in

Spalovací motory – zážehové versus vznětové motory

Jaký je rozdíl mezi zážehovým a vznětovým motorem? A existují už automobily, které by oba motory kombinovaly?

Vysvětlení pojmu spalovací motor

Jedná se o tepelný stroj, kde při spalování paliva dochází k přeměně chemické energie na tepelnou a mechanickou energii. Spalovací motor slouží k pohonu jiných strojů a zařízení. Používá se především v nejrůznějších dopravních prostředcích. Ať už se jedná o automobily, motorky, lokomotivy, lodě, ponorky nebo letadla.

Spalovací princip motoru se přitom využívá též u různých mechanizačních prostředků pro zemědělské či stavební účely – např. kombajny, traktory, bagry, jeřáby apod. Rozlišujeme přitom

  • motory pístové
  • a reaktivní,

a to dle toho, jak se tepelná energie mění na mechanickou.

Pístové motory zastupuje

  • čtyřdobý,
  • dvoudobý
  • nebo rotační Wankelův motor.

Za reaktivní jmenujme

  • motor pulzační,
  • raketový nebo spalovací turbínu.

Dále se spalovací motory mohou dělit buď na

  • řadové,
  • nebo vidlicové,
  • podle toho, jak jsou v motoru seřazeny válce.

Řadové uspořádání je v automobilovém průmyslu nejvyužívanější.

Dle počtu samotných válců rozlišujeme motory např. na dvouválcové, tříválcové, čtyřválcové, pětiválcové, šestiválcové apod. V minulosti se používaly pro pohon automobilů převážně čtyřválcové koncepce. V současnosti se již ve velké míře prosazují odlehčené konstrukce tříválcových motorů. Vše je dáno snahou o co nejčistější vypouštěné emise a také úsporou nákladů na straně výrobců aut.

Princip a využití zážehového motoru

Směs vzduchu a paliva je v tomto typu motoru zažehnuta (od toho je odvozen i samotný název) elektrickou jiskrou, kterou vytvoří zapalovací svíčka. Toto je základní rozdíl oproti motoru vznětovému, kde dochází k samovznícení směsi samotnou teplotou stlačeného vzduchu.

Zážehové motory pracují s nižším kompresním tlakem, kdy nejvyšší točivý moment a výkon leží až ve vyšších otáčkách. Důležitým údajem pro správnou funkci je tzv. oktanové číslo, které udává odolnost paliva proti samovznícení.

Zážehové motory se využívají převážně v automobilové dopravě, kde slouží k pohonu osobních aut nebo motorek. Další formou využití je i letecká doprava, kde se k pohonu používá tzv. letecký benzín nebo petrolej.

V minulosti se v převážné míře používalo nepřímé vstřikování, všeobecně označované jako MPI. V současnosti se můžeme ve velké míře setkat i s přímým vstřikováním, dříve známo jako GDI. Nynější moderní motory umí dokonce tyto dva druhy vstřiku kombinovat, kdy při nízké zátěži slouží nepřímý vstřik a přímý se aktivuje, až při zátěži vyšší. V dnešní době se již také využívá forma přeplňování, buď turbodmychadlem, nebo kompresorem, popřípadě kombinací obojího.

Primárně se jako palivo u zážehového motoru užívá benzín. Výhodou tohoto řešení je oproti vznětovému motoru možnost využívat po přestavbě i další tzv. alternativní paliva. Nejčastěji se lze setkat s úpravami na tzv. LPG (propan-butan) nebo CNG (zemní plyn). Méně časté jsou přestavby na alkohol nebo dřevoplyn. Výhodou těchto paliv je nižší cena na čerpacích stanicích, což je většinou dáno jejich nižším daňovým zatížením. Tato paliva mají také vyšší oktanové číslo než samotný benzín, čímž je umožněno využití vyššího kompresního poměru k dosažení vyšší účinnosti motoru. Další výhodou je produkce čistějších výfukových zplodin a menší konstrukční složitost zážehového motoru. Lidově řečeno je tam méně součástek, která se můžou v průběhu času porouchat. I když toto tvrzení platí spíše pro starší motory, protože moderní jednotky za účelem splnění stále přísnějších emisních norem dostávají příslušenství, která dříve byla vyhrazena pouze naftovým vozům. Ať už se jedná o různá časování ventilů, speciální katalyzátory nebo filtry pevných částic.  

