načítání...
nákupní košík
Košík

je prázdný
a
b

E-kniha: Automobil a spalovací motor -- Historický vývoj - Branko Remek

Automobil a spalovací motor -- Historický vývoj

Elektronická kniha: Automobil a spalovací motor
Autor:
Podnázev: Historický vývoj

Jedinečná publikace přináší neotřelý pohled do dějin automobilismu - klade důraz na historické a technické mezníky vývoje spalovacího motoru i automobilu, který popisuje na pozadí a v ... (celý popis)
Titul je skladem - ke stažení ihned
Médium: e-kniha
Vaše cena s DPH:  69
+
-
2,3
bo za nákup

hodnoceni - 58.4%hodnoceni - 58.4%hodnoceni - 58.4%hodnoceni - 58.4%hodnoceni - 58.4% 60%   celkové hodnocení
2 hodnocení + 0 recenzí

Specifikace
Nakladatelství: » Grada
Dostupné formáty
ke stažení:
EPUB, MOBI, PDF
Zabezpečení proti tisku a kopírování: ano
Médium: e-book
Rok vydání: 2012
Počet stran: 159
Rozměr: 24 cm
Úprava: ilustrace, portréty
Vydání: 1. vyd.
Skupina třídění: Dopravní prostředky
Jazyk: česky
ADOBE DRM: bez
Nakladatelské údaje: Praha, Grada, 2012
ISBN: 978-80-247-3538-2
Ukázka: » zobrazit ukázku
Popis / resumé

Publikace klade důraz na technické mezníky ve vývoji automobilů a spalovacích motorů. Výklad kombinuje chronologické členění a rozdělení podle geografických oblastí: představuje automobilky v evropských zemích, v USA, stručně je připomenut automobilový průmysl v Asii a Austrálii, velká pozornosti je naopak věnována historickému přehledu výrobců automobilů v českých zemích. Doplněno stručnými medailony konstruktérů automobilů a velkých osobností automobilového průmyslu. Text doprovází černobílé fotografie a vyobrazení inovativních technických řešení. Přehled vývoje osobních automobilů od vynálezu spalovacího motoru do současnosti.

Popis nakladatele

Jedinečná publikace přináší neotřelý pohled do dějin automobilismu - klade důraz na historické a technické mezníky vývoje spalovacího motoru i automobilu, který popisuje na pozadí a v kontextu politicko-ekonomického vývoje světa, především však Evropy. V bohatě ilustrované knize sleduje autor chronologický vývoj technických řešení i osudy nových objevů (třeba kotoučová brzda byla vynalezena už před 90 lety, používá se však teprve od 60. let 20. století) a poskytne tak nový pohled na automobily jak technikům, tak zájemcům o historii techniky vůbec.Seznámení s historickým vývojem zároveň umožňuje odhad vývoje v nejbližší budoucnosti, kterému se věnuje poslední kapitola. Studium historie techniky totiž poskytuje potřebnou orientaci v problematice a pomáhá při rozhodování o volbě nových koncepcí, které často mohou znamenat i návrat k dávno známým konstrukčním řešením, jež jen kdysi předstihla svou dobu. (historický vývoj)

Předmětná hesla
Zařazeno v kategoriích
K elektronické knize "Automobil a spalovací motor -- Historický vývoj" doporučujeme také:
 (e-book)
Spalovací motory -- Komplexní přehled problematiky pro všechny typy technických automobilních škol Spalovací motory
Automobily III -- Motory Automobily III
 (e-book)
Škodovkou na Sněžku i kolem světa -- Příběh B.J.Procházky-Dubé, polykače kilometrů a propagátora automobilové techniky Škodovkou na Sněžku i kolem světa
 
Recenze a komentáře k titulu
Zatím žádné recenze.


