F - Tepelné motory



1. Tepelný motor

Tepelný motor je stroj, který přeměňuje část vnitřní energie paliva na mechanickou práci. Tato přeměna probíhá po spálení paliva, kdy se uvolněná energie změní na pohybovou energii. Tepelné motory jsou hnací stroje, které mají různé účinnosti v závislosti na teplotě ohřívače a chladiče. Ideální tepelný motor má vyšší teplotu ohřívače a nižší teplotu chladiče.

Tepelné motory se obvykle dělí na dva hlavní typy: parní motory a spalovací motory. Mezi parní motory patří parní stroj a parní turbína, přičemž pracovní látkou je vodní pára, která se získává v parním kotli mimo vlastní motor. Mezi spalovací motory patří plynová turbína, zážehový motor, vznětový motor, proudový motor a raketový motor. Pracovní látkou u spalovacích motorů je plyn, který vzniká spalováním paliva uvnitř motoru.

Vnitřní energie, též nazývaná termodynamická energie, je extenzivní veličinou, která reprezentuje celkovou energii všech částic, z nichž se těleso skládá. Tato energie může zahrnovat nejen kinetickou a potenciální energii, ale také elektrickou a chemickou energii.
Vnitřní energie ovlivňuje vlastnosti a stav látky. Například kinetická energie částic se projevuje jako teplota tělesa; čím rychleji se částice pohybují, tím vyšší je teplota tělesa. Vnitřní energie ve své podstatě určuje tepelný stav a skupenství látky.

Mechanická práce je děj, při kterém síla působící na fyzikální těleso posouvá toto těleso nebo jeho část po určité dráze. Též se jedná o fyzikální veličinu, která vyjadřuje množství vykonané práce.
V izolované soustavě představuje mechanická práce přenos mechanické energie mezi tělesy nebo systémy těles. Těleso, které vykonává mechanickou práci, ztrácí mechanickou energii, zatímco těleso, na kterém se práce vykonává, získává mechanickou energii.
Velikost této předané energie je vyjádřena mechanickou prací jako veličinou. Práce vykonaná za jednotku času se nazývá výkon.

Motor s vnějším spalováním je tepelný stroj, který využívá tlakovou energii plynu získanou spálením paliva mimo samotný motor. Tato energie je poté v motoru využita k vykonávání práce. Pracovní látkou v takovém motoru může být například ohřátý plyn.
Motory s vnějším spalováním mají nižší výkon než spalovací motory, což může být pro některé technologické aplikace nevýhodné. Nicméně v určitých ohledech mohou disponovat větší silou než spalovací motory a mohou dosahovat nižších emisí oxidů dusíku, což je v dnešní době velmi důležité z hlediska ochrany životního prostředí.


2. Parní turbína

Parní turbína je točivý tepelný stroj, který přeměňuje tlakovou a kinetickou energii páry, přiváděné z parního kotle nebo generátoru páry, na energii mechanického rotačního pohybu hřídele stroje. Parní turbínu vynalezl v roce 1884 Charles A. Parsons, a brzy nahradila parní stroj, který byl ve své době hojně využíván.
Parní turbína se skládá z jednoho nebo několika postupně se zvětšujících lopatkových kol, která jsou umístěna na rotující hřídeli stroje. Tyto lopatkové kola jsou součástí oběžné části stroje, nazývaného rotor. Vedle lopatek na rotoru existuje také nepohyblivá část stroje, nazývaná stator, která obsahuje lopatková kola rozváděcí. Kombinací rozváděcích a oběžných lopatek dochází k přenosu energie z páry na rotor a tím k pohybu hřídele, který je využíván k pohonu různých zařízení.

První mechanický parní stroj byl vynalezen a provozován v 1. století našeho letopočtu vynálezcem Héronem Alexandrijským. Tento stroj byl základním principem parního pohonu, ale přestože byl funkční, nikdy nenašel praktické využití a spíše sloužil jako hračka.
Skotský vynálezce James Watt později vylepšil tento koncept a přinesl klíčové inovace, které zásadně zvýšily efektivitu a praktičnost parního stroje. Watt si své vylepšení patentoval v roce 1765, což vedlo k jeho rozšíření a využití v průmyslové revoluci.
Funkce parního stroje je následující: Pára z kotle je řízena regulátorem do vnitřního rozvodu, nejčastěji šoupátkové komory, odkud je distribuována do válce. Zde tlak páry pohání píst, který vykonává posuvný pohyb. Po vykonání práce je použitá pára vypouštěna zpět ven přes šoupátkovou komoru. Pohyb pístu je pak přenášen na kliku pomocí pístní tyče, křižáku a ojnice, což převádí posuvný pohyb na rotační pohyb.
Část výkonu stroje je odebírána vnějším rozvodem, který řídí části vnitřního rozvodu, jako jsou šoupátka nebo ventily, usnadňuje rozběh stroje, nastavuje stupeň plnění válce a umožňuje změnu směru otáčení, pokud je to požadováno.