Naopak všeobecnou nevýhodou oproti naftovému motoru je obvykle vyšší spotřeba benzínu ve všech režimech jízdy. I když i to se se zaváděním odlehčených a modernizovaných zážehových jednotek začíná pomalu měnit.

Čtyřdobý spalovací motor 1. Sání 2. Komprese 3. Expanze 4. Výfuk

Animovaný GIF:

4StrokeEngine Ortho 3D Small

Princip a využití vznětového motoru

Tento motor se též nazývá naftový nebo Dieselův motor, či pouze lidově diesel. Chemická energie obsažená v palivu se zde mění na energii mechanickou samovznícením směsi teplotou stlačeného vzduchu. Odlišností oproti zážehovému motoru je fakt, že palivo je zde do spalovacího prostoru dopravováno oddělené od vzduchu vysokotlakým čerpadlem.

V zásadě se rozlišují dva typy elektronického řízení vstřiku paliva. Starší a dříve preferovaný je tzv. systém čerpadlo – tryska, novější pak systém common rail, který, dá se říci, v dnešní době převažuje. U těchto systému je dosaženo přesnější dávky paliva a je tak umožněn vstřik více menších dávek během jedné doby než u klasického vstřikování.

Naftový motor je ve většině případů vybaven i tzv. turbodmychadlem nebo mechanickým kompresorem. Takový motor se pak označuje jako přeplňovaný. Turbo umožní lépe využít spalovací prostor, kde dojde k zásadnímu navýšení výkonu motoru. Výkon v porovnání s nepřeplňovaným motorem může být klidně i dvojnásobný.

Automobilky používají pro naftové agregáty různá obchodní označení. Můžeme se tak setkat s názvy TDI, JTD, HDI, CRDI apod. Vznětové motory nacházejí využití při pohánění nejenom dopravních strojů – např. plavidla, lokomotivy, automobily atd., ale využívají se i pro pohon elektrických generátorů.

Staré dieselové agregáty ještě nebyly vybaveny katalyzátorem ani filtry pevných částic, produkovaly tedy velké množství škodlivin – sazí, které jsou produktem nedokonalého spalování nafty. Naftové motory jsou proto všeobecně považovány za významný zdroj znečištění ovzduší. Je celosvětovou snahou omezit a následně ukončit produkci těchto motorů – viz. neslavná aféra Dieselgate z roku 2015. Výhodou vznětového řešení motoru je naopak nízká spotřeba paliva, lepší pružnost agregátu a vyšší účinnost.

Zajímavosti ve vývoji

Automobilka Mazda vyvíjí vlastní motor, který je kombinací zážehové i vznětové konstrukce. Principiálně se tedy jedná o vznětový agregát, který, ale spaluje benzín a k iniciaci vznícení používá zapalovací svíčku.

Universita ve Wisconsinu dokonce představila motor, který umí spalovat benzín i naftu současně. Ovšem dvoupalivová kombinace zároveň vede k přílišné složitosti motoru, což je zatím velkou překážkou pro nasazení do běžného provozu.

Úvodní fotografie: ilustrační, zdroj: https://pixabay.com/cs/photos/doprava-honda-vfr-800-4-v%C3%A1lec-5152694/

What do you think?

1 point
Upvote Downvote

Comments

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Loading…

0

Comments

0 comments

Elektromagnetické záření, část 4: UV záření nebo co to jsou paprsky X

Spalovací motory – zážehové versus vznětové motory podruhé