Č. 2671
Kolik válců?

od Johna H. Lienharda

Kolik válců má dnes? University of Houston’s College of Engineeringpředstavuje tento seriál o strojích, které zajišťují chod naší civilizace, a o lidech, jejichž vynalézavost je vytvořila.

Takže kolik válců by měl mít motor automobilu? Většina našich automobilů má buď čtyři válce za sebou, nebo válce v uspořádání do V – dva nebo tři na každé straně. Tak proč tolik fantazírování? Proč ne jen jeden velký válec?

Přemýšlejte o pístu, který se pohybuje ve válci sem a tam a roztáčí klikový hřídel. Jednou za dvě otáčky krátce pohání hřídel. Naše automobilové motory pracují ve čtyřdobých cyklech. Dojde k zapálení a píst se tlačí dolů. Poté při návratu nahoru vypouští výfukové plyny. Poté při cestě dolů nasává novou směs vzduchu a benzinu. Nakonec vyjede nahoru a tuto směs stlačí. Následuje další zážeh a cyklus se opakuje.

Jednoválcový motor se při prvním zdvihu zrychlí; pak se během zbývajících dvou otáček čtyřdobého cyklu zpomalí. To by způsobilo, že by se takový motor třásl a vibroval.

Potřebujeme tedy velký setrvačník, který ho udrží v pohybu mezi zážehy. S více válci a písty můžeme ojnici každého pístu připevnit k jinému úhlovému místu na klikovém hřídeli – pak načasujeme výbuchy tak, aby každý z nich během dvou otáček nakopl otáčky. A setrvačník může být mnohem menší.

Karl Benz použil ve svém prvním automobilu z roku 1885 jednoválcový motor. Fordův první motor modelu T měl čtyři válce za sebou. Některé luxusní vozy z 20. let 20. století měly řadové motory až s osmi válci. Motory s až 12 a více válci za sebou se používaly, ale hlavně ve velkých lodních a stacionárních motorech.

Hladký chod je samozřejmě jen jedním z cílů. Více válců přináší menší hmotnost setrvačníku, ale znamenají také vyšší výrobní a údržbové náklady. Pak je tu ještě kompaktnost. Řadový osmiválec Duesenberg byl ve 20. letech oblíbeným motorem bohatých filmových hvězd. Měl však dvanáctimetrový rozvor. Představte si paralelní parkování s takovou bestií.

Odpovědí byl motor V-8 – dvě řady po čtyřech tvořící písmeno V. Dokonce i Karl Benz experimentoval s motorem V-2 poté, co postavil svůj jednoválcový motor. Uspořádání do V může dokonce umožnit, aby dva válce poháněly společný klikový čep a tlačily jej v různých úhlových polohách. A zde se komplikovanost zvyšuje:

Letadla kladla různá konstrukční omezení. Řadový motor nabízí malý čelní odpor. Bratři Wrightové používali řadový čtyřválcový motor, ale s poměrně těžkým setrvačníkem. Pak první konstruktéři přešli na motory s devíti válci, vyzařujícími z centrálního náboje. Písty se otáčely kolem hřídele a nepotřebovaly setrvačník ani chladicí systém.

Mnoho nových technologií se skutečně ustálí na jedné nejlepší podobě. Ale některé najdou více než jednu dobrou možnost a pak se dál přetahují mezi konkurenty. Jen si vzpomeňte na PC vs. Mac, klasickou hudbu vs. country – jen si vzpomeňte na válce v jejich zdánlivě nekonečném uspořádání.

Jsem John Lienhard z Houstonské univerzity, kde se zajímáme o způsob, jakým pracují vynalézavé mysli.

(Téma hudby)
Podívejte se na hesla Wikipedie ke všem relevantním tématům. Hledejte slova jako automobilové motory, řadový čtyřválec, plochý šestiválec, osmiválec, čtyřdobý motor atd. Google vás také pošle na mnoho jednoduchých a přehledných stránek, jako je tato.

Všechny fotografie pořídil J. Lienhard. Motory Toyota s laskavým svolením Mike Calvert Toyota,Houston, TX.

Nejstarší dochovaný motor Wright (New England Air Museum). Jedná se o řadový čtyřválec. Všimněte si, že vnější pístní ojnice jsou připevněny ke klikovému hřídeli o 180 stupňů mimo fázi s vnitřními dvěma. Všimněte si také těžkého setrvačníku na RHS fotografie.

Přímý čtyřválec Toyoty Camry namontovaný bokem.

The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2010 by John H. Lienhard.