Spalovací motor (ICE) je tepelný motor, ve kterém ke spalování paliva s okysličovadlem (obvykle vzduchem) dochází ve spalovací komoře, která je nedílnou součástí okruhu proudění pracovní tekutiny.
Ve spalovacím motoru působí expanze plynů o vysoké teplotě a vysokém tlaku produkovaných spalováním přímou silou na některé součásti motoru. Síla je typicky aplikována na písty, lopatky turbíny, rotor nebo trysku.
Tato síla pohybuje součástí na určitou vzdálenost, přeměňuje chemickou energii na použitelnou kinetickou energii a používá se k pohonu, pohybu nebo pohonu čehokoli, k čemu je motor připojen. To nahrazuje motor s vnějším spalováním pro aplikace, kde je důležitá hmotnost nebo velikost motoru.
Pojem motor s vnitřním spalováním obvykle označuje motor, ve kterém je spalování přerušované, jako jsou populárnější čtyřdobé a dvoudobé pístové motory, spolu s variantami, jako je šestidobý pístový motor a rotační Wankelův motor.
Druhá třída spalovacích motorů používá kontinuální spalování:plynové turbíny, proudové motory a většina raketových motorů, z nichž každý je spalovací motor na stejném principu, jak bylo popsáno dříve. Střelné zbraně jsou také formou spalovacího motoru, i když jsou tak specializované, že se s nimi obvykle zachází jako se samostatnou kategorií.
Naproti tomu u motorů s vnějším spalováním, jako jsou parní nebo Stirlingovy motory, je energie předávána pracovní tekutině, která se neskládá ze spalovacích produktů, je s nimi směšována nebo je jimi kontaminována. Mezi pracovní kapaliny pro motory s vnějším spalováním patří vzduch, horká voda, tlaková voda nebo dokonce kapalný sodík ohřívaný v kotli.
Přečtěte si více:Co je to externí spalovací motor?
ICE jsou obvykle poháněny energeticky hustými palivy, jako je benzín nebo motorová nafta, kapaliny vyrobené z fosilních paliv. Přestože existuje mnoho stacionárních aplikací, většina ICE se používá v mobilních aplikacích a jsou dominantním zdrojem napájení pro vozidla, jako jsou auta, letadla a lodě.
V roce 1823 si Samuel Brown nechal patentovat první spalovací motor, který byl průmyslově aplikován v USA; jeden z jeho motorů pumpoval vodu do Croydonského kanálu v letech 1830 až 1836.
První komerčně úspěšný spalovací motor vytvořil Étienne Lenoir kolem roku 1860 a první moderní spalovací motor vytvořil v roce 1876 Nicolaus Otto. V roce 1872 vynalezl Američan George Brayton první komerční spalovací motor na kapalné palivo.
Étienne Lenoir se narodil v Mussy-la-Ville v roce 1822, což bylo tehdy v Lucembursku, ale nyní je součástí Belgie. Na počátku 50. let 19. století emigroval do Paříže ve Francii, kde pracoval jako inženýr a experimentoval s elektřinou.
V roce 1860 si nechal patentovat plynový jednoválcový spalovací motor, který namontoval na tříkolový kočár. Přestože fungoval poměrně dobře, nebyl úsporný, vydával hodně hluku a často se přehříval. Motor by se zcela vypnul, pokud by nebyla přiváděna voda k jeho ochlazení, a byla vyžadována nádrž na zadržování plynného paliva.
V roce 1863 postavil tříkolový kočár na benzín. Při demonstraci v Paříži auto urazilo vzdálenost 11 km za přibližně 3 hodiny, což odpovídá průměrné rychlosti 3 km/h.
Vůbec ne příliš rychle! Co bylo na kočáru tak působivého, než když se pohyboval tak pomalu? Skutečnost, že byl poháněn spíše motorem než koněm nebo mulou, z něj udělala skutečnou inovaci. Jeho motory byly relativně úspěšné s celkem asi 500 postavenými motory, ale ponechával volný prostor pro mnoho vylepšení.
