Benzínové motory jsou třídou spalovacích motorů, ve kterých je předem stlačená směs vzduchu a paliva zapálena elektrickou jiskrou ve válcích . Regulace výkonu u tohoto typu motoru se zpravidla provádí regulací průtoku vzduchu škrticí klapkou .
Jedním typem škrticí klapky je škrticí klapka karburátoru , která reguluje průtok hořlavé směsi do válců spalovacího motoru. Pracovním tělesem je deska upevněná na otočné ose, uložená v potrubí, ve kterém proudí řízené médium. V automobilech se plyn ovládá ze sedadla řidiče nožním pedálem . V moderních autech neexistuje přímé mechanické spojení mezi plynovým pedálem a plynem. Klapka je otáčena elektromotorem řízeným elektronickou řídicí jednotkou (ECU). Pedálový blok obsahuje potenciometr, který mění svůj odpor v závislosti na poloze pedálu.
První praktický benzínový motor byl postaven v roce 1876 v Německu Nikolausem Ottou , i když dřívější pokusy provedli Étienne Lenoir , Siegfried Marcus , Julius Hock a George Brighton .
Viz také: Klasifikace autotraktorových motorů Archivováno 1. ledna 2013 na Wayback Machine
Jak název napovídá, cyklus čtyřdobého motoru se skládá ze čtyř hlavních fází - zdvihů .
1. Vstup. Píst se pohybuje z horní úvratě (TDC) do dolní úvratě (BDC). V tomto případě vačky vačkového hřídele otevřou sací ventil a přes tento ventil je do válce nasávána čerstvá směs paliva a vzduchu. 2. Komprese. Píst přechází z BDC do TDC a stlačuje směs. Tím se výrazně zvýší teplota směsi. Poměr pracovního objemu válce při BDC a objemu spalovacího prostoru při TDC se nazývá kompresní poměr. Kompresní poměr je velmi důležitý parametr, obvykle čím je vyšší, tím je palivová účinnost motoru vyšší. Motor s vyšší kompresí však vyžaduje palivo s vyšším oktanovým číslem, které je dražší. 3. Spalování a expanze (zdvih pístu). Krátce před koncem kompresního cyklu je směs vzduchu a paliva zapálena jiskrou ze zapalovací svíčky. Během cesty pístu z TDC do BDC dochází k vyhoření paliva a vlivem tepla spalovaného paliva dochází k expanzi pracovní směsi, která tlačí píst. Stupeň „podtočení“ klikového hřídele motoru k TDC při zapálení směsi se nazývá časování zapalování. Předstih zážehu je nutný, aby se velká část směsi vzduch-palivo stihla vznítit v době, kdy je píst v TDC (proces zážehu je pomalý proces vzhledem k rychlosti pístových systémů moderních motorů). V tomto případě bude využití energie spáleného paliva maximální. Spalování paliva trvá téměř pevně stanovenou dobu, takže pro zvýšení účinnosti motoru musíte s rostoucí rychlostí prodlužovat časování zapalování. U starších motorů tuto úpravu provádělo mechanické zařízení, odstředivý podtlakový regulátor působící na chopper. U modernějších motorů se k úpravě časování zapalování používá elektronika. V tomto případě se používá snímač polohy klikového hřídele, který obvykle pracuje na indukčním principu. 4. Uvolněte. Po BDC pracovního cyklu se výfukový ventil otevře a nahoru se pohybující píst vytlačí výfukové plyny z válce motoru. Když píst dosáhne TDC, výfukový ventil se uzavře a cyklus začíná znovu.Je třeba také pamatovat na to, že další proces (například sání) nemusí začínat v okamžiku, kdy končí předchozí (například výfuk). Tato poloha, kdy jsou oba ventily (vstup a výstup) otevřeny najednou, se nazývá překrytí ventilů. Překrytí ventilů je nutné pro lepší plnění válců hořlavou směsí a také pro lepší čištění válců od výfukových plynů.
U dvoudobého motoru se celý pracovní cyklus odehrává během jedné otáčky klikového hřídele. Z cyklu čtyřdobého motoru přitom zůstává pouze komprese a expanze . Sání a výfuk jsou nahrazeny vyplachováním válce poblíž dolní úvratě pístu, ve kterém čerstvá pracovní směs vytlačuje výfukové plyny ven z válce.
