoru vzniká energie.

zdvih 4-výfuk

zdvih výfukových plynů spalovacího motoru

zdvih výfuku začíná pístem na BDC po dokončení zdvihu. Během tohoto zdvihu je výfukový ventil otevřený. Pohyb pístu z BDC směrem k TDC vytlačuje většinu výfukových plynů z válce do výfukových trubek. během zdvihu výfuku spotřebovává motor energii (klikový hřídel se otáčí kvůli setrvačnosti součástí).

jak vidíte, aby měl píst kompletní cyklus spalování (motoru), musí provést 4 zdvihy. To znamená, že jeden cyklus motoru trvá dvě úplné otáčky klikového hřídele (720°).

jediný zdvih, který produkuje točivý moment (energii), je výkonový zdvih, všechny ostatní spotřebovávají energii.

lineární pohyb pístu se přemění na rotační pohyb klikového hřídele ojnicí.

pro lepší pochopení shrnujeme počáteční polohu pístu, polohu ventilu a energetickou bilanci pro každý zdvih.

pořadí zdvihu	Název zdvihu	počáteční poloha pístu	stav sacího ventilu	stav výfukového ventilu	energetická bilance
1	příjem	TDC	otevřený	uzavřený	spotřebuje
2	komprese	BDC	Closed	Closed	Consumes
3	moc	TDC	zavřeno	zavřeno	Vyrobeno
4	výfuk	BDC	uzavřený	otevřený	spotřebuje

v níže uvedené animaci můžete jasně vidět, jak funguje spalovací motor. Věnujte pozornost poloze pístu, poloze ventilu, okamžiku, kdy dojde k zapálení, a posloupnosti zdvihů.