Ukázka / obsah
Přepis ukázky

1885 1886 19641908 2005

Branko Remek

Grada Publishing, a.s. U Průhonu 22, 170 00 Praha 7 tel.: +420 234 264 401 fax: +420 234 264 400 e-mail: obchod@grada.cz www.grada.cz

Jedinečná publikace přináší neotřelý pohled do dějin automobilismu – klade důraz na historické

technické mezníky vývoje spalovacího motoru i automobilu, zařazuje ho a popisuje na pozadí poli

ticko-ekonomického vývoje světa, především však Evropy. V bohatě ilustrované knize sleduje autor

časovou osu technických řešení i nových objevů (například: kotoučová brzda byla vynalezena před

90 lety a používána je teprve od 60. let) a poskytne tak nový vhled na automobily jak technikům, tak

zájemcům o historii techniky vůbec.

Seznámení s historickým vývojem zároveň také umožňuje odhad vývoje do nejbližší budoucnosti,

kterému se věnuje poslední kapitola. Studium historie techniky totiž poskytuje potřebnou orientaci

v problematice a rozhodování při volbě koncepcí a často i k návratu ke konstrukčním řešením dávno

známým, která jen kdysi předstihla svou dobu.

7

Automobil a spalovací motor

Branko Remek



Branko Remek

Grada Publishing


Ing. Branko Remek, CSc. Automobil a spalovací motor Historický vývoj Vydala Grada Publishing, a. s. U Průhonu 22, Praha 7 obchod@grada.cz, www.grada.cz tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400 jako svou 4685. publikaci Odborná recenze Ing. Jiří Holub Odpovědný redaktor Petr Somogyi Grafická úprava a sazba Jakub Náprstek Fotografie na obálce Allphoto a archiv autora Počet stran 160 První vydání, Praha 2012 Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a. s. © Grada Publishing, a. s., 2012 Tato publikace vychází za podpory vyhledávacích a monitorovacích systémů SHERLOG. Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků. Nakladatelství tuto publikaci vydává jako vědeckou práci k pedagogickému účelu. ISBN 978-80-247-3538-2 (tištěná verze) ISBN 978-80-247-7694-1 (elektronická verze ve formátu PDF)

Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové,

elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy

bude trestně stíháno. Obsah Prolog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 Éra páry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.1 Parní motory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Parní vozidla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2 Spalovací motor . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1 Pístový spalovací motor . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.2 Spalovací motor ve vozidle . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Rozvod motoru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4 Výkon spalovacího motoru . . . . . . . . . . . . . 21 2.5 Historické okamžiky . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3 Starý svět: Evropa . . . . . . . . . . . . 26 3.1 Německo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2 Velká Británie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.3 Francie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.4 Belgie, Nizozemsko, Lucembursko . . . . . . . . . 38 3.5 Itálie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.6 Španělsko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.7 Technický pokrok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

4 Nový svět: USA . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.1 První americké vozy . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.2 Henry Ford a Ford Motor Company . . . . . . . . . 48 4.3 Konkurence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.4 Druhá světová válka a Jeep . . . . . . . . . . . . . 52 4.5 Druhá polovina století . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.6 Závody „po americku“ . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.7 Automobil a technologie výroby . . . . . . . . . . 56

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5 V srdci Evropy . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.1 Rakouské země . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2 Země Koruny české (Čechy, Morava a Slezsko) . . 61

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

6 Made in Czechoslovakia . . . . . . . 76 6.1 Aero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 6.2 ČZ – Česká zbrojovka . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.3 Jawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

6.4 Walter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

6.5 Wikov. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

6.6 Zetka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

6.7 Karoserie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

6.8 Přínos pro automobilový svět . . . . . . . . . . . . 90

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

7 Rozdělená Evropa: Západ . . . . . . 93

7.1 Itálie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

7.2 Německo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

7.3 Velká Británie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

7.4 Francie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

7.5 Benelux a Skandinávie . . . . . . . . . . . . . . . 107

Osobnosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

8 Rozdělená Evropa: Východ . . . . 112

8.1 SSSR a Ruská federace . . . . . . . . . . . . . . . 112

8.2 Maďarsko a Polsko . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

8.3 Jugoslávie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

8.4 Bulharsko a Rumunsko. . . . . . . . . . . . . . . 119

8.5 Československo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

8.6 Konstrukce a technologie konce století . . . . . 133

9 Asie a Austrálie. . . . . . . . . . . . . . 134

9.1 Japonsko . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

9.2 Korea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

9.3 Čína . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

9.4 Indie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

9.5 Austrálie a další regiony . . . . . . . . . . . . . . 141

9.6 Organizace a technologie výroby –

globální přínos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

10 Quo vadis, automobile?. . . . . . . 143

10.1 Alternativní paliva . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

10.2 Alternativní pohony . . . . . . . . . . . . . . . . 144

10.3 Budoucnost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Přílohy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

