Transcript Spalovací motory - Kiwi.mendelu.cz

Mobilní energetické
prostředky
1
Literatura





BAUER, F. -- SEDLÁK, P. -- ŠMERDA, T. Traktory. 1. vyd. V Brně:
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2006.
Grečenko,A.:, Vlastnosti terénních vozidel , Praha: skriptum VŠZ 1994
Růžička,M. a kol.:, Zemědělské traktory , Praha: SZN 2079
Semetko,J. a kol.:, Mobilné energetické prostriedky C2, : Príroda, 1985
Semetko,J. a kol.:, Mobilné energetické prostriedky C3, : Príroda, 1986
2
Zápočet



Aktivní účast na cvičení (max. 2 absence)
Zpracování a přednesení prezentace 11. týden
Zápočtový test 11. týden
3
Spalovací motory
 Mobilní energetické prostředky
Do kategorie mobilních energetických prostředků zahrnujeme traktory,
samojízdné stroje a nákladní automobily.
Nejrozšířenějším mobilním energetickým prostředkem je traktor. V ČR
je evidováno přibližně 160 000 traktorů, v zemědělství se jich nachází
79 000 kusů (1999). Průměrné stáří traktorového parku v ČR je 12,5
roku.
V současné době je spalovací motor výhradním zdrojem pohonu
mobilních energetických prostředků. Současné traktory jsou vybaveny
vznětovými, řadovými přeplňovanými motory s přímým vstřikem paliva.
4
Spalovací motory
 Motory
Motor je hnací stroj dopravního prostředku, transformující
nějaký druh energie na mechanickou práci, která se využívá na
pohon dopravního prostředku, případně na pohon jeho dalších
zařízení
 Rozdělení motorů
Podle zdroje energie na:
 Tepelné motory
parný stroj
spalovací motory
 Ostatní
elektromotory
setrvačníkové motory
hybridní motory
a další
5
Spalovací motory
 Spalovací motor
Spalovací motor je tepelný motor, který transformuje chemickou
energii obsaženou v palivu na mechanickou práci.
 Elektromotor
Elektromotor transformuje elektrickou energii na mechanickou
práci na principu elektromagnetické indukce.
 Setrvačníkový motor (Gyromotor)
Setrvačníkový
motor
transformuje
kinetickou
akumulovanou v setrvačníku na mechanickou práci.
energii,
 Hybridní pohon
Hybridní pohon využívá několik principů transformace energie
na mechanickou práci.
6
Spalovací motory
 Spalovací motor
7
Spalovací motory
 Rozdělení spalovacích motorů
Podle způsobu činnosti:
 motory dvoudobé
 motory čtyřdobé
 Dvoudobé motory
Pro dvoudobé motory je charakteristické, že pracovní oběh
motoru (sání, komprese, expanze a výfuk) proběhne v průběhu
jedné otáčky klikového hřídele motoru. Pracovní cyklus přitom
probíhá nad pístem nebo pod ním.
8
Spalovací motory
 Rozdělení spalovacích motorů
Podle způsobu činnosti:
 motory dvoudobé
9
Spalovací motory
 Rozdělení spalovacích motorů
Podle způsobu činnosti:
 motory dvoudobé
 motory čtyřdobé
 Čtyřdobé motory
Pracovní cyklus čtyřdobého motoru probíhá během dvou otáček
klikového hřídele a je složen ze čtyř na sebe navazujících částí:
• Sání
• Komprese
• Expanze
• Výfuk
10
Spalovací motory
 Rozdělení spalovacích motorů
Podle způsobu činnosti:
 motory čtyřdobé zážehové
11
Spalovací motory
 Rozdělení spalovacích motorů
Podle způsobu činnosti:
 motory čtyřdobé vznětové
12
Spalovací motory
PODLE ZPŮSOBU PLNĚNÍ VÁLCE
Motory s atmosférickým plněním
Sání motoru probíhá při malém podtlaku, pohybem pístu z horní úvrati
do dolní. Takové motory se označují jako nepřeplňované.
Motory s přetlakovým plněním
Během sání motoru je přiváděn tlak větší než atmosférický, který se
označuje jako přetlak. Normální atmosférický tlak má hodnotu 101
325 Pa. Přetlak se vytváří pomocí turbodmychadla, umístěného na
spalovacím motoru. Takové motory se označují jako přeplňované.
13
Spalovací motory
 Rozdělení spalovacích motorů
Podle způsobu činnosti:
 motory čtyřdobé
14
Spalovací motory
PODLE USPOŘÁDÁNÍ VÁLCŮ
ŘADOVÉ
Válce jsou uspořádány v jedné
řadě.
Používají
se
dnes
nejčastěji.
PLOCHÉ
Nejčastěji se dvěma řadami válců,
umístěných proti sobě ve
vodorovné rovině.
VIDLICOVÉ
Válce jsou uspořádány do tvaru
písmene
15
Spalovací motory
 Základní pojmy a parametry
16
Spalovací motory
 Základní pojmy a parametry
 Zdvihový objem válce
Zdvihový objem válce je jmenovitý objem prostoru ve válci
motoru omezený horní a dolní úvratí:
2
π.d
Vz 
z
4
2
π.d
Vz 
 z  iv
4
17
Spalovací motory
 Základní pojmy a parametry
 Točivý moment a výkon
Točivý moment motoru Mt je moment vyvozený motorem na
hnacím hřídeli. Točivý moment se měří v závislosti na otáčkách
na motorových brzdách. Efektivní výkon motoru Pe se počítá
jako součin točivého momentu a úhlové rychlosti klikového
hřídele.
Pe  Mt  ω
Pe  M t  2  π  n
18
Spalovací motory
PRACOVNÍ OBĚH
ČTYŘDOBÉHO ZÁŽEHOVÉHO
MOTORU
Indikátorový diagram
Pracovní oběh spalovacího motoru
lze
zobrazit
pomocí
indikátorového
diagramu.
Indikátorový diagram je grafické
zobrazení změn tlaku ve válci v
závislosti na změně vnitřního
objemu
pracovního
prostoru.
Průběh tlaku je snímán během
činnosti spalovacího motoru
19
Spalovací motory


