Zážihový motor
Zážihový (spaľovací) motorje piestovýspaľovací motor,v ktorom sa cudzím zdrojom tepla (spravidla zapaľovacou sviečkou) zapaľuje stlačená zápalná zmes plynného alebo ľahkého kvapalného paliva a vzduchu.
Pracovný cyklus
[upraviť|upraviť zdroj]Zážihový motor môže byť technicky realizovaný ako motor s priamočiarym vratným pohybom piestaštvortaktnýalebodvojtaktný.Osobitnou kategóriou je realizácia motora s krúživým piestom –Wankelov motor.
Hrubým teoretickýmmodelompre výpočet parametrov obehu zážihového motora jeOttov cyklus,prípadneSeiligerov cyklus.
Základné parametre cyklu
[upraviť|upraviť zdroj]| kompresný pomer | tlak na konci kompresie | teplota na konci kompresie | tlak na konci spaľovania | teplota na konci spaľovania | tlak na konci expanzie | teplota na konci expanzie |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7 až 10,5 | 1,1 až 1,8 MPa | 550 až 750 K | 2,5 až 5,5 MPa | 2500 až 2800 K | 0,35 až 0,5 MPa | 1200 až 1500 K |
Palivá
[upraviť|upraviť zdroj]Ako palivá sa používajú látky, ktoré sa dobre miešajú so vzduchom a sú schopné v krátkom čase vytvoriť homogénnu zmes. Sú to napríklad:benzín,stlačenýzemný plyn(CNG), skvapalnený propán-bután (LPG),alkoholy(metanol,etanol). Atraktívnym kandidátom na palivo budúcnosti pre zážihový motor jevodík.
Zápalná zmes
[upraviť|upraviť zdroj]Klasický zážihový motor, ktorých je v prevádzke väčšina, spaľujehomogénnu zmes.Výnimku tvoria moderné konštrukciezážihových motorov s priamym vstrekomoznačované aj GDI (Gasoline Direct Injection).
Homogénna zmes je zápalná iba v úzkom rozmedzí okolostechiometrického pomeru.Stechiometrický pomer je taký, pri ktorom teoreticky dôjde k dokonalému spáleniu a na konci reakcie nezostane navyše žiadna časť látok vstupujúcich do reakcie. Pretože bežné uhľovodíkové palivá majú hmotnostný podiel približne15 %vodíkaa85 %uhlíka,pre spaľovanie vo vzduchu je stechiometrický pomer približne14,7 kg vzduchu na 1 kg paliva.
Dôležitým parametrom pre prípravu zmesi je vzájomný podiel paliva a vzduchu vyjadrenýsúčiniteľom prebytku vzduchu- λ.
Praktické uplatnenie súčiniteľa prebytku vzduchu
[upraviť|upraviť zdroj]- Všetky moderné motory vybavenétrojcestným katalyzátorommusia spaľovať zmes sλ = 1,a teda musia byť zároveň vybavené snímačom, takzvanoulambda-sondou.
- Staršie motory bez katalyzátora využívali obohacovanie zmesi v režime maximálneho a minimálneho zaťaženia, kdeλdosahovala hodnotu približne0,9.Táto metóda zvyšovania výkonu (aj s menšími hodnotami súčiniteľa) sa používa dodnes pri športových aplikáciách, napríklad pri vozidlách Formuly 1.
- Staršie motory bez katalyzátora využívali ochudobňovanie zmesi v režime stredného zaťaženia, kdeλdosahovala hodnotu približne1,1z dôvodu zvýšenia ekonomiky prevádzky.
Príprava zmesi
[upraviť|upraviť zdroj]Zmes sa u zážihových motorov pripravuje mimo pracovného priestoru valca. Na prípravu sa používa niektoré zo zariadení:
- karburátor
- vstrekovacie zariadenie
- priame
- nepriame
- splyňovač(pre plynné palivá)
Regulácia výkonu
[upraviť|upraviť zdroj]Výkonzážihového motora saregulujemnožstvom zmesi pripadajúcej na jeden pracovný cyklus. Preto takýto typ regulácie nazývame kvantitatívnou. Najčastejšie je táto regulácia realizovanáškrtiacou klapkouv nasávacom potrubí. Škrtiaca klapka vytvára miestnyodporprotiprúdeniuvzduchu, na ktorého prekonanie je potrebný rozdiel tlakov. Pred škrtiacou klapkou je nemennýatmosférický tlak(približne 101 kPa), preto sa potrebný rozdiel dosiahnepodtlakomvyvolaným pohybompiestapočas nasávacieho zdvihu. Čím viac je klapka privretá, tým vyššípodtlakje vo valci. Pri voľnobežnom režime môže tlak za škrtiacou klapkou klesnúť až na 30 kPa. Následkom takéhoto poklesu tlaku je celýtepelný obehmotora posunutý k nižším tlakom a teplotám, čo má za následok pokles jehotermodynamickej účinnosti.
Takýto spôsob regulácie je veľmi neefektívny. Z tohto dôvodu sú zážihové motory menej účinné akovznetovéa pracujú s vyššoumernou spotrebou paliva.Vzhľadom na čoraz prísnejšie kritériá, ktoré sú kladené na spaľovacie motory, najmä z pohľadu ekológie, je len regulácia škrtením množstva zmesi vstupujúcej do pracovného obehu nedostatočná. Najlepším a aj momentálne jediným riešením, ktoré vyhovuje aj z pohľadu ekológie a aj z pohľadu ekonomického, je presné dávkovanie paliva a vzduchu na každý pracovný obeh. Vstrekovaním paliva, teda presnou dávkou v presne určenom čase sa dnes ovplyvňujú všetky požadované faktory vyplývajúce z činnosti motora, a teda hlavne výkon v celom zložení a hospodárnosť. Účelným sa v tomto prípade javí aj miestne nastavenie jednotlivých hodnôt podľa toho, v akej nadmorskej výške sa uvažuje motor používať.