Lenoir se stal francouzským občanem v roce 1870 za pomoc Francouzům během francouzsko-pruské války. V roce 1881 obdržel čestnou legii, ocenění za znamenitost, za pokroky v telegrafii. Ačkoli Lenoir prakticky vynalezl automobil, Lenoir byl v pozdějších letech strádající. Zemřel ve Francii v roce 1900.
Ve spalovacím motoru (ICE) dochází ke zážehu a spalování paliva v samotném motoru. Spalování, také známé jako hoření, je základní chemický proces pro uvolňování energie ze směsi paliva a vzduchu. Motor pak přemění část energie ze spalování na práci.
Motor se skládá z pevného válce a pohyblivého pístu. Expandující spalovací plyny tlačí píst, který zase otáčí klikovým hřídelem. Poté, co píst stlačí směs paliva a vzduchu, jiskra ji zapálí a způsobí spalování. Expanze spalin tlačí píst během zdvihu.
Nakonec tento pohyb pohání kola vozidla prostřednictvím systému převodů v hnacím ústrojí.
V současné době se vyrábí dva typy spalovacích motorů:zážehový benzinový motor a vznětový vznětový motor. Většina z nich je čtyřdobá, což znamená, že k dokončení cyklu jsou zapotřebí čtyři zdvihy pístu. Cyklus zahrnuje čtyři různé procesy:sání, komprese, spalování a zdvih a výfuk.
Zážehové benzínové a vznětové vznětové motory se liší způsobem dodávání a zapalování paliva. U zážehového motoru je palivo smícháno se vzduchem a následně nasáváno do válce během procesu sání. Poté, co píst stlačí směs paliva a vzduchu, jiskra ji zapálí a způsobí spalování.
Expanze spalin tlačí píst během pracovního zdvihu. U vznětového motoru je vzduch pouze nasáván do motoru a následně stlačován. Vznětové motory pak palivo ve vhodném odměřeném množství rozstřikují do horkého stlačeného vzduchu, který jej zapálí.
Spalovací motory jsou v současnosti nejrozšířenější a nejrozšířenější zařízení na výrobu energie. Příklady zahrnují benzínové motory, dieselové motory, motory s plynovou turbínou a systémy raketového pohonu.
IC engine má mnoho aplikací jako,
V současné době se vyrábí dva druhy spalovacích motorů:zážehový benzinový motor a vznětový vznětový motor. Většina z nich jsou motory se čtyřdobým cyklem, což znamená, že k dokončení cyklu jsou zapotřebí čtyři zdvihy pístu.
Spalovací motory lze klasifikovat na základě použitého paliva, termodynamického cyklu, typu zapalování, typu chladicího systému, uspořádání válců, způsobu nabíjení atd. Nyní to podrobně prostudujeme.
Víme, že spalovací motory přeměňují chemickou energii na mechanickou energii v cyklickém provozu. Existuje mnoho termodynamických cyklů, např. Carnotův cyklus, Ottoův cyklus, Dieselův cyklus, Rankinův cyklus atd. IC motory pracují ve třech cyklech Ottova cyklu a Dieselově cyklu a Dual cyklu. Podle něj lze tedy spalovací motory rozdělit do následujících typů.
Je také známý jako zážehový motor nebo motor s konstantním objemem přidávání tepla, benzinový motor atd. V tomto cyklu přidávání tepla (spalování paliva) a odvádění tepla (výfuk) probíhá při konstantním objemu a expanze a komprese probíhají v izoentropickém režimu. Tyto motory poskytují nízký výkon při vysokých rychlostech.
Toto je známé jako vznětový motor, vznětový motor, motor s konstantním tlakem atd. V tomto cyklu probíhá přidávání tepla (spalování paliva) při konstantním tlaku a odvádění tepla při konstantním objemu. Tento motor poskytuje vysoký výkon při nízkých otáčkách.
Duální cyklus je kombinací Ottova cyklu a dieselového cyklu. V tomto motoru dochází k přidávání tepla jak při konstantním objemu, tak při konstantním tlaku v určitém poměru.