Parní turbíny se dělí dle účinnosti na vysokotlaké, nízkotlaké a středotlaké. Občas se do tohoto rozdělení řadí i tzv. "regenerátory páry".
Parní turbíny jsou nejčastěji využívány v energetice k pohonu alternátorů v tepelných elektrárnách, a to jak jaderných, tak i uhelných elektrárnách.
Součástí parní turbíny je hřídel, která je spojena s hřídelem alternátoru pevnou spojkou a slouží jako pohon. Parní turbíny se v minulosti využívaly i jako pohon lodí, jako parníky, bitevní lodě nebo jaderné ponorky.
Hřídel je rotační součást stroje, na kterou jsou připevněny další součásti, které se spolu s hřídelí otáčejí kolem osy. Hřídel je upevněna pomocí ložisek. Podle funkce a namáhání se hřídele dělí na nosné a hybné.
Součástí hřídelí jsou minimálně dva hřídelové čepy, které slouží k upevnění hřídelí za pomoci ložisek. Čepy se dělí na nosné, které jsou pevně ukotveny v rámu a otáčejí se na nich součásti, a na hybné, které přenášejí kroutící moment a na nichž jsou upevněny strojní součásti, jako jsou ozubená kola.
Parní stroj je pístový tepelný stroj s vnějším spalováním, který přeměňuje tepelnou energii vodní páry na energii mechanickou. První parní stroj v Čechách, a zároveň první parní automobil, byl sestaven na počátku 19. století inženýrem Františkem Josefem Gerstnerem.


3. Části motoru

Blok válců je konstrukční součástí víceválcového spalovacího motoru nebo jiného pístového stroje, který obsahuje několik válců. Každý válec můžeme chápat jako pracovní prostor motoru.
Blok válců je uzavřen hlavou válců na jedné straně a klikovou skříní na straně druhé. U menších motorů tvoří blok válců jeden celek, zatímco u větších motorů může každý válec být samostatný a umístěn v klikové skříni. Pokud jsou bloky válců oddělené a kliková skříň, jsou spojeny šrouby.

Hlava válce je konstrukční součástí spalovacího motoru nebo pístového tepelného stroje, která se nachází nad blokem válců. Obsahuje kanály pro sací a výfukový systém. U spalovacích motorů může také obsahovat další součásti, jako jsou vstřikovací trysky pro palivo nebo zapalovací svíčky.
Hlava válců uzavírá blok válců shora a vytváří spalovací prostor, který obsahuje sací a výfukové ventily. Tyto ventily regulují přívod směsi paliva a vzduchu do válce a odvod spalin z válce během pracovního cyklu motoru.

Ventilový rozvod je mechanismus, který využívá ventily k řízení toku pracovních plynů v pístovém motoru. Jedná se o jeden z nejpoužívanějších mechanických rozvodů ve čtyřdobých spalovacích motorech.
Otevírání ventilů je řízeno příslušnou vačkou na vačkovém hřídeli nebo výstředníkem na výstředníkovém hřídeli, který je poháněn klikou. Tyto vačky ovládají pohyb ventilů, které otevírají a uzavírají přístup pracovních plynů do a z válce motoru. Zavírání ventilů je nejčastěji zajištěno pružinami, které vracejí ventil zpět do zavřené polohy po otevření pomocí vačky.

Ozubený řemen je typ hnacího řemene, který má zuby na svém vnitřním obvodu, které zapadají do ozubených kol (řemenic). Tyto zuby umožňují přesný přenos síly mezi hnacím a poháněným zařízením.
Tento typ řemene je vhodný pro přenos vysokých výkonů a je využíván v široké škále aplikací, včetně rozvodových systémů v automobilech a dalších průmyslových strojích.
Ozubené řemeny jsou obvykle vyrobeny z materiálů jako je termoplastický polyuretan, polyamid, neopren a další materiály s podobnými vlastnostmi. Tyto materiály jsou vysoce odolné proti opotřebení a poskytují spolehlivý přenos síly. Ve výrobě se často používají technologie podobné těm, které se využívají při výrobě pneumatik.

Ventil je mechanické zařízení, které slouží k regulaci průtoku tekutin, jako jsou plyny, kapaliny a další látky, v potrubí.
Ventily mohou být ovládány ručně, pneumaticky, hydraulicky nebo elektromechanicky a jsou používány v různých aplikacích. Mezi nejběžnější typy ventilů patří tzv. "kohoutky", které jsou široce využívány v domácích i průmyslových vodovodech pro uzavírání a regulaci průtoku vody. Existuje mnoho dalších typů ventilů, které se používají v různých průmyslových odvětvích a aplikacích, jako jsou například kuličkové ventily, klapkové ventily, přístrojové ventily a mnoho dalších. Každý typ ventilu má specifické vlastnosti a využití podle své konstrukce a principu fungování.

Mrazová zátka je komponenta, která uzavírá otvor v bloku nebo hlavě spalovacího motoru, aby zabránila úniku chladící kapaliny. Blok motoru a hlava válců jsou obvykle vyráběny odléváním do pískových forem, což vytváří kanály pro průtok chladící kapaliny.
Tradiční mrazová zátka je tenký disk z ocelového plechu, který je vložen do otvoru v odlitku a tím uzavírá průchod pro chladicí kapalinu.
Problémy s únikem kapaliny mohou vzniknout v důsledku koroze zátky, která může být způsobena dlouhodobým působením chladicí kapaliny. Dochází k tomu, že kapalina způsobuje korozi na povrchu zátky, což může vést k její degradaci a úniku kapaliny. Je důležité pravidelně kontrolovat stav mrazových zátek a v případě potřeby je včas vyměňovat, aby se předešlo potenciálním problémům s chladícím systémem motoru.

