logo autoride automagazin auta vsetko o autach
arrow_upward

Štvortaktný motor: Jeho výhody, nevýhody a princíp práce


Štvortaktný motor, taktiež označovaný aj ako štvordobý motor či ľudovo štvortakt, je piestový spaľovací motor pracujúci na štyri doby alebo inak povedané v štyroch taktoch. To znamená, že pracovný cyklus motora prebehne počas štyroch zdvihov piestu a dvoch otáčok kľukového hriadeľa. Podľa spôsobu zapálenia zmesi sa pracovné cykly mierne odlišujú pre zážihový a vznetový motor. Poďme si teda povedať niečo o tom, ako pracuje zážihový štvortaktný motor a vznetový štvortaktný motor.

Pracovný cyklus štvortaktného motora:

Keďže sa pracovné cykly zážihového a vznetového motora mierne odlišujú, povieme si samostatne o oboch.

Zážihový štvortaktný motor:

1. Nasávanie

Pri pohybe piestu smerom nadol sa priestor nad piestom zväčšuje a zároveň sa otvoria aj sacie ventily. To spôsobí pokles tlaku nad piestom (tlak nad piestom je nižší ako atmosférický tlak). Tento rozdiel tlakov umožní motoru nasať do valcov skrz nasávacie potrubie potrebné množstvo vzduchu. Okrem samotného vzduchu sa však do valcov dostáva aj palivo. Vzduch a palivo spolu tvoria zápalnú zmes. Zápalná zmes sa tvorí buď v nasávacích kanáloch, sacom potrubí alebo priamo vo valci v závislosti od technológie vstrekovania paliva.

2. Kompresia

Po tom, ako piest dosiahne svoju dolnú úvrať a fáza nasávania sa skončí, začne sa pohybovať smerom hore. Piest svojim pohybom smerom hore stláča zmes, ktorá sa vďaka tomu zahrieva a pretože sa nemôže rozpínať, stúpa aj tlak. Vysoká teplota a tlak podporuje odparovanie paliva a jeho premiešanie so vzduchom, vďaka čomu je zmes výbušnejšia. Zmes však nesmie byť pri kompresii stlačená príliš, aby tak nedosiahla teplotu samovznietenia paliva (detonačné spaľovanie). Počas kompresie sú sacie a výfukové ventily zatvorené.

3. Expanzia

Počas tejto fázy začína proces spaľovania. Na zapaľovacej sviečke preskočí iskra ktorá zapáli stlačenú zmes. Po zapálení začne zmes expandovať, čím tlačí na piest a posúva ho smerom dole k jeho dolnej úvrati, čím dochádza k premene tepelnej energie na mechanickú prácu.

4. Výfuk

Počas tejto fázy sa otvoria výfukové ventily ktoré umožnia dostať sa výfukovým plynom von z valca. Na konci expanzie je tlak vo valci vyšší ako atmosférický tlak, vďaka čomu sú výfukové plyny vytláčané z valca von. Zvyšné výfukové plyny zas vytlačí piest pri pohybe k svojej hornej úvrati. Aby sa však zlepšilo vyprázdňovanie valca, zatvárajú sa výfukové ventily až po tom, ako dosiahne piest svoju hornú úvrať a sacie ventily sú už otvorené.

Po tom, ako skončia všetky štyri cykly, začína pracovný obeh motora odznova.

Vznetový štvortaktný motor:

Princíp činnosti štvortaktného vznetového motora je veľmi podobný činnosti štvortaktného zážihového motora. Hlavným rozdielom je fakt, že sa do valcov nasáva len čistý vzduch, do ktorého sa po stlačení a zahriatí vstrekuje nafta a vzniknutá zmes sa zapaľuje kompresným teplom.

1. Nasávanie

Piest sa pohybuje zo svojej hornej úvrate smerom nadol do dolnej úvrate, čím sa priestor nad piestom zväčšuje a zároveň sa otvoria aj sacie ventily, vďaka čomu sa do valcov skrz nasávacie potrubie dostáva potrebné množstvo vzduchu.

2. Kompresia

Po tom, ako piest dosiahne svoju dolnú úvrať a fáza nasávania sa skončí, začne sa pohybovať smerom hore. Piest teda putuje zo svojej dolnej úvrate naspäť do hornej úvrate, pričom svojim pohybom smerom hore stláča vzduch, ktorý sa vďaka tomu zahrieva, no rastie aj jeho tlak. Tesne pred tým, ako dosiahne piest svoju hornú úvrať sa do spaľovacieho priestoru vstrekne palivo, ktoré sa premieša, odparí a následne vznieti, čím vzniká expanzia.

3. Expanzia

Po vznietení zmesi sa horením uvoľňuje tepelná energia paliva, ktorá sa prejavuje zvýšením tlaku plynov vo valci. Tlak plynu teda pôsobí na piest motora, čím premieňa tepelnú energiu paliva na mechanickú prácu motora. Pri expanzii sa piest motora pohybuje zo svojej hornej úvrate smerom do dolnej úvrate.

4. Výfuk

Pri poslednej časti pracovného obehu štvortaktného vznetového motora sa piest pohybuje zo svojej dolnej úvrate do svojej hornej úvrate, pričom výfukové ventily sú otvorené. To znamená, že piest svojim pohybom hore vytláča výfukové plyny cez výfukový systém do ovzdušia. K uzatvoreniu výfukových ventilov dochádza tesne pred tým, ako piest dosiahne svoju hornú úvrať.

Pri vznetovom štvortaktom motore platí to isté ako pri zážihovom štvortaktnom motore. Po tom, ako skončia všetky štyri cykly, začína pracovný obeh motora odznova.

Pri štvortaktných motoroch sa na vytvorenie plniaceho tlaku dnes využíva najčastejšie turbodúchadlo. V minulosti však bolo pomerne rozšírené aj preplňovanie motorov pomocou kompresoru. Poďme sa však pozrieť na výhody a nevýhody štvortaktného motora v porovnaní s dvojtaktným motorom.

Výhody štvortaktného motora:

- Nižšia spotreba paliva
- Vyváženejší a kultivovanejší chod
- Dostatočný výkon aj pri nižších otáčkach
- Dokonalejší systém mazania
- Nízka spotreba motorového oleja
- Ekologickejšia prevádzka
- Lepšie chladenie motora
- Má dlhšiu životnosť

Nevýhody štvortaktného motora:

- Vyššia hmotnosť
- Zložitejšia konštrukcia
- Nákladnejšie opravy v prípade poruchy
- Na jeden pracovný obeh motora sú potrebné dve otáčky kľukového hriadeľa a štyri zdvihy piesta

Foto: Wikimedia, Wikimedia, Pexels, Maxpixel, Wikimedia