Dvoudobý spalovací motor – základní princip Tisk Email
Úterý, 02 Září 2008 14:22

Dvoudobý spalovací motor První dvoudobý zážehový motor byl zkonstruován roku 1878 skotským inženýrem Dugaldem Clerkem. Tento typ motoru musí mít zajištěny čtyři základní fáze motoru a to sání, kompresi, expanzi a výfuk stejně jako motor čtyřdobý. Zásadní rozdíl je však v tom, že jsou zde zajištěny vždy dva takty najednou z čehož vyplývá jeden oběh na jedno otočení klikového hřídele.

Při pohybu pístu do horní úvratě vzniká pod pístem (v klikové skříni) podtlak a ten je využit pro nasátí směsi vzduchu, paliva a oleje, která proudí sacím kanálem do klikové skříně motoru. U některých drážních nebo lodních motorů bývá náplň hnána dmychadly. Při sání je současně předchozí směs nad pístem stlačována ve spalovacím prostoru jak známe u čtyřtaktu. Těsně před horní úvratí je směs zapálena jiskrou.

Expanze hořící směsi tlačí píst do dolní úvratě. Spodní hrana pístu uzavírá sací kanál. Směs v klikové skříni se pohybem pístu stlačuje. Při dalším pohybu pístu otevírá pravá horní hrana pístu výfukový kanál a vzápětí na to otevírá horní hrana pístu i přepouštěcí kanál přičemž stlačená směs začne vytlačovat zbytky zplodin a dostává se do prostoru nad píst.

Expanze plynů v každé otáčce probíhá dvakrát častěji než u čtyřdobého motoru čímž bychom teoreticky dosáhli dvojnásobného výkonu. Ve skutečnosti je to mnohem méně vlivem nižší účinnosti dvoutaktního motoru způsobené mícháním zápalné směsi s výfukovými plyny a nedostatečným plněním. Otevřená výměna plynů má také nepříznivý vliv na spotřebu paliva a škodliviny ve výfukových plynech. Z tohoto důvodu nejsou dnes u automobilů dvoutakty aktuální.

Dvoutaktní princip byl ve své době velmi rozšířen u malých motorů. Řízení výměny plynů se optimalizovalo použitím otočných šoupátek, nebo membránových ventilů. Otočná šoupátka pohání klikový hřídel, membránové ventily řídí tlak plynů. K dosažení co nejvyššího výkonu alespoň v určitém poli otáček se používala optimalizace výměny plynů s pulzním kmitáním v sacím a výfukovém potrubí.

 

 


Rozdílnost dvoudobého vznětového motoru

Dvoudobý spalovací motor vznětový je spalovací motor, u kterého probíhají dva takty najednou stejně jako u motoru dvoudobého zážehového. Palivem je nafta, nebo těžší ropné frakce. Tento druh motorů je často konstruován jako přeplňovaný. Hlava pístu je opatřena jedním nebo více výfukovými ventily. Plnění směsí vzduchu a oleje se uskutečňuje otvory, které se odkrývají krátce předtím, než píst dosáhne dolní úvrati.

Při pohybu pístu ze spodní úvrati se nejprve odkrývají plnicí otvory i výfukový ventil. Ten je uzavřen krátce předtím, než píst zcela zakryje plnicí otvory. Tím je dosaženo mírného přetlaku ve válci. Píst dále stlačuje vzduch, který se tím prudce zahřívá. Krátce před dosažením horní úvrati dochází ke vstřiku paliva a jeho vznícení. Vzniklé spaliny tlačí píst k dolní úvrati. Ještě předtím, než píst odkryje plnicí otvory, dochází k otevření výfukového ventilu a spaliny počínají nejprve unikat z prostoru válce a po odkrytí otvorů jsou vytlačovány čerstvým vzduchem.

Dvoudobé vznětové motory byly s oblibou používány v lokomotivách a jako lodní motory. V lokomotivách však pracovaly značně nehospodárně, neboť jejich pracovní cyklus je v tomto použití značně proměnlivý. Pokud je však zatížení stálé, dokáží pracovat s vysokou účinností.

 

Srovnání dvoudobých a čtyřdobých spalovacích motorů

Výhody dvoudobého motoru oproti čtyřdobému:

  • Jednoduchost konstrukce - malý počet vyráběných dílů, nižší výrobní náklady a jednodušší výrobní vybavení.
  • Vyšší měrný výkon - teoreticky by měl být dvojnásobný, ale ve skutečnosti v důsledku nedostatečného naplnění válce motoru čerstvou směsí a ztrát paliva při výplachu je vyšší pouze o cca 10%.
  • Větší pružnost - větší nárůst momentu při poklesu otáček a dosažení maximálního momentu při nižších otáčkách.
  • Nižší výkonová hmotnost - tj. hmotnost motoru připadající na 1 kW jeho výkonu na jmenovitém režimu.
  • Rovnoměrnější průběh kroutícího momentu - vlivem dvojnásobného počtu pracovních zdvihů vyrovná se pravidelností chodu dvoudobý jednoválec čtyřdobému dvouválci a dvoudobý řadový dvouválec s klikami na 180° čtyřdobému čtyřválci. Setrvačník vychází lepší.
  • Menší nároky na obsluhu - ventily, olejový okruh.
  • Snadnější spouštění za mrazu - uložení klikového hřídele na valivých ložiscích a chybí odpor rozvodového mechanizmu.
  • Menší možnost poruchy při přetočení motoru - není nebezpečí kontaktu výfukových ventilů se dnem pístu.


Nevýhody dvoudobého motoru oproti čtyřdobému:

  • Vyšší měrná spotřeba paliva - je způsobována tím, že část paliva při výplachu válce motoru unikne do výfukového potrubí.
  • Vyšší spotřeba mazacího oleje při ztrátovém mazání.
  • Vyšší obsah škodlivin ve výfukových plynech - vyplývá z předchozích dvou bodů a z poznatku, že dochází k vynechávání některých oběhů v důsledku nezapálení. Taktéž organizace průběhu spalování je obtížnější.
  • Nepravidelný chod motoru v nízkých otáčkách - je způsoben nedokonalým vypláchnutím prostoru válce od spalin a následným nezapálením směsi, protože mezi elektrodami svíčky není dostatečně bohatá směs.
  • Větší tepelné namáhání dílů motoru - vlivem dvojnásobného počtu zážehů za jednotku času jsou mnohem více tepelně namáhány dna pístů a zapalovací svíčky.
  • Větší hluk výfuku a sání.
  • Větší hluk celého motoru - vedle hluku výfuku a sání je větší hluk vyzařován uložením klikového hřídele motoru na valivých ložiscích.
  • Poměrně drahá výroba klikového hřídele.
  • Obtížné vyvažování víceválcových klikových hřídelů.

 

 

Použité zdroje:
J. Rauscher, Spalovací motory
AutoEXPERT
fyzika.jreichl.com
www.morotkari.cz
www.wikipedia.cz

 


 

gototop