História vývoja motorov Benzínové motory Pociatkom dvadsiateho storocia spôsobil vynález benzínového motora revolúciu v doprave. Vozidlá s benzínovými motormi velmi rýchlo vytlacili z ciest vozidlá na parný, alebo plynový pohon. Vo vzduchu lietali lietadlá pohánané benzínovými motormi až do doby, ked sa obiavili prvé tryskové motory. Benzínové motory sú – rovnako ako naftové a raketové – motory s vnútorným spalovaním. Vo vnútri týchto motorov sa spaluje palivo a tým sa získava energia potrebná na pohyb. V benzínovom motore sa miešajú benzínové pary so vzduchom a táto zmes sa zapaluje iskrou. Zápalná zmes benzínu a vzduchu horí tak rýchlo, že vlaastne vybuchuje a vzniknuté plyny sa velmi rýchlo rozpínajú (expandujú). U väcšiny benzínových motorov táto expanzia pohybuje piestom vo valci a pohyb piestu sa využíva k otácaniu kluky a tým aj k premene vratného pohybu na rotacný pohyb. Velké motory majú väcší pocet valcov a piestov a k zapalovaniu zmesi dochádza v jednotlivých valcoch velmi rýchlo za sebou, takže výsledná sila otácania je pravidelná a plynulá. Rotacné benzínové motory nemajú jednotlivé valce, plyny vzniknuté spalovaním otácajú priamo rotorom. Dvojdobé motory Najjednoduchší typ valcového benzínvého motora je dvojdobý motor, používaný v niektorých malých autách, vo väcšine motocyklov a v kosackách na trávu. Každý piest pracuje v dvoch dobách. Najskôr sa pohybuje nahor, pricom stláca zmes paliva a vzduchu v priestore nad piestom. Súcastne je do priestoru pod piestom nasávaná dalšia dávka zápalnej zmesi. Stlacená zmes sa zapáli iskrou vytorenou za pomoci vysokého napätia a plyny vzniknuté výbuchom tlacia piest spät do spodnej casti valca. Pri svojom pohybe dole piest vytlací cerstvú dávku zmesi paliva a vzduchu prepúštacím kanálom do priestoru nad piestom. Táto cerstvá zmes vytlací výfukové plyny von výfukovým kanálom a sama je stlacená spätným pohybom piestu nahor. V hornej úvrati (polohe) piest zablokuje výfukový kanál, aby rozpínajúce sa plyny nemohly uniknút. Akonáhle piest dosiahne dolnú úvrat (polohu), kanál sa otvorí. Poloha piestu kontroluje rovnako aj nasávací kanál zmesi paliva a vzduchu ako aj kanál prepúštací. Piest svojím pohybom hore a dole otáca takzvanou klukovou hriadelou. K nej je pripevnený tažký zotrvacník, ktorý sa otáca aj po tom, co piest dosiahne svoju najnižšiu polohu. Zotrvacník tak prevádza energiu z dole pohybujúceho sa piestu vo velmi plynulý nepretržitý pohyb a núti piest pohybovat sa valcom nahor v druhej casti každého cyklu. Výroba djojdobých motorov je pomerne lacná. Samé motory sú však málo úcinné pri premene energie paliva v energiu pohybu, a preto väcšina velkých motorov pracuje v úcinnejšom štvordobom cykle. Štvordobé motory Pri štvordobom motore pracuje každý piest na štyri doby. V prvej dobe nazývanej nasávanie sa piest pohybuje smerom dole a nasáva zmes paliva a vzduchu do priestoru nad piestom. Potom sa piest pohybuje nahor a zmes stláca. Táto druhá doba sa volá stlácanie. Stlacená zmes sa zapáli pomocou iskry a výbuch stlací piest dole. Podla toho sa tretia doba nazýva výbuch. Piest potom ešte raz ide nahor a vytlací výfukové plyny von z priestoru valca. Štvrtá doba sa nazýva výfuk. Potom sa jednotlivé doby opakujú. Štvordobý motor je síce úcinnejší než dvojdobý, ale aj tak dokáže premenit len približne 33,3 % energie paliva. Štvordové motory sú omnoho drahšie na výrobu ako dvojdobé motory. Rotacné motory V snahe zvýšit úcinnost sa skúšajú rôzne konštrukcie motorov, ktorý by mal menej vratných castí. K najznámejším parí Wankelov rotacny motor. Pracuje na rovnakom princípe ako štvordobý piestový motor, ale vybuchujúca zmes paliva a vzduchu otáca trojstranným rotorom, ktorý sa pohybuje stále rovnakým smerom. V roku 1964 sa objavil prvý sériový voz vybavený Wankelovým rotacným motorom s nádejami, že práve tento motor spotrebu paliva znacne zníži. Ukázalo sa však, že Wankelov motor má svoje vlastné problémy, obzvlášt opotrebenie líšt rotora, co vedie k prenikaniu plynov medzi lištami rotoru a srinou rotoru. Dnešné Wankelové motory spotrebujú viac paliva než porovnatelné piestové motory. Jedného dna snád budú zdokonalené rotacné motory premienat energiu benzínu na energiu pohybu omnoho úcinnejšie... Dieselové motory Dieselový motor odvodzuje svoj názov od nemeckého inžiniera Rudolpha Diesela, ktorý sa v devätdesiatich rokoch devätnásteho storocia skoro zabil, ked explodoval jeho skúšobný model motora. Dieselové motory pohánajú mnoho typov vozidiel, generátorov a rôznych