TDI čidlo nebo také Turbocharged Direct injection je čidlo, které se používá u vznětového motoru s přímým vstřikováním.

Vačková hřídel je speciální hřídel osazená vačkami, což jí dává charakteristický název "vačková". Tato hřídel umožňuje ovládání posunů strojních součástí v závislosti na jejím natočení.
Vačky mají obvykle jednoduchý tvar, ale mohou být tvarovány i složitěji podle konkrétního použití v motoru.
Vačková hřídel je nejčastěji využívána k řízení zdvihu ventilů ve čtyřtaktních pístových spalovacích motorech. U těchto motorů je vačková hřídel spojena s klikovou hřídelí motoru, čímž je synchronizována s otáčkami klikového mechanismu.

Kliková hřídel je technická součást zařízení, která slouží k přeměně lineárního (přímočarého) vratného pohybu na pohyb rotační, nebo naopak. Jedná se o základní součást většiny pístových motorů a čerpadel.
Kliková hřídel je složena z krátkých válcových čepů, které jsou navzájem pevně spojeny rameny. Čepy umístěné ve středu otáčení hřídele se nazývají osové čepy, zatímco ty, které jsou umístěny mimo osu otáčení, se nazývají klikové nebo ojniční čepy. Na klikové čepy se nasazují ojnici.

Výstředník je speciální typ kruhové vačky (desky), která má osu posunutou proti ose hřídele. Tato deska slouží k přeměně otáčivého pohybu na pohyb posuvný.
Výstředník je součástí mechanismu, který převádí otáčivý pohyb na lineární pohyb, často se používá jako součást mechanismů, které řídí otevírání a zavírání ventilů nebo jiné posuvné prvky.
Tato součást byla dlouhou dobu používána k nahrazení klikového mechanismu ve strojích, protože byla výrobně jednodušší.
Nejčastěji je výstředník používán v parních strojích a lokomotivách, kde přenáší pohyb z rotačního pohybu k pohybu posuvnému.

Ložisko je součástí technického zařízení, která umožňuje snížení tření při vzájemném otáčivém nebo posuvném pohybu strojních dílů.
Používání ložisek se začalo rozšiřovat zejména ve středověkých mlýnech, kde zlepšilo výkonost mletí. Funkce ložisek spočívá v tom, že snižují tření mezi pohybujícími se částmi stroje, čímž umožňují plynulejší a účinnější pohyb. Ložiska se využívají v široké škále technických zařízení, od automobilů až po průmyslové stroje a elektroniku.

TPS čidlo (Throttle Position Sensor) je senzor, který se používá k monitorování polohy škrtící klapky u motorů vybavených karburátorem nebo elektronicky řízeným vstřikováním paliva. Obvykle je umístěno na hřídeli škrtící klapky, což mu umožňuje přímo snímat polohu klapky.
Pokročilejší verze tohoto senzoru, jako například CTPS (Closed Throttle Position Sensor), slouží k indikaci, kdy je škrtící klapka zcela uzavřena. Některé řídící jednotky motoru ECU (Engine Control Unit) elektronicky ovládají polohu škrtící klapky pomocí technologie ETC (Electronic Throttle Control), což umožňuje preciznější regulaci množství nasávaného vzduchu a optimalizaci chodu motoru.

Turbodmychadlo s variabilní geometrií je typ turbodmychadla, který má ve svém statoru umístěné lopatky rozvaděče, které je možné natáčet. Tímto natáčením lopatek lze měnit průřez vstupního kanálu.
Lopatky rozvaděče jsou propojeny s prstencem, který je možné otáčet. Všechny lopatky se synchronizovaně otáčejí o stejný úhel.
Při nízkých otáčkách a malém zatížení motoru, kdy je průtok výfukových plynů nedostatečný, se lopatky natáčejí směrem k tangenciální poloze. Tím se zmenší průřez kanálu a zvýší se rychlost výfukových plynů vstupujících do turbíny.

Výfuk je součástí vozidla, která odvádí zplodiny vznikající při spalování paliva z motoru. Tvoří ho systém potrubí, které vedou zplodiny z prostoru motoru ven.
Výfukový systém obvykle zahrnuje tlumič, který slouží k tlumení hluku vznikajícího při odvádění spalovacích zplodin. Kromě toho je v některých výfukových systémech katalyzátor, který pomáhá snižovat obsah nebezpečných látek ve výfukových plynech, čímž přispívá k ochraně životního prostředí.


4. Specifické motory

Pulzační motor, někdy nazývaný také jako "pulsejet motor", je jednoduchý reaktivní motor, který využívá princip pulzačního spalování směsi paliva a vzduchu ve spalovací komoře. Tento typ motoru funguje na podobném principu jako náporové motory, avšak má mnohem jednodušší konstrukci.

