Termika Ronk Vzdlvac oblast Vzdlvac obor Tematick okruh
Termika Ročník: Vzdělávací oblast: Vzdělávací obor: Tematický okruh: Téma: Jméno autora: Vytvořeno dne: Metodický popis, (anotace): VIII. r. IX. r. Člověk a příroda Fyzika Termika Teplo koná práci II - motory Jaroslava Vondráčková 22. 3. 2011 Materiál seznamuje se spalovacími motory a jejich použitím VY_32_INOVACE_05 -53
Teplo koná práci II - tepelné motory II • tepelné motory – spalovací – zážehové Spalovací motor je lehčí a výkonnější, než parní stroj s mohutným kotlem. Palivo se spaluje přímo uvnitř motoru. Palivem je nejčastěji benzín, nafta (oboje z ropy) a plyn, zkouší se i alkohol a vodík. Je mnoho druhů spalovacích motorů, dnes převládají dva základní typy – zážehový a vznětový.
Čtyřdobý zážehový motor • Princip nejrozšířenějšího zážehového motoru navrhl v roce 1876 Němec Nikolaus August OTTO. • Pracuje ve čtyřech dobách, které se opakují několiktisíckrát za minutu. • Na Liberecku vlastnil první automobil v roce 1893 továrník Teodor Liebig. Hlavní části čtyřdobého zážehového motoru: - válec, ve kterém se pohybuje píst - dva ventily – sací a výfukový - sací a výfukové potrubí - zapalovací svíčka - Pohyb pístu je převeden na otáčivý pohyb pomocí klikového hřídele.
Další důležité součásti motoru • Ve starších automobilech bývá pro přípravu směsi, která zapálením jiskry od svíčky hořela a vytvořila tlak na píst, karburátor. • V nových automobilech se benzín vstřikuje přímo do válce při sání. • Vstřikovací pumpička – vstřikuje benzín do vzduchu, který proudí sacím potrubím do válce. • Katalyzátor – je ve výfukovém potrubí a brání nespálenému palivu, aby se dostalo do ovzduší. • Sonda – zkoumá výfukové plyny, údaje z ní jdou do počítače a ten řídí vstřikovací pumpičku, aby do motoru nepřicházelo moc ani málo paliva. • Chladič – odvádí z motoru teplo, které vznikne při spálení paliva.
Jak pracuje čtyřdobý zážehový motor I • Množství palivové směsi se reguluje klapkou, která je spojena s plynovým pedálem. • Když řidič „přidá plyn“, klapka se víc otevře, do motoru přichází víc palivové směsi a motor má větší výkon. 1. doba: sání Píst jde dolů, sací ventil je otevřen, jde jím směs benzínu a vzduchu. Výfukový ventil je uzavřen. 2. doba: stlačování Oba ventily se uzavřou. Píst jde nahoru a stlačuje směs benzínu se vzduchem.
Jak pracuje čtyřdobý zážehový motor II 3. doba: výbuch (zážeh) – rychlé hoření Elektrická jiskra zapálí stlačenou směs. Směs rychle shoří. Horké plyny stlačí píst dolů. 4. doba: výfuk (jediná pracovní doba motoru) Výfukový ventil se otevře. Píst jde nahoru a vytlačuje spálené plyny. Během čtyř dob vykoná motor dvě otáčky. Motor pracuje pouze při rozpínání plynů. V ostatních krocích motor udržuje v pohybu roztočený těžký klikový hřídel a setrvačník. K pohonu se využije jen asi 1/4 tepla z paliva. Spalovací motor se sám neroztočí jako parní stroj. Proto se musí rozběhnout pomocí kliky nebo elektrického spouštěče – startéru.
Dvoudobý zážehový motor • Dvoudobý (dvoutaktní) motor má zjednodušenou konstrukci oproti čtyřdobému (čtyřtaktnímu) motoru. Nemá ventily. • Je lehčí než motor čtyřdobý a měl by být dvakrát výkonnější (má dvojnásobný počet pracovních kroků). • Protože však spaliny jsou vyháněny ven čerstvou směsí, do výfuku unikne i její část bez užitku. • Proto má vyšší spotřebu a ve výfukových plynech je mnohem více škodlivin než u motoru čtyřdobého. • Neumožňuje mazání motoru z jedné strany pístu, proto se olej přidává přímo do paliva.