Základní pojmy a parametry
Pracovní oběh pístového spalovacího motoru
20
Spalovací motory


Základní pojmy a parametry
Pracovní oběh pístového spalovacího motoru
Ai  Vz  pstř
Ai – indikovaná práce jednoho válce
21
Spalovací motory



Základní pojmy a parametry
Indikovaný výkon Pi ,
Jeden zdvih přísluší polovině otáčky
Ai
Pi 
t
n
t .
2
Ai A i  2  n p istř  Vz  2  n
Pi  

t1


22
Spalovací motory

Tepelná bilance
23
Spalovací motory

Základní pojmy a parametry

Součinitel přebytku vzduchu

Pro oxidační proces paliva musí být vhodným způsobem k palivu přivedeno okysličovadlo,
tj. kyslík z atmosférického vzduchu. K dokonalé oxidaci paliva, tj. k úplnému vyhoření všeho
paliva a vzniku produktů dokonalého hoření (tj. CO2 a H2O) je zapotřebí přivést k 1 kg
paliva nejméně tzv. teoretické množství vzduchu LVT.
MV
Lsk


M p .LVT Lmin





MV hmotnost přivedeného vzduchu [kg]
Mp hmotnost paliva [kg]
LVT teoretické množství vzduchu pro dokonalé spálení [kg.kg-1]
Lsk – skutečná dodaná hmotnost vzduchu [kg] na kg paliva
Lmin – teoreticky potřebná hmota vzduchu [kg] na kg paliva
24
Spalovací motory

Základní pojmy a parametry

Pro dokonalé shoření 1 kg automobilového benzínu je třeba 14,5 kg vzduchu
Pro dokonalé shoření 1 kg motorové nafty je třeba 14,7 kg vzduchu



Zážehové motory – mez zápalnosti – 0,65 – 1,65
Vznětové motory – mez zápalnosti – 1,1 – 7
25
Spalovací motory