Některé motory pracují na Stirlingově cyklu a Ericssonově cyklu, ale ty se komerčně nepoužívají.
Většina z nás o těchto motorech ví. Jedná se o benzínové motory a dieselové motory. V současné době se v spalovacích motorech používá také plynná paliva jako LPG, CNG, vodík atd. Tyto motory se nazývají netradiční motory.
Plnění znamená, jak probíhá přívod směsi paliva a vzduchu. To lze klasifikovat následovně.
U tohoto motoru dochází k přívodu směsi vzduch-palivo (SI Engine) nebo samotného vzduchu (CI motor) v důsledku tlakového rozdílu uvnitř válce a atmosférického tlaku.
U tohoto motoru se používá samostatný kompresor pro přívod náboje do válce. Tento kompresor běží na výkon motoru (spojený s klikovým hřídelem s řemenovým pohonem).
Tento motor využívá turbínu, která nasává vzduch do válce a běží s využitím energie výfukových plynů. Je to také jako přeplňování, ale kompresor je poháněn turbínou, kterou roztáčí výfukové plyny.
U spalovacího motoru může zapálení náboje probíhat dvěma způsoby. V prvním z nich se používá samostatná zapalovací svíčka nebo jakékoli jiné zařízení pro zapálení paliva (Spark Ignition Engine) a druhým je zapálení paliva v důsledku tepla vznikajícího při kompresi nebo paliva (Compression Ignition Engine).
Podle těchto metod jsou tedy k dispozici dva motory zážehový motor nebo zážehový motor (benzínový motor) a vznětový motor nebo vznětový motor (dieselový motor).
U benzínových motorů jsme k zapálení paliva použili zapalovací svíčku. Tato jiskra na zapalovací svíčce je vytvářena zapalovacím systémem. Podle systému zapalování existují dva typy motorů. První z nich je bateriový zapalovací motor (používá baterii ke generování jiskry) a další je motor s magnetoelektrickým zapalováním (k generování jiskry použijte malý generátor).
U tohoto typu motoru se používá píst, který se pohybuje vratně pomocí tlakové síly generované spalováním paliva. Klikový hřídel převádí tento vratný pohyb na rotační pohyb. Většina motorů automobilů je pístového typu.
Další informace: Co je pístový motor?
V rotačním motoru se používá rotor. Na tento rotor je vyvíjena tlaková síla vznikající spalováním paliva, která dále roztáčí kolo. Wankelův motor je jeden typ rotačního motoru. Tyto motory se v současnosti v automobilových motorech nepoužívají.
U spalovacích motorů se používají dva typy chlazení, chlazení vzduchem a chlazení vodou. Motory jsou tedy vzduchem chlazené motory nebo vodou chlazené motory. Oba tyto chladicí systémy mají své výhody, o kterých budeme hovořit později. Motorový olej slouží také jako chladicí médium.
Víme, že zdvih je maximální vzdálenost, kterou může píst urazit uvnitř válce nebo mezi TDC a BDC. Pokud se motor pohybuje z TDC do BDC, nazývá se to jeden zdvih. Pokud se vrátí do BDC, nazývá se to dva tahy. Klikový hřídel provede jednu otáčku za dva zdvihy. Podle ní byly vynalezeny tři typy motorů.
U tohoto motoru provede klikový hřídel jednu otáčku při jednom výkonovém zdvihu. Tento motor dává větší výkon ve srovnání s ostatními. Používá se ve střelcích, lodích, generátorech atd.
Další informace: Co je dvoutaktní motor? a Co je čtyřdobý motor?
Tento motor dává dvě otáčky klikového hřídele při jednom výkonovém zdvihu. Poskytují nízký výkon, ale vysokou účinnost. Používá se v automobilech, nákladních automobilech, kolech atd.
Tyto motory jsou v procesu vývoje. Jak název napovídá, během jednoho zdvihu se otočí tři klikové hřídele.
Tyto motory lze lépe pochopit pomocí diagramů než slov.
