Obecná struktura, hlavní parametry a pracovní cyklus

Abyste zajistili, že vozový park vaší společnosti bude vždy funkční a nebudete muset přemýšlet, jak vybrat spolehlivého dodavatele, nabízíme velkoobchodní nákup pohonných hmot v Petrohradě. „OFPTK“ nabízí benzín a naftu normy Euro 5 Zavolejte nám nebo napište na Telegram.

Každý spalovací motor má jedinečnou charakteristiku – maximální výkon, který dokáže vyprodukovat při určitých otáčkách klikového hřídele. Navíc je tu ještě jeden důležitý parametr motoru – maximální točivý moment. Na čem závisí točivý moment (T) a co tento parametr ovlivňuje?

Co je točivý moment

Je to fyzikální veličina, která měří sílu působící na objekt, aby se otáčel kolem určité osy. Parametr je spojen s rotačním pohybem a je podobný síle, protože způsobuje rotační pohyb předmětu.

Formálně je tento pojem definován jako součin síly působící na objekt vzdáleností od osy otáčení k bodu působení síly a vynásobený sinem úhlu mezi vektorem síly a vektorem udávajícím poloměr (rameno) od osy otáčení k bodu působení síly. Jednotkou měření je newtonmetr (Nm).

Co je vyjádřeno závislost točivého momentu motor auta:

• Objem a konstrukce motoru. Obvykle platí, že čím větší je jeho objem, tím více otáček točivého momentu za minutu je schopen vyvinout.
• Druh paliva. Různé druhy paliva mají různou hustotu energie, což ovlivňuje ukazatel.
• Proudění vzduchu. Čím více vzduchu může vstoupit do válců motoru, tím více kyslíku je k dispozici pro spalování paliva.
• Elektronické ovládání. Moderní automobilové motory jsou vybaveny počítači, které regulují chod motoru včetně dodávky paliva a časování zapalování.
• Přenos. Typ převodovky (manuální, automatická, variátor) ovlivňuje i převod CM na kola.
• Ladění a úpravy vozu mohou zvýšit točivý moment v určitých rychlostech.

Točivý moment a otáčky motoru jsou důležitými parametry pro posouzení výkonu vozu jako celku. To jsou významné parametry zejména při jízdě nízkou rychlostí a akceleraci.

Závislost točivého momentu na otáčkách je vyjádřena grafem, který znázorňuje změny chodu motoru. Čím vyšší je hodnota parametru, tím snadněji vůz zrychluje a odolává zatížení.

S rostoucí rychlostí se však CM mění. Zde hraje roli převodovka, která umožňuje udržovat optimální rychlost pro zrychlení. Maximální točivý moment při otáčkách motoru, které nejsou v červené zóně, tedy záleží na účinnosti motoru a celkové dynamice vozu.

Při jakých otáčkách točivý moment vrcholí?

To závisí na konstrukci a vlastnostech konkrétního motoru. CM motoru se obvykle popisuje ve formě grafu nazývaného „křivka točivého momentu“. Graf ukazuje, jak se daný parametr mění v závislosti na otáčkách klikového hřídele.

Špičkového točivého momentu je dosahováno při relativně nízkých otáčkách, u běžných osobních automobilů často v rozmezí 2 000 až 4 000 ot./min. To znamená, že motor poskytuje nejvyšší tažnou sílu v tomto rozsahu.

Jaký je rozdíl mezi točivým momentem a výkonem?

Pojďme se znovu podívat na koncepty výkonu motoru a výkonu motoru, abychom lépe pochopili, jak spolu souvisí a jak ovlivňují výkon vozu. Zároveň zjistíme, jaká je závislost rychlosti na točivém momentu.

U běžných osobních vozů se maximum KM obvykle pohybuje v rozmezí od 150 do 300 Nm. U dieselových motorů toto číslo dosahuje 350-400 Nm. Současně jsou moderní benzinové motory schopny pracovat při rychlostech v rozmezí 6 000-7 000 za minutu, zatímco dieselové motory jsou omezeny na 5 000-5 500.

Výkon motoru a výkon motoru tedy úzce souvisí a ovlivňují celkový výkon vozidla. Vysoké parametry pomáhají při zrychlení a manévrování a vysoký výkon napomáhá k dosažení vysoké rychlosti a prudkého zrychlení.