farmárskych a priemyslových strojov. Dieselový motor je formou motora s vnútorným spalovaním. To znamená, že palivo horí vo vnútri motora a produkuje mechanickú energiu – energiu pohybu. Vybuchujúca zmes paliva a vzduchu pohybuje piestom vo valci smerom nadol, rovnako ako u typického benzínového motora. Piesty sa pravidelne vracajú do svojej pôvodnej polohy a potom sa opät pohybujú smerom dole. Rady hriadelí a klukových hriadelí premienajú vratný pohyb piestov na otácavý alebo rotacný pohyb. Každý piest naopak núti klukový hriadel otácat sa a tažký zotrvacník vyrovnáva výslednú otácavú silu. Vznecovanie paliva Hlavný rozdiel medzi benzínovým a dieselovým motorom je spôsob vznecovania zmesi vzduchu a paliva. Pri benzínovom motore sa tak deje elektrickou iskrou. Pri dieselovom motore sa vzduch vo valci stlací tak, že jeho teplota stúpne na viac než 500°C a niekedy dokonca až na 2 480°C. V tomto okamihu sa vstriekne palivo a teplota vo valci je natolko vysoká, že postací k vznieteniu paliva, bez potreby iskry so zapalovacej sviecky. Niektoré dieselové motory majú vo valcoch elektrické zahrievacie prvky, ktoré pomáhajú vznecovat palivo pri štartovaní studeného motora. Malé motory možno naštartovat otácaním klúk nasadených na klukový hriadel. Velké dieselové motory sú vybavené elektrickým štartérom prepojeným pomocou prevodov a zotrvacníkom, najväcšie motory sa štartujú stlaceným vzduchom z kompresorov (tanky, vozidlá pracujúce v kamenolomoch). Vznecovanie pomocou kompresie znamená, že dieselový motor je jednoduchší a spolahlivejší než benzínový motor. Inou výhodou dieselového motora je, že ako palivo používa naftu, ktorá vyžaduje menšiu rafináciu než benzín, a tým je výrobne lacnejšia. Nafta je aj omnoho bezpecnejšia, pretože sa narozdiel od benzínu nevznieti ak je v blízkosti orvorený ohen. Dieselový motor musí byt aj tažšej konštrukcie ako benzínový pri rovnakom výkone, pretože valce musia vydržat vysoký tlak. Ale fungovanie pri vysokom tlaku má tú výhodu, že motor je úcinnejší. Štvordobý motor Každý pohyb piestu pozdlž valca sa nazýva doba. Pri štvortaktnom dieselovom motore sa pri prvej dobe piest pohybuje smerom dole a nasávací ventil sa otvorí, cím umožní vniknutie cerstvého vzduchu do valca. Pri druhej dobe sa nasávací ventil uzavrie a piest sa pohybuje nahor, cím stláca a tým zahrieva vzduch nad piestom. Potom sa vstriekne palivo do horného riesoru valca. Teplo spôsobené stlacením vzduchu spôsobí vybuchnutie paliva a vzniknuté plyny nútia piest pohybovat sa valcom nadol – k tomu dochádza pri tretej dobe nazvanej výbuch. Pri štvrtej dobe sa piest pohybuje opät nahor a vytlací výfukové plyny von z valca výfukovým ventilom. Výfukový ventil sa potom uzavrie a celý štvordobý cyklus sa opakuje. Rýchlost, ktorou sa motor tocí je riadená množstvom vstrekovanej nafty do vzduchu vo valci. Obvykle sa piesty pohybujú nahor a nadol niekolkokrát za sekundu. Dvojdobý motor U jedného typu dvojdobého dieselového motora neexistujú žiadne nasávacie, alebo výfukové ventily. Namiesto toho odkrýva piest nasávacie a výfukové kanály alebo otvory, ked sa blízi k spodnej casti valca behom doby výbuchu. Nasávacím kanálom prúdi dovnútra cerstvý vzduch, ktorý vytlací výfukové plyny von výfukovým kanálom na druhej strane valca. Piest sa potom pohybuje spät nahor valcom, prikryje oba kanály a stlací vzduch nad sebou. Rovnako ako u štvordobého cyklu sa palivo vstrieknuté do tohoto stlaceného vzduchu vznieti a prinúti piest pohybovat sa smerom nadol behom doby výbuchu. Pri inom type dvojdobého dieselového motora sa výfukové plyny vytlacia jedným, alebo dvoma ventilmi v hornom priestore valca. Chladenie Rovnako ako pri benzínovom motore, vzniká spalovaním paliva velké množstvo tepla. V prípade, že teplota motora príliš stúpne, stáva sa motor menej úcinným a mohol by sa poškodit, pokial by sa presné súciastky roztiahly a zadrely. Aby sa zabránilo prehriatiu motora používa sa chladiaci systém. Vzduchom chladené motory majú na vonkajšej strane pripojené rebrá, ktoré zväcšujú povrchovú plochu motora a vyžarujú teplo do okolitého vzduchu. Chladenie možno zlepšit použitím ventilátora pohánaného motorom, ktorý ženie vzduch pomedzi rebrá. Vodou chladené motory majú vnútorné kanály, ktorými prúdi studená voda hnaná cerpadlom. Voda pohlcuje teplo a musí sa ochladit, než sa znovu pustí do obehu. Chladenie sa casto prevádza prehánaním vody chladicom. Pri studenom pocasí využívajú niektoré vozidlá vodu z chladiaceho systému k ohrievaniu kabíny vodica.