Aby se letadlo pohybovalo vzduchem, generuje tah nějaký druh pohonného systému.Počínaje prvním letem bratří Wrightů se v mnoha letadlech používaly spalovací motory, které roztáčely vrtule a generovaly tah.Dnes je většina letadel všeobecného letectví nebo soukromých letadel poháněna spalovacími motory, podobně jako motory v rodinných automobilech.Při diskusi o motorech musíme vzít v úvahu jak mechanický provoz stroje, tak termodynamické procesy, které umožňují stroji produkovat užitečnou práci.Na této stránce se budeme zabývat termodynamikou čtyřtaktního motoru s vnitřním spalováním.
Abychom pochopili, jak funguje pohonný systém, musíme se seznámit se základy termodynamiky plynů.Plyny mají různé vlastnosti, které můžeme pozorovat našimi smysly, včetně tlaku plynu p, teploty T, hmotnosti a objemu V, který plyn obsahuje.Pečlivým vědeckým pozorováním bylo zjištěno, že tyto veličiny spolu souvisejí a hodnoty těchto vlastností určují stav plynu. termodynamický proces, jako je zahřívání nebo stlačování plynu, mění hodnoty stavových veličin způsobem, který je popsán zákony termodynamiky. Práce vykonaná plynem a teplo předané plynu závisí na počátečním a konečném stavu plynu a na procesu použitém ke změně stavu.Je možné provést řadu procesů, při nichž se stav mění během každého procesu, ale plyn se nakonec vrátí do svého původního stavu. Taková řada procesů se nazývá cyklus a tvoří základ pro pochopení činnosti motoru.
Na této stránce se zabýváme Ottovým termodynamickým cyklem, který se používá ve všech spalovacích motorech.Na obrázku je znázorněno schéma Ottova cyklu. Použijeme-li systém číslování stupňů motoru, začneme vlevo dole, přičemž stupeň 1 je začátkem sacího zdvihu motoru. Tlak se blíží atmosférickému tlaku a objem plynu je minimální.Mezi fází 1 a fází 2 je píst vytažen z válce s otevřeným sacím ventilem.Tlak zůstává konstantní a objem plynu se zvyšuje, protože směs paliva a vzduchu je nasávána do válce přes sací ventil.Fáze 2 začíná kompresním zdvihem motoru se zavřením sacího ventilu. Mezi 2. a 3. fází se píst vrací zpět do válce, objem plynu se zmenšuje a tlak se zvyšuje, protože píst pracuje s plynem. Fáze 3 je začátkem spalování směsi paliva a vzduchu. Spalování probíhá velmi rychle a objem zůstává konstantní.Během spalování se uvolňuje teplo, které podle stavového vzorce zvyšuje teplotu i tlak.Fáze 4 začíná výkonový zdvih motoru.Mezi fází 4 a fází 5 se píst pohybuje směrem ke klikovému hřídeli, objem se zvětšuje a tlak klesá, protože na pístu probíhá práce s plynem. Ve fázi 5 se otevře výfukový ventil a zbytkové teplo plynu se vymění s okolím. Objem zůstává konstantní a tlak se přizpůsobí atmosférickým podmínkám. 6. fáze začíná výfukový zdvih motoru, během kterého se píst vrací zpět do válce, objem se snižuje a tlak zůstává konstantní. Na konci výfukového zdvihu se podmínky vrátí do fáze 1 a proces se opakuje.
Během cyklu vykonává píst mezi fázemi 2 a 3 na plynu práci. Mezi stupni 4 a 5 vykoná plyn práci na pístu. Rozdíl mezi prací vykonanou plynem a prací vykonanou na plynu je plocha ohraničená křivkou cyklu a představuje práci, kterou cyklus vykonal. Práce vynásobená rychlostí cyklu (cykly za sekundu) se rovná výkonuvyrobenému motorem.
Plocha ohraničená cyklem na p-V diagramu je úměrná práci vyprodukované cyklem. Na této stránce jsme znázornili ideální Ottův cyklus, ve kterém během kompresního a výkonového zdvihu nevstupuje (ani nevychází) do plynu žádné teplo, nedochází ke třecím ztrátám a k okamžitému hoření dochází při konstantním objemu. Ve skutečnosti k ideálnímu cyklu nedochází a s každým procesem je spojeno mnoho ztrát. Tyto ztráty se obvykle zohledňují pomocí koeficientů účinnosti, které násobí a upravují ideální výsledek. U reálného cyklu je tvar p-V diagramu podobný ideálnímu, ale plocha (práce) je vždy menší než ideální hodnota.
Aktivity:
Průvodce
Navigace ..
Průvodce pro začátečníky Úvodní stránka.