Funkce:
1. **Spalování směsi:** Směs paliva a vzduchu je spalována v uzavřené spalovací komoře, kde dochází k rychlému spalování.
2. **Pulzace tlaku:** Při spalování paliva dochází k prudkému nárůstu tlaku, což způsobuje vznik tlakového pulsu.
3. **Uzavření vstupního otvoru:** Tlakový puls způsobí uzavření vstupního otvoru pro vzduch, čímž se vytvoří uzavřená spalovací komora.
4. **Výstřik spalin:** Spaliny jsou výstřikem vyraženy ven tryskou, což způsobuje pohyb vpřed.
5. **Otevření lamelových ventilů:** Po výstřiku spalin následuje podtlaková vlna, která způsobí otevření lamelových ventilů.
6. **Nový vzduchový proud:** Otevřené ventily umožní nasátí nového vzduchu do spalovací komory pro další spalování.

Použití:
Pulzační motory byly nejčastěji používány v období mezi lety 1939 a 1945 v Německu, zejména v letounech V-1, známých jako "létající pumy". Dnes jsou pulzační motory používány převážně v modelářství, pro jednoduché bezpilotní letouny (drony) v USA a pro řízené střely využívané ruskou armádou. Typicky se tyto motory používají pro letouny operující při podzvukových rychlostech, protože v nadzvukové formě nejsou praktické. Pracovní rychlost tohoto typu motoru obvykle přesahuje 200 km/hodinu.

Raketový motor je tepelný motor, který pracuje na principu akce a reakce založeném na zákonu zachování hybnosti. Jedná se o motor, který produkuje tah tím, že vytlačuje spaliny zpětným směrem, což způsobuje pohyb vpřed.

Princip fungování:
1. **Spalování paliva a oxidantu:** V raketovém motoru dochází k spalování paliva (jako například kapalných nebo tuhých paliv) s oxidantem (často kapalným kyslíkem), což vytváří horké a vysokoexpansivní plyny.
2. **Výstřik spalin:** Vytvořené plyny jsou vypuzovány z trysky směrem ven z motoru s velkou rychlostí.
3. **Akce a reakce:** Tento výstřik spalin způsobuje akci, která vytlačuje spaliny zpětným směrem. Podle Newtonova třetího zákona působí na motor reakce v podobě tahu, což zajišťuje pohyb vpřed.

Typy raketových motorů:
1. **Tuhá paliva:** Jednodušší konstrukce, ale nemají možnost opakovaného zažehnutí. Jsou používány pro krátké lety, jako jsou raketové zážehy nebo rychlé sondy.
2. **Kapalná paliva:** Poskytují větší výkon a jsou schopna opakovaného zažehnutí. Používají se v pokročilých raketových systémech a vesmírných lodích.
3. **Hybridní motory:** Kombinují výhody tuhých a kapalných paliv. Mohou být složitější v konstrukci, ale poskytují flexibilitu a efektivitu. Například motor použitý u letounu SpaceShipOne kombinoval hybridní technologii.
Raketové motory jsou klíčové pro kosmické lety a průzkum vesmíru, protože nevyžadují kyslík z atmosféry a mohou fungovat v extrémních podmínkách mimo zemskou atmosféru.

Proudový motor je typ motoru, který se nejčastěji využívá v letectví a funguje na základě třetího Newtonova zákona - akce a reakce. Jeho hlavním principem je vytvoření tahu poháněným výstupními plyny.

Funkce proudového motoru:
1. **Vstupní ústrojí:** Vzduch je nasáván do motoru pomocí vstupního ústrojí.
2. **Kompresor:** Vzduch je stlačen a zahříván kompresorem, což zvyšuje tlak a teplotu vzduchu.
3. **Spalovací komora:** Do stlačeného vzduchu je vstřikováno palivo, které je zapáleno. Tím se uvolňuje tepelná energie a vytvářejí se horké plyny.
4. **Turbína:** Horké plyny vycházející ze spalovací komory roztáčejí turbínu, která je připojena ke kompresoru. Tímto způsobem se energie z horkých plynů přenáší zpět na kompresor.
5. **Tah:** Za turbínou je vysokotlaký a vysokoteplotní plyn, který se mění na rychlý proud, čímž vzniká tah motoru.

Historie proudového motoru:
Proudový motor byl poprvé vyvinut v Německu v roce 1930 Hansem von Ohainem. První letouny s proudovými motory byly testovány a používány v roce 1941. Během druhé světové války se letadla s proudovými motory objevila na scéně, přičemž v roce 1944 začaly hrát významnou roli.
Později byly proudové motory využity ve více typech letadel, včetně amerického F-16 a sovětského MiG-31. Tyto motory jsou navrženy tak, aby pracovaly s různými druhy paliv, včetně petroleje, který může být přidán pro lepší výkon.

Dvoutaktní motor TukTuku

Tuk Tuk je ikonickým dopravním prostředkem, zejména v jihovýchodní Asii, a jeho dvoutaktní motor hraje klíčovou roli v jeho provozu. Zde jsou některé klíčové body týkající se těchto vozidel:

1. **Motor:** Dvoutaktní motor je často používaný v Tuk Tuku. Tyto motory jsou často lehké, chlazené vzduchem a mají výkon od jednoho do čtyřech válců.

2. **Převodovka:** Vozidla mají obvykle čtyřstupňovou manuální převodovku.

3. **Výkon a rychlost:** Výkon motorů se obvykle pohybuje kolem 11 kW, což umožňuje dosáhnout maximální rychlosti kolem 72 km/hod. Spotřeba paliva je poměrně nízká, s průměrem kolem 7,3 litru na 100 km.

4. **Řízení a ovládání:** Řidič ovládá vozidlo pomocí řídicích pák a pedálů. Řazení je často umístěno mezi nohama řidiče.