Podrobněji je cyklus motoru uspořádán následovně: když píst jde nahoru, pracovní směs ve válci je stlačena. Zároveň nahoru pohybující se píst vytváří podtlak v klikové komoře. Působením tohoto podtlaku se otevře ventil sacího potrubí a čerstvá část směsi vzduch-palivo (obvykle s přídavkem oleje ) je nasávána do klikové komory. Při pohybu pístu dolů se tlak v klikové komoře zvýší a ventil se uzavře. K zážehu, hoření a expanzi pracovní směsi dochází stejně jako u čtyřdobého motoru. Když se však píst pohybuje dolů, asi 60° před BDC, výfukový kanál se otevře (v tom smyslu, že píst přestane blokovat výfukový kanál). Výfukové plyny (které jsou stále pod vysokým tlakem) proudí tímto oknem do výfukového potrubí. Po nějaké době píst také otevře vstupní otvor, umístěný na straně sacího potrubí. Čerstvá směs, vytlačovaná pístem dolů z klikové komory, vstupuje do pracovního objemu válce a nakonec z něj vytlačuje výfukové plyny. V tomto případě může být část pracovní směsi vhozena do výfukového potrubí. Při pohybu pístu nahoru je do klikové komory nasávána čerstvá část pracovní směsi.
Je vidět, že dvoutaktní motor se stejným objemem válců by měl mít téměř dvojnásobný výkon. Tato výhoda však není plně realizována kvůli nedostatečné účinnosti vyplachování ve srovnání s normálním vstupem a výstupem. Výkon dvoudobého motoru stejného zdvihového objemu jako čtyřdobého motoru je 1,5-1,8krát větší.
Důležitou výhodou dvoudobých motorů je absence objemného ventilového systému a vačkového hřídele.
U karburátorových motorů probíhá proces přípravy hořlavé směsi v karburátoru - speciálním zařízení, ve kterém se palivo mísí s proudem vzduchu vlivem aerodynamických sil způsobených energií proudu vzduchu nasávaného motorem.
U vstřikovacích motorů je palivo vstřikováno do proudu vzduchu speciálními tryskami , do kterých je palivo přiváděno pod tlakem, a dávkování provádí elektronická řídicí jednotka - proudovým impulsem, který trysku otevře, nebo u starších motorů speciální mechanický systém.
K přechodu od klasických karburátorových motorů ke vstřikovacím ventilům došlo především z důvodu zvýšených požadavků na čistotu výfukových plynů (výfukové plyny), a instalací moderních konvertorů výfukových plynů ( katalyzátory nebo jednoduše katalyzátory). Právě systém vstřikování paliva, řízený programem řídicí jednotky, je schopen zajistit stálost složení výfukových plynů jdoucích do katalyzátoru. Stálost složení je nezbytná pro normální provoz katalyzátoru, protože moderní katalyzátor je schopen pracovat pouze v úzkém rozmezí daného složení a vyžaduje přesně definovaný obsah kyslíku. To je důvod, proč v těch řídicích systémech, kde je instalován katalyzátor, je povinným prvkem lambda sonda , známá také jako kyslíkový senzor. Díky lambda sondě udržuje řídicí systém neustále analyzující obsah kyslíku ve výfukových plynech přesný poměr kyslíku, podoxidovaných produktů spalování paliva a oxidů dusíku , které dokáže katalyzátor neutralizovat. Faktem je, že moderní katalyzátor je nucen nejen oxidovat zbytky uhlovodíků a oxidu uhelnatého , které v motoru zcela neshořely , ale také obnovovat oxidy dusíku, a to je proces, který jde úplně jinak (z hlediska z pohledu chemie) směr. Je také žádoucí zcela zoxidovat celý proud plynu ještě jednou. To je možné pouze v rámci tzv. „katalytického okna“, tedy úzkého rozmezí poměru paliva a vzduchu, kdy je katalyzátor schopen plnit své funkce. Poměr paliva a vzduchu je v tomto případě hmotnostně přibližně 1:14,7 (závisí také na poměru C k H v benzínu) a v chodbě se udržuje přibližně plus minus 5 %. Protože jedním z nejobtížnějších úkolů je dodržování norem pro oxidy dusíku, je navíc nutné snížit intenzitu jejich syntézy ve spalovací komoře. To se děje především snížením teploty spalovacího procesu přidáním určitého množství výfukových plynů do spalovací komory v některých kritických režimech ( systém recirkulace výfukových plynů ).