Jak zvýšit točivý moment

KM a výkon motoru jsou důležité parametry, na kterých výrobci neustále pracují, aby zlepšili účinnost a výkon motorů. Existuje několik způsobů, jak tohoto cíle dosáhnout, ale každý z nich má své vlastní charakteristiky a omezení:

• Změna parametrů spalovací komory: zmenšení jejího objemu nebo zvýšení kompresního poměru. To může vést ke zvýšení točivého momentu a výkonu a s sebou nese rizika spojená se zatížením motoru: zničení hlavy válců.
• Změna konstrukce klikového hřídele, například instalace klikového hřídele s větším kolenem. To může zvýšit CM, ale také snížit otáčky motoru. Navíc to bude vyžadovat změny válců a pístů, aby se přizpůsobily novým parametrům.
• Zlepšení dynamiky plynů motoru a zajištění lepšího plnění válců vzduchem a palivem. Tato metoda je nejběžnější a méně riziková. Jde o optimalizaci tvaru potrubí a spalovací komory, což zlepšuje výkon motoru.

Každá z těchto metod má svá pro a proti a výběr závisí na konkrétních podmínkách a cílech.

Moderní auta jsou nejčastěji vybavena vnitřní spalovací motorySpalovací motor využívá tlak expandujících plynů, které vznikají při spalování paliva ve válci. Zde je třeba poznamenat, že ve skutečnosti dochází ve válci ke spalování pracovní směsi, která se skládá z hořlavé směsi paliva a vzduchu, jakož i zbytků výfukových plynů z předchozího cyklu.

Podle způsobu tvorby hořlavé směsi a typu použitého paliva se motory dělí na:
1) s vnějším mícháním (karburátor na benzín a směšování plynů na hořlavý plyn);
2) s vnitřním smísením (nafta, poháněná motorovou naftou).

Zapálení pracovní směsi U spalovacích motorů se spalování provádí pomocí elektrického výboje (u motorů s vnějším smísením) nebo díky vysokému stupni komprese (vznětové motory). V důsledku spalování plyny vyvíjejí tlak na píst, čímž mu dodávají lineární pohyb. Tento pohyb se pomocí ojnice a klikového hřídele převádí na rotační pohyb setrvačníku. Aby byl zajištěn neustálý chod motoru, je nutné pravidelně čistit spalovací komoru od produktů spalování a plnit ji čerstvou náplní hořlavé směsi, což se provádí pomocí sacích a výfukových ventilů.

Píst, pohybující se ve válci, vykonává vratný pohyb. Krajní polohy, ve kterých píst mění směr svého pohybu, se nazývají dolní a horní úvrati (BDC a TDC). Vzdálenost, kterou píst urazí mezi úvratěmi, se nazývá zdvih pístu. Děj, který probíhá ve válci motoru během jednoho zdvihu pístu, se nazývá zdvih.

Prostor uvnitř válce, který uvolní píst při pohybu z horní úvrati do spodní úvrati, se nazývá pracovní objem válce. Nejmenší prostor ve válci, který se vytvoří v okamžiku, kdy je píst v horní úvrati, se nazývá objem spalovací komory. Pracovní objem válce a objem spalovací komory dohromady tvoří celkový objem válce. Součet všech pracovních objemů válce v motoru se nazývá zdvihový objem motoru. Zdvihový objem motoru se obvykle vyjadřuje v krychlových centimetrech. Poměr celkového objemu válce k objemu spalovací komory se nazývá kompresní poměr. Stupeň komprese je jedním z nejdůležitějších parametrů motoru. Se zvyšujícím se kompresním poměrem se zvyšuje účinnost a výkon motoru.

Pro provedení hlavního pracovního zdvihu, během kterého dochází ke spalování pracovní směsi a expanzi plynů, je nutné provést několik přípravných zdvihů. Mezi přípravné zdvihy patří:
1) příjem hořlavé směsi;
2) komprese;
3) uvolňování výfukových plynů.

Nepřetržitého provozu motoru se dosahuje souborem periodicky se opakujících procesů (zdvihů) ve válci, které jsou sloučeny do jednoho cyklu. Protože pracovní cyklus probíhá ve čtyřech tahech pístu, automobilové motory se často nazývají čtyřtaktní motory.
Pořadí střídání zdvihů v pracovních cyklech motorů s vnějším smísením je stejné jako u motorů s vnitřním smísením. Rozdíl spočívá pouze ve stupni komprese a ve způsobu zapálení pracovní směsi.

