Vznetový spaľovací motor

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Moderný vznetový motor Volkswagen 2.0 TDI - preplňovaný zabudovaný vo vozidle
Letecký vznetový motor JUMO 205, 6-valcový dvojtaktný s protibežnými piestami

Vznetový (spaľovací) motor, niekedy označovaný aj ako Dieselový motor je piestový spaľovací motor, v ktorom sa zmes paliva a vzduchu zapaľuje pôsobením vysokej teploty vzduchu stlačeného v pracovnom priestore motora. Najčastejšie ide o naftový motor (palivom je nafta). Označenie Dieselový motor je historické podľa vynálezcu.

Ku kontaktu paliva so vzduchom dochádza po jeho vstreknutí do spaľovacieho priestoru. Podľa konštrukcie spaľovacieho priestoru a miesta vstreku rozoznávame vznetové motory:

  • s priamym vstrekovaním, kde vstreknutie a celé horenie prebehne v jednom, hlavnom spaľovacom priestore
  • s nepriamym vstrekovaním, kde vstreknutie a počiatočná fáza horenia prebieha v osobitnom priestore - komôrke a až následne sa proces prenesie do hlavného spaľovacieho priestoru.

Pracovný cyklus[upraviť | upraviť zdroj]

Vznetový motor najčastejšie pracuje ako štvortaktný, ale môže byť skonštruovaný aj ako dvojtaktný.

Teoretickým modelom pre výpočet parametrov obehu vznetového motora je Seiligerov cyklus. Pre vysokovýkonné motory s dlhým spaľovaním je použiteľný aj jednoduchší Dieselov cyklus

Základné parametre cyklu[upraviť | upraviť zdroj]

Údaje platia pre neprepĺňaný motor.

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
15 až 24 3,5 až 5 MPa 850 až 1050 K 6 až 9 MPa 1900 až 2200 K 0,2 až 0,4 MPa 1000 až 1200 K

Palivá[upraviť | upraviť zdroj]

Ako palivá sa používajú drahšie ťažšie odpariteľné látky, napríklad motorová nafta.

Zápalná zmes[upraviť | upraviť zdroj]

Vznetový motor spaľuje nehomogénnu zmes s vysokým prebytkom vzduchu. Súčiniteľ prebytku vzduchu je λ > 1 a takáto zmes sa nazýva aj chudobná.

Príprava zmesi[upraviť | upraviť zdroj]

Zmes sa u vznetových motorov tvorí až tesne pred a počas spaľovania. Rozprášené palivo, vstreknuté do horúceho vzduchu cez trysku vstrekovača sa začína odparovať a premiešavať s náplňou valca. Lokálne zloženie zmesi sa spojito mení od steny valca, kde je čistý vzduch, k povrchu kvapky paliva. V okolí kvapôčok vznikne oblasť s vhodným zložením kde vplyvom vysokej teploty dôjde k vznieteniu a začatiu spaľovania. Proces postupného odparovania a zapájania sa ďalších častí paliva do horenia počas prebiehajúceho spaľovania pokračuje.

Vstrekovanie[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Vstrekovanie kvapalného paliva (vznetový motor)

Prípravu zmesi realizuje vstrekovacie zariadenie, ktoré musí zabezpečiť dostatočne jemné rozprášenie paliva a vhodné rozloženie lúčov paliva v spaľovacom priestore.

Vysokotlakové vstrekovanie[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Common rail

Moderné vznetové motory využívajú technológiu vysokotlakového vstrekovania označovanú aj ako common rail, HDi (High pressure Direct injection) prípadne inak. Vznetový motor s priamym vstrekovaním, zvyčajne preplňovaný je riadený elektronicky. Jedno palivové čerpadlo zásobuje spoločný tlakový zásobník (podľa neho je nazvaný) až do tlaku 2 500 barov. Táto technológia znižuje spotrebu, znečistenie, hluk zo spaľovania a vibrácie.

Regulácia výkonu[upraviť | upraviť zdroj]

Výkon vznetového motora sa reguluje množstvom paliva pri približne rovnakom objeme vzduchu na jeden pracovný cyklus. Mení sa teda bohatosť - kvalita zmesi. Preto sa takýto typ regulácie nazýva kvalitatívna. Regulácia je realizovaná premenlivým množstvom paliva, ktoré dodá vstrekovacie zariadenie. Funkcia popisujúca objemový priebeh dodávky paliva v závislosti na čase sa nazýva aj zákon vstreku.

Pri vyšších dávkach paliva spaľovanie trvá dlhší čas, dohorievanie prebieha aj počas expanzného zdvihu. Z analýzy takéhoto tepelného obehu motora potom vyplynie mierny pokles účinnosti pri vyššom zaťažení.