Piestový spaľovací motor

Piestový spaľovací motor je špecifická podskupina spaľovacích motorov, v ktorého konštrukcii sa vyskytuje piest ako hlavný prvok mechanizmu transformujúceho energiu z paliva na mechanickú prácu.
Vymedzenie pojmu.
V prísnej interpretácii patria do skupiny piestových spaľovacích motorov motory s vnútorným aj vonkajším spaľovaním a motory s krúživým pohybom piesta - Wankelov motor.
Vo voľnejšej interpretácii pojem piestový spaľovací motor označuje motor, pre ktorý sú splnené všetky 3 podmienky:
V súčasnosti sa pre označenie viac používa voľnejšia interpretácia pojmu, pretože ostatné typy piestových spaľovacích motorov (Wankelov motor, parný stroj, Stirlingov motor) sú využívané minimálne.
Piestové motory s vnútorným spaľovaním.
Nižšie sú uvedené animácie troch základných konštrukčných riešení týchto motorov, z ktorých sú zrejmé rozdiely medzi nimi:
Motory s vnútorným spaľovaním s priamočiarym pohybom piesta.
Piestový spaľovací motor, je najrozšírenejším pohonom automobilov, motocyklov, lodí a malých lietadiel. Je teda najpočetnejším zástupcom spaľovacích motorov v technických zariadeniach. Takmer výhradne sa používajú pre pohon motorových vozidiel. Do tejto skupiny motorov patria:
Princíp činnosti.
Klasický piestový spaľovací motor mení spaľovaním zmesi chemickú energiu na mechanickú energiu pohybujúceho sa piestu, na tepelnú a kinetickú energiu výfukových plynov. Časť vytvorenej mechanickej energie sa spotrebuje na krytie strát.
Jeden pracovný cyklus pozostáva z nasledovných fáz: naplnenia valca čerstvou náplňou, kompresia náplne, spaľovanie, expanzia - pracovná fáza cyklu, výfuk spalín. Tieto fázy môžu prebehnúť počas jednej otáčky kľukového hriadeľa pri dvojtaktných motoroch, alebo počas dvoch otáčok pri štvortaktných motoroch. Zapálenie zmesi môže zabezpečiť externý zdroj pri zážihových motoroch, alebo vznietenie paliva od ohriatej stlačenej náplne pri vznetových motoroch.
Po zapálení zmesi v spaľovacom priestore, ktorý musí byť dokonale utesnený, vzniká veľký tlak. Tento pôsobí na piest motora, a posúva ho. Posuvný pohyb piestu sa prenáša cez ojnicu na kľukový hriadeľ a tým sa mení na rotačný. Piest sa vo valci pohybuje, pričom medzná poloha jeho pohybu najviac vzdialená od osi kľukového hriadeľa sa nazýva horná úvrať - HÚ a medzná poloha najbližšie k osi kľukového hriadeľa dolná úvrať - (DÚ).
Počas spaľovania dosahuje teplota v spaľovacom priestore vo valci hodnotu až 2 500 stupňov Celzia. Pri každom pracovnom cykle sa uvoľňuje teplo. Už pri voľnobežných otáčkach (1000 ot./min) piest prekoná približne 16-krát za sekundu svoj pracovný zdvih (DÚ – HÚ - DÚ). Všetky súčiastky v spaľovacom priestore teda musia byť veľmi odolné. Ak by motor nebol chladený, jeho teplota by stále rástla, až by došlo k jeho zničeniu. Ideálna prevádzková teplota motora sa pohybuje od 85 – 120 stupňov Celzia podľa typu motora.
Rozdelenia podľa konštrukcie.
Piestové spaľovacie motory s priamočiarym pohybom piesta je možné rozdeliť podľa konštrukčných znakov do viacerých skupín.
Podľa počtu a usporiadania valcov a kľukových hriadeľov.
Rozdelenie jednohriadeľových motorov (so spoločným kľukovým hriadeľom) podľa usporiadania valcov:
Podľa počtu valcov, niektoré z vyššie uvedených typov patria do skupiny plochých motorov.
Rozdelenie viachriadeľových motorov podľa usporiadania valcov:
Podľa počtu valcov, niektoré z vyššie uvedených typov patria do skupiny plochých motorov.
Rozdelenie podľa rozvodu.
Rozvod je zariadenie, najčastejšie mechanické, ktoré umožňuje výmenu pracovnej zmesi v správnych časových okamihoch. Bežné typy motorov podľa rozvodu sú:
Okrem mechanických rozvodov je možné aj riešenie s hydraulickým, pneumatickým, prípadne elektrickým rozvodom.
Charakteristické parametre.
Charakteristické parametre piestového spaľovacieho motora s priamočiarym vratným pohybom piesta sú:
Vzťah medzi zdvihom a vŕtaním.
Podľa vzájomného pomeru zdvihu a vŕtania sa motory zvyknú označovať ako:
Základné parametre.
Výkon motora sa udáva v jednotkách kW(kilowatt), alebo medzi fanúšikmi motorizmu ešte aj v starých jednotkách k (kôň = konská sila, HP = Horse Power). "(prepočet koní na kW: 1 k = 735.8 W = 0.7358 kW, opačne: 1 kW = 1.359 k)".