5. **Karosérie:** Vozidla mají obvykle minimální karosérii, s motocyklem přední částí a zastřešeným vozíkem na zadní části pro cestující.

Tuk Tuk získal svůj název podle charakteristického zvuku motoru, který vydává. Tento zvuk je často popisován jako "ťuk ťuk". Tuk Tuk je populární způsob dopravy v mnoha městech Asie, ačkoli má své vlastní výzvy a specifika, včetně omezené rychlosti, ovládání a bezpečnosti. Nicméně, pro mnoho lidí je to ikonický symbol městského života a turistická atrakce.

Vodíkový motor představuje jednu z variant spalovacího motoru, který používá vodík jako palivo. Přestože nápady na vodíkové motory sahají až do 19. století, jejich komerční využití se rozvinulo až v nedávné době.

Historie vodíkového motoru:
- **1806:** První vodíkový motor byl sestrojen ve Francii Françoisem Isaacem de Rivaz.
- **1880:** Motor byl upraven Nicolausem A. Ottou, který použil syntetický plyn obsahující vodík jako palivo.
- **1941:** Nacistický vědec Boris Schelisch upravil motor pro využití ve vojenských aplikacích.
- **1942:** Další nacista upravil motor pro spolupráci s proudovým motorem na základně v Polsku v Riese pro projekt "Die Glocke".
- **Moderní doba:** Automobilové společnosti jako BMW, Ford, Mazda a NASA se zabývají vývojem vodíkových motorů.

Princip fungování:
Vodíkový spalovací motor pracuje podobně jako benzínový nebo naftový motor. Vodík je spalován s kyslíkem, což vytváří energii pro pohyb vozidla. Emise tohoto procesu jsou nízké, protože hlavním produktem spalování vodíku je voda.

Výhody:
- **Vyšší kompresní poměr:** Vodíkový motor může dosahovat vyššího kompresního poměru než benzínové motory, což může zlepšit jeho účinnost.
- **Nízké emise:** Spalování vodíku produkuje pouze vodu, což snižuje emise škodlivých látek.
- **Nekonečný zdroj vodíku:** Vodík je hojně přítomen na Zemi a lze jej získat z různých zdrojů, jako jsou voda nebo obnovitelné zdroje energie.

Nevýhody:
- **Omezená infrastruktura:** Nedostatek čerpacích stanic a podpůrné infrastruktury pro vodíková vozidla.
- **Náročná přeprava:** Vodík je obtížné přepravovat, protože musí být zkapalněn při velmi nízkých teplotách.
- **Výrobní náklady:** V současné době výroba průmyslového vodíku není ekonomicky efektivní.
Vodíkový pohon využívají především vodíková palivová články, které se stále více prosazují v oblasti dopravy, zejména ve formě elektricky poháněných vozidel s vodíkovými palivovými články.

Dvoutaktní motor:

Trabant je legendární automobil, který získal kultovní status a stal se ikonou východního Německa. Jednou z jeho charakteristických vlastností byl dvoutaktní motor, který měl své specifické vlastnosti a přispěl k jedinečnému charakteru tohoto vozu.

Dvoutaktní motor:
- **Typ motoru:** Dvoutaktní, vzduchem chlazený dvouválec.- **Výkon:** Dosahoval výkonu přibližně 26 koní.
- **Převodovka:** Dvoutaktní Trabant byl vybaven čtyřstupňovou převodovkou s volnoběžkou, což umožňovalo plynulou jízdu a snadné řazení.
- **Typy verzí:** Existovaly různé verze Trabantu, včetně varianty Trabant Tramp, která byla určena pro výlety do přírody. Trabant Tramp měl plátěnou střechu a dveře a byl oblíbený zejména u bezpečnostních sborů v Německu.

Další charakteristické rysy Trabantu:
- **Duroplastová karosérie:** Jednou z unikátních vlastností Trabantu byla jeho karosérie vyrobená z duroplastu, což byl druh plastu založený na pryskyřici a skelných vláknech.
- **Kultovní status:** Trabant se stal symbolem východoněmeckého automobilového průmyslu a byl spojen s historií a kulturou tehdejšího Německa.
- **Ukončení výroby:** I přesto, že výroba Trabantu skončila v červenci 1990, poslední exemplář sjel z výrobního pásu až v dubnu 1991, ukončujíc tak éru tohoto legendárního vozidla.
Trabant je dodnes milován a vzpomínán jako symbol éry východoněmeckého automobilismu a jeho dvoutaktní motor představuje nezapomenutelnou součást jeho charakteru a historie.

Antigravitační motor

Nárok, že Nikola Tesla byl tvůrcem prvního modelu antigravitačního motoru, je velmi kontroverzní a není podložen důkazy. Tesla byl bezpochyby vynikajícím vynálezcem a inženýrem, ale neexistují žádné spolehlivé záznamy ani důkazy o tom, že by vytvořil funkční antigravitační motor.
Navíc pojem "antigravitační motor" je vědeckou fantastikou a zatím nebyl doložen vědeckými důkazy nebo experimenty. Antigravitace, pokud existuje, je stále v oblasti hypotetických konceptů a není dosud prokázána.
Co se týče zmíněného patentu, číslo 1 655 144, kterým se údajně Tesla zabýval létajícím strojem, neexistuje žádný důkaz, že by se jednalo o antigravitační motor. Mnoho z Teslových patentů a nápadů bylo zřejmě futuristických a předběžilo svou dobu, ale není známo, že by se věnoval konkrétnímu antigravitačnímu zařízení.
Pokud jde o údajné využití Teslových prací nacistickým Německem a archivaci jeho prací CIA, neexistují žádné spolehlivé důkazy o tom, že by se takové události skutečně odehrály.
Celkově je důležité rozlišovat mezi skutečnými důkazy a spekulacemi, když jde o tvrzení o Teslových antigravitačních motorech a jejich využití.