Jak pracuje dvoudobý (dvoutaktní) motor 1. doba: sání i stlačování – probíhají současně Směs nejde do válce, ale nasaje se do utěsněného prostoru s klikovým mechanismem. Současně s tím probíhá stlačování směsi ve válci nad pístem. Na konci stlačování je směs zapálena elektrickou jiskrou. 2. doba: výbuch a výfuk – probíhají rovněž současně Ve válci se rozpíná žhavý plyn a nakonec je vyfouknut do ovzduší. A současně s tím dojde k přefouknutí směsi kanálkem od klikového mechanismu nad píst válce. Nová směs pomáhá vytlačit ven spaliny po předešlém spálení.
Dvoudobý (dvoutaktní) motor Tím motor pracuje při každé otáčce. Píst postupně odkrývá a zakrývá otvory pro sání, výfuk i přepouštění, a proto motor nepotřebuje ventily. Motor se chladí vzduchem, proto nepotřebuje chladič. Olej se do něj dostává s benzínem, proto nepotřebuje olejovou vanu a olejové čerpadlo.
Tepelné motory – spalovací - vznětové • Říká se mu Dieselův motor (dýzlův) nebo také naftový motor, protože jeho palivem je motorová nafta. (Vynalezl německý inženýr Rudolf Diesel). • Do válce se nasává pouze čistý vzduch. • Při velkém stlačení se vzduch zahřeje až na 400 °C. A právě tehdy se do něj tryskou pomocí pumpičky stříkne nafta. • Nafta se sama vznítí, shoří a zahřáté plyny tlačí na píst. • Dieselův motor musí snášet větší tlaky než benzínový motor, proto je mohutnější a hlučnější. • Dokáže ale přeměnit více než jednu třetinu tepla na mechanickou práci. • Automobily se vznětovými motory se proto vyznačují nižší spotřebou paliva. • Účinnost Dieselova motoru je přibližně 35 %, benzínového jen asi 30 %.
Spalovací proudový (tryskový) a raketový motor • Proudový motor – „fouká“ velkou rychlostí směrem dozadu horké plyny a využívá tak zákona akce a reakce: motor působí silou na plyny a urychlí je směrem dozadu a současně plyny působí silou na motor a urychlují ho směrem dopředu. • Při stejném výkonu jsou menší a lehčí než pístový spalovací motor. • Kyslík potřebný ke spalování bere z atmosféry. • Musí vydržet vysoké teploty, tlaky a rychlosti otáčení, proto je dražší než pístový spalovací motor. • Raketový motor - pro start se užívají motory na tuhá paliva s okysličovadly. Když pevné palivo dohoří, pohání raketu motor na kapalné palivo. Do spalovací komory se potrubím přivádí palivo a okysličovadlo. Ty se v komoře sloučí a vzniklé horké plyny velkou rychlostí unikají tryskami ven.
Využití tepelných motorů • parní stroj - dříve poháněl tkalcovské stavy, soustruhy, auta, vlaky • parní turbína – v elektrárnách, kde pohánějí generátory, lodě • spalovací motory – dvoudobé - malé motocykly, motorové pily, sekačky na trávu, …. čtyřdobé – osobní auta, silnější motocykly, menší nákladní auta, ……. . vznětové – velká nákladní auta, vlaky, lodě, autobusy, stavební stroje, ……. raketové, proudové – letadla, kosmické rakety
Použitá literatura • ROJKO, Milan a kol. Fyzika kolem nás – Fyzika 2 pro základní a občanskou školu. 1. vydání. Praha: Scientia, spol. s r. o. , pedagogické nakladatelství, 1996. ISBN 80 -7381 -057 -7 • MACHÁČEK, Martin. Fyzika 8 pro základní školy a víceletá gymnázia. Dotisk 2. vydání. Praha: Prometheus, 2001. ISBN 80 -7196 -220 -1 • RAUNER, Karel – hlavní autor. Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. 1. vydání. Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2006. ISNB 807238 -525 -9
- Slides: 13