Plynový motor

Plynový motor je piestový spaľovací motor na palivá, ktoré sú za obvyklých podmienok plynné.

Plynové motory sa používajú ako stacionárne, ak je k dispozícii zdroj plynu, alebo ako dopravné. V prípade dopravných plynových motorov je plynné palivo skladované v stlačenom stave v nádobách, alebo sa vyrába generátorom umiestneným priamo vo vozidle (menej častý prípad).

História

Plynové motory stáli pri zrode piestových spaľovacích motorov. Prvý patent na plynový motor poháňaný svietiplynom podal v roku 1786 francúzsky vynálezca Philippe Lebon. Išlo o dvojčinný motor, nie je však známe, či bol aj zostrojený. V roku 1807 získal patent na vozidlo poháňané "výbušným" motorom poháňaným svietiplynom Isaac de Rivaz. Vozidlo bolo postavené a predvedené. 10. novembra 1859 získal patent Étienne Lenoir, pričom až jeho riešenie bolo v stave vhodnom pre praktické využitie. Palivom bol opäť svietiplyn. S plynovými motormi začínal aj Nicolaus Otto, neskorší autor prvého benzínového motora.

Rozdelenie

Podľa spôsobu zapálenia zmesi sa rozdeľujú na:

zážihový plynový motor
vznetový plynový motor
plynový motor so zapaľovacím vstrekom

Zážihové plynové motory

Zážihové plynové motory pracujú na princípe zážihového motora, pri ktorom sa zmes vo valci zapaľuje prídavným zdrojom energie, v súčasnosti zapaľovacou sviečkou. Zariadenie na prípravu zmesi zväčša obsahuje časti: nádoby s palivom, hlavný uzatvárací ventil, plniaci ventil, kontrolný manometer vysokotlakovej časti, redukčné a dávkovacie zariadenie, kontrolný manometer v prvom stupni, zmiešavač plynu a vzduchu a regulačný prvok (škrtiacu klapku).

Plynné palivá majú z pohľadu zážihového motora vysokú odolnosť proti detonáciám, široké rozpätie zápalnosti a ľahko vytvárajú homogénnu zmes so vzduchom.

V prípade, že motor vznikol prestavbou z benzínového motora a ponechal si možnosť pracovať s oboma palivami, jeho kompresný pomer určuje režim prevádzky na benzín. Pre motor, ktorý používa iba plynné palivo, môže byť kompresný pomer vyšší.

Motory majú len o málo nižší výkon ako benzínové, nízku spotrebu paliva a nižšie náklady na prevádzku.

Zážihové plynové motory na ťažko skvapalniteľné plyny

Palivom pre tieto motory sú napríklad svietiplyn, zemný plyn, stlačený zemný plyn (CNG), vodík alebo metán. Plyn sa stláča do vysokotlakových nádob na tlak až 20 MPa, ktoré musia byť hrubostenné a sú preto ťažké. To je jedna z nevýhod týchto motorov oproti motorom na skvapalnené plyny.

Zážihové plynové motory na skvapalnené plyny

Palivom pre tieto motory je napríklad propán, bután, skvapalnený ropný plyn alebo skvapalnený zemný plyn LNG. Uvedené plyny je možné skvapalniť pri nízkych tlakoch do 0,8 MPa, tlakové nádoby sú ľahšie.

Zariadenie na prípravu zmesi pre tieto motory obsahuje navyše okruh, ktorý zabezpečuje ohrievanie prvého stupňa chladiacou kvapalinou motora.

Vznetové plynové motory

Vznetové plynové motory pracujú na princípe vznetového motora, pri ktorom sa do čistého vzduchu zohriateho kompresiou vo valci na teplotu vyššiu, ako je teplota vznietenia paliva vstrekuje plyn. Vstrekovaný plyn môže byť zmiešaný aj s naftou, ktorá pôsobí ako zapaľovacie palivo, v tom prípade ide o dvojpalivový motor.

Plynové motory so zapaľovacím vstrekom

Tieto motory, nazývané tiež motory s kombinovaným zapaľovaním patria medzi dvojpalivové motory. Stláčajú vo valci zmes plynného paliva so vzduchom. Do pripravenej zmesi sa na konci kompresného zdvihu vstrekne malé množstvo zapaľovacieho paliva. Teplota na konci kompresie musí byť zvolená tak, aby bola nižšia, ako teplota vznietenia zmesi plynu so vzduchom, ale vyššia ako teplota vznietenia zapaľovacieho paliva. Zapaľovacím palivom býva motorová nafta.

Zmes sa môže tvoriť v zmiešavači, mimo valca motora, alebo vo valci motora. Pri vnútornom tvorení zmesi sa plyn privádza buď na konci nasávacieho zdvihu a počas kompresie, alebo takmer v rovnakom okamihu, ako sa vstrekuje zapaľovacie palivo. Pri privádzaní plynu takmer súčasne so zapaľovacím palivom je možné zvýšiť kompresný pomer motora.

Kvapalné palivo sa podieľa na celkovom privedenom teple do obehu pri voľnobežných motoroch 5 až 10 %, pri rýchlobežných motoroch až 25 %.

Výhody plynových motorov

Plynové motory majú väčšinou dobré vlastnosti pri spúšťaní, dobrú akceleráciu, menej sa pri nich znehodnocuje mazací olej. Majú menej škodlivé emisie: nižšie podiely CO a CH_x, motory spaľujúce vodík u týchto dvoch škodlivín nulové. Emisie NO_x sú porovnateľné s benzínovými motormi.

Zdroje

STN 09 0022. Spaľovacie motory. Názvoslovie piestových spaľovacích motorov. Druhy motorov. Dátum vydania 19.01.1972.
Trnka J., Urban J.: Spaľovacie motory. Alfa Bratislava, 1992.
Hromádko J.,Hromádko J., Hönig V., Miler P.: Spalovací motory. Grada Publishing a.s. 2011.