5. Dvoudobý spalovací motor

Dvoutaktní spalovací pístový motor je specifický typ motoru, který se liší od čtyřdobého motoru v několika klíčových ohledech. Zde jsou některé charakteristiky a principy fungování dvoutaktního motoru:

1. **Pracovní cyklus:** Pracovní cyklus dvoutaktního motoru probíhá za jednu otáčku klikového hřídele nebo za dva zdvihy pístu, což znamená, že za každým pohybem pístu probíhá kompletní pracovní fáze.

2. **Zapalování paliva:** Směs paliva a vzduchu je v válci zapálena elektrickou jiskrou ze zapalovací svíčky. To se liší od dvoudobého vznětového motoru, kde dochází k samovznícení vstříknutého paliva.

3. **Ventilový mechanismus:** Na rozdíl od čtyřdobého motoru, který používá ventily k řízení průtoku směsi, dvoutaktní motor má kanály, které jsou otevřeny a zavřeny pohybem pístu. U některých moderních verzí může být ovládání kanálů řízeno šoupátkovým rozvodem nebo klapkami.

4. **Mazání:** U dvoutaktních motorů je mazání prováděno olejem rozpuštěným v palivu. Tlakové oběhové mazání, které se používá u čtyřdobých motorů, nelze v tomto případě použít.

5. **Konstrukce a váha:** Dvoutaktní motor je obecně jednodušší a lehčí než čtyřdobý motor, což má za následek snížení váhy vozidla. To může být výhodné zejména pro aplikace, které vyžadují sníženou hmotnost.

I když jsou dvoutaktní motory jednodušší, mají nižší účinnost než čtyřdobé motory. To znamená, že mohou mít vyšší spotřebu paliva při stejných podmínkách. Vynálezce dvoutaktního spalovacího motoru, Dugald Clerk, představil tento koncept již v roce 1878 a od té doby byl tento typ motoru používán v různých aplikacích po celém světě.


Motory Formule 1 ve své podstatě obsahují dvoudobé spalovací motory, které jsou však ještě upravené, aby jejich výkon byl vyšší než u klasického motoru. Dvoudobé spalovací motory měla Formule 1 hlavně mezi lety 1934 a 1937 z toho důvodu, že vozidla měla hmotnostní limit. Musela totiž vážit maximálně 750 kg, a proto se nasadil pouze dvoudobý spalovací motor. Dnes je tomu trochu jinak.

Mezi součásti dvoudobého spalovacího motoru patří skříň (hlava válců, válce, kliková skříň), klikový mechanizmus (píst, ojnice, kliková hřídel), zařízení pro tvoření směsi (karburátor či vstřikovací zařízení) a pomocná zařízení (zapalování, chlazení motoru, výfuková a mazací soustava).

Mezi výhody dvoudobého spalovacího motoru patří to, že motor má extrémně rychlé reakce na přidávání plynu. Má prakticky neomezené rozpětí otáček a vyšší měrný výkon. Výhodou je také jednodušší konstrukce, menší hmotnost a možnost opačné rotace bez převodů.

Mezi nevýhody patří nedokonalé spalování paliva, větší spotřeba paliva a oleje. A větší hlučnost či rychlejší opotřebení. Využívá se u mopedů a jednoduchých strojů.
Mazání dvoudobého spalovacího motoru je zajištěno olejem, který se přidává do paliva. Při spalování paliva je tedy současně spalován i olej.

Nevýhodou tohoto spalování je to, že při samotném spalování vzniká karbon, který zanáší spalovací motory i výfukové potrubí, což negativně ovlivňuje výkon a chod motoru.
Vrstva nánosů karbonu na výfukovém potrubí může kdykoliv zahořet či dojde k chemickému rozkladu.
K zanášení motorů docházelo až do 70. let minulého století. Později se přešlo na jiné oleje a v současné době využíváme již moderních směsí oleje většinou s nanotechnologií. K podobnému ředění oleje do paliva dochází i u řetězové pily.

Zajímavým případem použití dvoudobého motoru je japonský tank Typ-90-Panzer, který využívá dvoudobý dieselový motor od Mitsubishi s přímým vstřikováním paliva a Rootsovým dmychadlem.


6. Čtyřdobý spalovací motor

Jedná se o spalovací motor, u kterého je směs paliva a vzduchu ve válci zapálena elektrickou jiskrou, kterou obvykle vytvoří zapalovací svíčka.