Spalovací motor (ICE nebo IC motor) je tepelný motor, ve kterém ke spalování paliva dochází s okysličovadlem (obvykle vzduchem) ve spalovací komoře, která je nedílnou součástí okruhu proudění pracovní tekutiny.
V roce 1823 si Samuel Brown nechal patentovat první spalovací motor pro průmyslové použití v USA; jeden z jeho motorů pumpoval vodu do Croydonského kanálu v letech 1830 až 1836.
První komerčně úspěšný spalovací motor vytvořil Étienne Lenoir kolem roku 1860 a byl to první moderní spalovací motor vytvořil v roce 1876 Nicolaus Otto. V roce 1872 vynalezl Američan George Brayton první komerční spalovací motor na kapalné palivo .
Motor se skládá z pevného válce a pohyblivého pístu. Expandující spalovací plyny tlačí píst, který zase otáčí klikovým hřídelem. Poté, co píst stlačí směs paliva a vzduchu, jiskra ji zapálí a způsobí spalování. Expanze spalin tlačí píst během zdvihu.
IC engine má mnoho aplikací jako:
Dnes se používají tři hlavní typy spalovacích motorů:
Vývoj spalovacího motoru pomohl osvobodit muže od nejtěžší manuální práce, umožnil letadlo a další formy dopravy a pomohl k revoluci ve výrobě energie.
Si motor je spalovací motor, který pracuje na principu zážehu. Používá benzín a využívá Ottoův cyklus. Dieselový (Ci) motor je také spalovací motor, který využívá motorovou naftu a pracuje v dieselovém cyklu.
Spalovací motory (ICE) jsou nejběžnější formou tepelných motorů, protože se používají ve vozidlech, lodích, lodích, letadlech a vlacích. Jsou tak pojmenovány, protože palivo se zapaluje, aby vykonalo práci uvnitř motoru. Stejná směs paliva a vzduchu je pak emitována jako výfuk.
AFR je hmotnostní poměr vzduchu a paliva přítomného ve spalovacím motoru. U benzínových motorů je stechiometrický poměr A/F 14,7:1, což znamená 14,7 dílů vzduchu na jeden díl paliva. Záleží na typu paliva.
Teplota hořících plynů ve válci motoru dosahuje až 1500 až 2000°C, což je nad bodem tání materiálu těla válce a hlavy motoru. (Platina, kov, který má jeden z nejvyšších bodů tání, taje při 1750 °C, železo při 1530 °C a hliník při 657 °C.)
Klíčový rozdíl mezi chudou a bohatou palivovou směsí je ten, že pro maximální účinnost používáme chudou směs, zatímco pro maximální výkon motoru používáme bohatou směs. K popisu spalovacích procesů v motorech a průmyslových pecích používáme termíny chudé a bohaté palivové směsi.
Bohatá směs je směs paliva a vzduchu obsahující nadměrný podíl paliva. Bohatá směs poskytuje dostatek paliva pro spotřebování veškerého kyslíku ve válci. Bohatá směs má příliš mnoho benzínu a málo vzduchu.
Benzín se dostal do popředí v roce 1892, zatímco naftě to trvalo o něco déle, přičemž některé zdroje poukazovaly na rok 1893, kdy byla poprvé použita a uznána jako zdroj paliva. Takže s ohledem na to byl benzín technicky první, protože si získal popularitu a komerční úspěch rychleji než jeho dieselový protějšek.
Píst je základní součástí spalovacích motorů. Má vratný pohyb a přeměňuje tepelnou energii na mechanickou energii. Pohybuje se nahoru a dolů uvnitř válce, když motor produkuje výkon. Účelem pístu je vydržet expanzi plynů a poslat ji na klikovou hřídel.
Vozidlo ICE znamená konvenční vozidlo poháněné výhradně spalovacím motorem.
Spalovací motor má účinnost asi 35-45 %. Ve srovnání s motorem s vnějším spalováním má účinnost cca 15-25 %. Náklady na palivo spalovacího motoru jsou poměrně vysoké. Ve srovnání s palivovými náklady motoru s vnějším spalováním jsou relativně nízké.