Střídání zdvihů v motoru automobilu má následující sekvenci: sání, komprese, pracovní zdvih, výfuk.
Sání — píst se pohybuje z horní úvrati do spodní úvrati. Během tohoto zdvihu zůstává sací ventil otevřený. V důsledku zvětšení objemu se uvnitř válce vytvoří podtlak, v důsledku čehož se válec naplní čerstvou náplní hořlavé směsi.

Komprese — v tomto zdvihu se píst pohybuje z spodní úvrati (BDC) do horní úvrati (DC). Sací a výfukové ventily jsou uzavřeny. Objem uvnitř válce nad pístem se zmenšuje, v důsledku čehož se pracovní směs stlačuje. Díky kompresi se zlepšuje odpařování a směšování palivových par se vzduchem.

Pracovní zdvih (spalování a expanze) — v tomto zdvihu se pracovní směs zapálí elektrickým výbojem (u motorů s vnějším smísením) nebo vysokým stupněm komprese (u vznětových motorů s vnitřním smísením). Uvnitř válce se vytváří vysoký tlak a teplota, která může dosáhnout 9000 °C. Pod tlakem expandujících plynů se píst pohybuje z horní úvrati (THC) do spodní úvrati (BDC). Sací a výfukový ventil jsou uzavřeny.

Otázka — píst se pohybuje z spodní úvrati (BDC) do horní úvrati (DC). Výfukový ventil je otevřený. Výfukové plyny jsou vytlačovány ze spalovacího prostoru válce motoru automobilu.

Pro zajištění normálního provozu obsahuje spalovací motor dva mechanismy a čtyři systémy:
1) klikový mechanismus;
2) mechanismus distribuce plynu;
3) chladicí systém;
4) mazací systém;
5) systém napájení;

6) zapalovací systém.

Dieselové motory nemají zapalovací systém.
Klikový mechanismus vnímá tlak plynů během jejich expanze a také převádí přímočarý, vratný pohyb pístu na rotační pohyb klikového hřídele.

Mechanismus distribuce plynu Je určen pro včasné vstříknutí požadovaného množství hořlavé směsi do spalovací komory válce a uvolnění výfukových plynů z komory.

Chladicí systém je nezbytné pro odvod přebytečného tepla z částí motoru. Chladicí systém navíc udržuje optimální teplotní režim pracujícího motoru automobilu. Chladicí systém může být kapalinový nebo vzduchový.

Mazací systém Je určen k dodávání maziva třecím plochám součástí motoru automobilu, k odvádění tepla z těchto součástí, k odstraňování mechanických částic, které vznikají v důsledku tření, a také k čištění motorového oleje.

Energetický systém slouží k přípravě hořlavé směsi, jejímu přivádění do spalovacích komor válců motoru a odvádění produktů spalování. U vznětových motorů palivový systém zajišťuje vstřikování paliva do válců v jemně atomizované formě.

Zapalovací systém Je navržen tak, aby převáděl nízkonapěťový proud na vysokonapěťový proud, čímž se ve spalovací komoře válce motoru vytvoří elektrický náboj, který zapálí pracovní směs.

U jednoválcového motoru jsou na jeden pracovní zdvih tři přípravné zdvihy, takže takový motor pracuje nerovnoměrně. Kromě toho bude hmotnost takového motoru na jednotku výkonu malá. Aby se tyto nedostatky odstranily, používají se motory s velkým počtem válců a ojnic, které jsou spojeny s klikami společného klikového hřídele. Konstrukce klikového hřídele je navržena tak, aby se pracovní zdvihy v různých válcích neshodovaly a přípravné zdvihy některých válců připadaly na pracovní zdvihy jiných válců. V důsledku toho se snižuje role setrvačníku, což umožňuje snížení jeho hmotnosti. To zase snižuje celkovou hmotnost motoru na jednotku výkonu. Je zajištěna rovnoměrnost provozu motoru.

U víceválcových motorů mohou být válce uspořádány v jedné řadě svisle nebo šikmo, stejně jako ve dvou řadách pod úhlem 90° (toto uspořádání se nazývá V-tvar). Kromě toho jsou některé modely drahých a výkonných evropských automobilů vybaveny víceválcovým motorem, což je dvojice motorů ve tvaru V spojených dohromady; takové motory se nazývají W-tvar.