Tím, že svíčka zapálí palivo v motoru, se tento čtyřdobý spalovací motor liší od vznětového motoru, kde narozdíl od čtyřdobého spalovacího motoru dochází k samovznícení vstříknutého paliva samotnou teplotou stlačeného vzduchu.
Tento motor byl vynalezen v roce 1876 Nicolausem Ottou.
U tohoto motoru se na výkonu nejvíce podílí každý válec jen čtvrtinou doby. Proto mnoho motorů má čtyři válce - jeden z nich je vždy v pracovní fázi, takže se kliková hřídel pohybuje otáčivě.
Když se válce pohybují, překrývají se v pracovní části jednotlivými válci, což přispívá k plynulému otáčení klikového hřídele.
Fáze: Tento motor má celkem čtyři fáze, které se dělí podle své práce na - Sání (při sání se otáčející se kliková hřídel pístem dolů a píst nasává do prostoru nad ním hořlavou směs paliva), Komprese (v této fázi se uzavře sací ventil a kliková hřídel posouvá píst nahoru, kde se stlačuje směs paliva), Expanze (v horní části pohybu pístu se směs zapálí jiskrou ze zapalovací svíčky a dochází k výbuchu. Vzniklé teplo způsobí expanzi směsi a tlačí píst dolů) a Výfuk (při dalším zvedání pístu se otevře výfukový ventil a dojde k výfuku plynů).
Spalování je vysoce exotermní chemická reakce, která uvolňuje hodně tepla.

Součásti zážehového čtyřdobého spalovacího motoru:

Pevné části motoru: hlava válců, válce, těsnění hlavy válců, kliková skříň, olejová vana, horní a dolní víka + sací potrubí.

Klikový mechanismus: píst, ojnice, kliková hříde a setrvačník.

Rozvodový mechanismus: ventily, pružiny, vahadla, vačkový hřídel, kola rozvodu, rozvodový řetěz či ozubený řetěz.

Zařízení pro tvorbu směsi: vstřikovací zařízení či karburátor.

Pomocný zařízení: zapalování, mazání motoru, chlazení motoru, výfukový systém či systém přeplňování.

Výhody motoru: lehčí a levnější než dieslové motory.

Nevýhody motoru: vyšší teplota a horší akcelerace v nižší rychlosti.


7. Spalovací motor

Jedná se o tepelný stroj, kde dochází k vnitřnímu spalování paliva. Spalované palivo se nachází ve spalovacím prostoru uvnitř motoru a zde se přeměňuje chemická energie na teplo a mechanickou energii, která následně působí na píst nebo lopatky turbíny, čímž dochází k využití reakční síly.
Spalovací motor slouží k pohonu různých strojních zařízení a vykonává mechanickou práci. Nejvíce se používá v dopravní a mobilní mechanizaci, včetně lokomotiv, plavidel, ponorek, motorových vozidel, letadel, stavebních a zemědělských strojů. Účinnost spalovacího motoru odvozujeme od tzv. "Carnotova cyklu". Většina chemické energie paliva se ve spalovacích motorech přemění na teplo s účinností mezi 10 až 50 %, přičemž nejnižší účinnost má parní stroj. Benzínové a dieslové motory dosahují vyšší účinnosti než parní stroje, obvykle kolem 25 %. Nejvyšší účinnosti dosahuje letadlový turbínový motor nebo spalovací turbína s tepelnými výměníky, která může přesahovat až 50 % účinnosti.
Stirlingův motor je spalovací tepelný motor s vnějším spalováním, který pracuje na principu cyklického stlačování a expanze vzduchu nebo jiného plynu. Při vysoké teplotě pracovního plynu probíhá transformace tepelné energie na mechanickou práci. Jedná se o motor s uzavřeným oběhem a regenerativním ohřevem, který pracuje s pevnou náplní plynu. Regenerátor či tepelný výměník je součástí tohoto motoru a uchovává tepelnou energii mezi expanzí a kompresí pracovního plynu. Stirlingův motor byl vynalezen skotským vynálezcem Robertem Stirlingem v roce 1816 a stal se významným díky své účinnosti ve srovnání s parním strojem.

Wankelův spalovací motor

Jedná se o spalovací motor s rotačním pístem, který je založen na expanzi plynů. Tento vynález uvedl na světlo techniky německý konstruktér a inženýr Felix Wankel. Tento systém je velice zajímavý a od 20. století se s ním hodně experimentuje. Strojům s tímto motorem se také říká "rotační".
Původní Wankelův návrh předpokládal rotaci pístu i válce různou rychlostí kolem pevných os otáčení. Takto konstruovaný motor by však byl problematický, a tak se od podobného provedení ustoupilo.
Z kinematického principu Wankelova motoru vyplývá, že opsaná křivka má v každém bodě jinou hodnotu křivosti. Přesto je však pro strojírenství důležitý a unikátní.
Poté, co byl Wankelův motor představen veřejnosti, jeho licence se začala velice rychle prodávat do celého světa.
Motor byl vynikající v tom, že byl menší a lehčí, což znamenalo i menší náklady na výrobní materiál, a byl také unikátní oproti jiným motorům. Později se však objevily i jeho nedostatky, především co se týče životnosti, která nebyla tak dlouhodobá jako u jiných strojů. Problémem byla také velká spotřeba oleje.
Největší zájem o tento motor měla společnost Citroën, která jej využívala u osobních vozidel, a také společnost Mazda, která tento typ motoru využívá dodnes, zejména u sportovních vozů.