Základní pojmy a parametry

Součinitele přebytku vzduchu λ



Při λ = 1 jde o stechiometrické složení
Při λ < 1 jde o směs bohatou (nedostatek vzduchu)
Při λ > 1 znamená směs chudou (přebytkem vzduchu).
26
Spalovací motory
Pístové spalovací motory se skládají z těchto částí:
 pevné, nepohyblivé – blok válců, kliková skříň, hlava
válců, spodní víko motoru, kryty a těsnění.
 pohyblivé části motoru – klikové ústrojí a rozvody
motoru.
 příslušenství – pomocná zařízení, která umožní chod
motoru (chladící soustava, mazání motoru, palivový
systém, zapalování, příprava směsi atd.
27
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
28
Spalovací motory
 Základem pohyblivých částí motoru je klikový
mechanizmus.
 Klikový mechanizmus mění přímočarý vratný pohyb
pístu na otáčivý pohyb klikového hřídele.
 Rotační pohyb je dále využíván přes převodová ústrojí
k pohybu vozidla.
 Klikový mechanizmus se skládá z pístu, pístních
kroužků, pístního čepu, ojnice, klikového hřídele,
závaží a setrvačníku.
29
30
1
2
3
4
5
31
32
33
Spalovací motory
 Ojnice spojuje píst s
klikovým hřídelem a svým
výkyvem mění přímočarý
pohyb pístu na rotační
pohyb klikového hřídele.
34
Spalovací motory
 Klikový hřídel koná rotační pohyb který se přes převodová ústrojí přenáší na
hnací kola.
 Klikový hřídel je uložen v klikové skříni.
 Na jednom konci klikového hřídele je připevněn setrvačník a na druhém pohon
pro rozvodný mechanismus.
35
Animace
36
Spalovací motory
 Setrvačník akumuluje
energii, potřebnou pro
překonání nepracovních
zdvihů motoru.
 Další důležitou úlohou je, že
zlepšuje rovnoměrnost chodu
spalovacího motoru.
 V tělese setrvačníku je
namontována spojka pro
řazení převodových stupňů.
37
38
Spalovací motory
 Nepohyblivé části slouží obvykle
k uložení a vedení pohyblivých
částí spalovacího motoru.
 Do této skupiny patří kliková
skříň, blok motoru, hlava válců,
víko motoru atd.
39
1
2
3
40
41
42
43
Spalovací motory
 Hlava válců je samostatnou
součástí a uzavírá pracovní
prostor válce.
 Tvoří část spalovacího prostoru.
 V hlavě válce jsou vytvořeny
otvory pro ventily a jejich
ovládání, kanály pro chlazení
motoru a kanály pro sání a výfuk.
 V hlavě válce jsou dále vrtání pro
zapalovací svíčku a vstřikovač.
 Hlava válce může být rozdělená
tzn. pro každý válec samostatně
nebo z jednoho kusu pro všechny
válce.
44
45
Spalovací motory
 Píst přenáší tlak plynů ve
spalovacím prostoru a sílu, která
tak vzniká a přenáší ji přes pístní
čep, ojnici na klikový hřídel.
 Protože je píst velmi tepelně
namáhaný, musí být ve válci s
vůlí.
 Z toho důvodu je opatřen pístními
kroužky, které dotěsňují prostor
mezi pístem a válcem.
46
Spalovací motory
 Tepelné zatížení pístu
47
48
49
50
Pístní kroužky
 Pístní kroužky utěsňují spalovací
prostor a odvádí teplo z pístu do
stěny válce. Na pístu jsou umístěny
těsnící a stírací kroužky.
 Těsnící kroužky jsou umístěny v
horní části pístu a jejich účelem je
utěsnit spalovací prostor proti
unikání spalin do klikové skříně.
Těsnící kroužek je silně ohříván od
tepla uvolněného spalováním a
třením o stěnu válce.
 Stírací kroužky ovládají přívod oleje
na povrch pístu a k těsnícím
kroužkům. Otírají přebytečný olej
na stěnách válce.
51
52
53
54
Děkuji za pozornost
55