Spalovací turbína

Jedná se ve své podstatě o plynovou turbínu, což je také neodborně řečeno "tepelný stroj", jehož pracovní látkou jsou spaliny, které vznikají spalováním paliva ve spalovací komoře.
Palivo se spaluje pomocí stlačeného vzduchu, který je předtím stlačen v kompresoru (u proudových motorů) – jedná se o turbokompresor, který je umístěný na společné hřídeli se spalovací turbínou. Spaliny při průchodu turbínou odevzdají svou kinetickou energii lopatkám turbíny.
Spalovací turbína patří do skupiny spalovacích reaktivních motorů s vnitřním spalováním, a to z důvodu, že spalovací komora je její součástí.
Kompresor spalovací turbíny nasává atmosférický vzduch, který stlačí na vyšší tlak, což zvyšuje teplotu turbíny. Stlačený vzduch se vede do spalovací komory, kde se vstříkne palivo, které se po stlačení vzduchu ihned spálí.
Energie získaná spálením paliva se přemění hlavně na tepelnou a kinetickou energii spalin. Část této energie se přemění na lopatkách turbíny na mechanickou energii, čímž se roztáčí rotor turbíny.
Termodynamická účinnost turbíny je způsobena jednohřídelovým systémem v turbíně. Existují však i turbíny založené na dvou- nebo vícehřídelovém uspořádání.
Výhodou této spalovací turbíny je nižší obsah škodlivin ve spalinách, malé nároky na kvalitu paliva, lehká startovatelnost, nízká výkonová hmotnost, lepší průběh točivého momentu z hlediska trakčních požadavků a schopnost zpracovávat nízké teplotní a tlakové spády. Nevýhodou je malá akcelerace a vyšší hlučnost.
Spalovací turbína se využívá u proudových motorů Pratt a Whitney F100, lokomotiv, letadel a také u amerických tanků značky M1 Abrams.

Vznětový motor

Vznětový motor, nazývaný také dieslový nebo naftový motor, je druhem pístového spalovacího motoru s vnitřním spalováním.
Tento motor byl objeven Rudolfem Dieselem a později zdokonalen Charlesem Ketteringem.
Na rozdíl od zážehového motoru je palivo do spalovacího prostoru motoru dopravováno odděleně od vzduchu speciálním vysokotlakým čerpadlem a potrubím s vysokým tlakem.
Vznětový motor obvykle funguje jako čtyřdobý nebo dvoudobý spalovací motor (jako například lodní motory).
U velkých motorů se palivo vstřikuje přímo do válce, ale u menších motorů se palivo musí vstřikovat do tzv. "předkomůrky", aby motor lépe fungoval. Takové motory se označují jako "komůrkové". U malých komůrkových motorů pomáhá "předkomůrka" utlumovat rázy vyvolané spuštěním motoru a zlepšuje spalování, což snižuje termodynamickou účinnost motoru.
Tento typ motoru se nejčastěji používá u plavidel, lokomotiv, automobilů a zemědělských strojů. Dříve se tyto motory používaly i v letecké dopravě. Občas se vznětové motory používají jako součást strojů, které nejsou přímo napojeny na elektrickou síť. Také se využívají jako pohonné jednotky pro elektrické generátory, pokud je potřeba napájet nějakou základnu, která není v dosahu elektrické energie.
U lokomotiv a plavidel jsou vznětové motory často sestavovány jako víceválcové s pomalým systémem běhu, který má nižší otáčky v rozsahu stovek za minutu.
Velkou nevýhodou jsou dieslové motory, které nejsou vybaveny katalyzátorem, protože množství malých prachových částic (sazí) má negativní vliv na ekologii.

Jednoválcový motor

Jedná se o pístový spalovací motor s jedním válcem, který technicky představuje základní a nejjednodušší typ motoru. Nejčastěji se vyrábějí benzínové nebo naftové motory o objemu cca 0,5 litru. Existují však také motory provozované na CNG a LPG (plynové palivo).
Tento typ motoru je nejčastěji využíván v motocyklech (mezi největší vývozce a výrobce v České republice patří firma JAWA z Divišova u Vlašimi), mopedech (například Babetta), skútrech (jako je Čezeta 502), motokárách a menších strojích, jako jsou motorové pily, sekačky, malotraktory, čerpadla a další.

Zážehový motor

Jedná se o spalovací motor, u kterého je směs paliva a vzduchu ve válci zapálena (zažehnuta) elektrickou jiskrou, obvykle vytvořenou zapalovací svíčkou. Tím se odlišuje od vznětového motoru, kde k zapálení paliva dochází samovolně díky teplotě stlačeného vzduchu.
Důležité je si uvědomit, že zážehové motory pracují s nižším kompresním tlakem - obvyklý je kompresní poměr. Nejvyšší točivý moment a výkon se obvykle dosahuje při vyšších otáčkách.
Pro správnou funkci zážehových spalovacích motorů je klíčová odolnost paliva proti samovolnému zapálení, což je vyjádřeno oktanovým číslem. Nicméně oproti vznětovému motoru má zážehový motor nižší účinnost.
Většinou se jako palivo pro zážehové motory používá benzín. Konstrukcí a regulací motoru je také určeno minimální oktanové číslo paliva.
Zážehové motory lze také provozovat na metan (zemní plyn), propan-butan, alkohol, dřevoplyn a další podobná paliva.