Jmenný rejstřík . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

Věcný rejstřík . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 6 Automobil a spalovací motor

Dějiny lidstva byly a jsou provázeny a zásadně ovlivňovány stavem poznání světa a zákonitostí jeho vývoje, rozvojem filosofie, politiky, umění, vědy a v neposlední řadě techniky. Bez seznámení s historickým vývojem je odhad toho, co přinese nejbližší budoucnost, jen těžko představitelný a možný. Studium historie techniky poskytuje potřebnou orientaci v problematice, pomáhá při rozhodování o volbě koncepcí a často může vést i k návratu k dávno známým konstrukčním řešením, jež kdysi předstihla svou dobu.

Základem vývoje vozidla byl objev kola v raném starověku. Původ kola je poměrně nejasný. Kolo na hřídeli jako pohybový mechanizmus živá příroda nezná. Pro živého tvora je něco takového nemožné. Kolo jako geometrický obrazec je známé jen z přírody neživé, v podobě víru vody nebo vzduchu. Nepochybně se k objevu kola dospělo dlouhodobým vývojem. Nejdříve se vše jen nosilo, dalším vývojovým stupněm se staly sáně či smyky. Teprve když se mezi kluzné plochy vložily válcovité předměty jako například části kmenů stromů, lidé dospěli k poznatku, že valivé tření je oproti tření kluznému mnohem výhodnější. Kolo pravděpodobně vynalezli Sumerové před více než pěti tisíci lety. Nejstarší památky naznačují, že k prvnímu využití kola v dopravě došlo v Mezopotámii (oblast mezi řekami Eufrat a Tigris v dnešním Iráku), kde byl známý i hrnčířský kruh. Odtud se kolo na hřídeli přesunulo na pozemní cestu. Než došlo ke zhotovení kola, které se otáčí kolem své osy na čepu, uplynulo ještě mnoho času. V české kotlině se kolo objevilo poprvé v mladší době bronzové (asi před třemi tisíci lety), o čemž svědčí malý čtyřkolový vozík velikosti dětské hračky, jenž sloužil zřejmě k rituálním účelům a který je vystaven v archeologické části Městského muzea v Mladé Boleslavi. Právě tam shodou okolností vznikl i první český automobil.

K dalšímu rozvoji technického poznání na základě studia zákonů matematiky a fyziky došlo až v 18. a 19. století, v období, kdy vrcholil bouřlivý přechod od feudalismu k novým formám kapitalistické ekonomiky v novověku. V tomto zpočátku nestabilním období, které bylo v Evropě poznamenáno četnými válkami, byl vynalezen parní stroj a objevily se první pokusy s jeho využitím v železniční, silniční a vodní dopravě. Na železnici a v lodní dopravě se parní stroj udržel do druhé poloviny 20. století, výjimečně i déle, ale v silniční dopravě jeho éra skončila dříve, s počátkem 20. století.

Zásadní obrat přinesl vynález pístového spalovacího motoru na kapalné palivo. S rozvojem silniční dopravy rostly i nároky na snadnost distribuce pohonných látek a na technicky možný dojezd vozidla na vlastní zásobu paliva. Kapalné palivo je nejvýhodnější z hlediska v něm obsažené objemové koncentrace chemické energie, ale zásoby celosvětových zdrojů jsou omezené. Stále více se proto prosazuje návrat k plynným palivům nebo k jiným alternativním zdrojům energie. 20. století lze charakterizovat jako století automobilu, který se doslova stal fenoménem dnešní doby a nedílnou součástí každodenního života.

Zpětný pohled na technický vývoj spalovacího motoru a automobilu nemusí být z pozice historika a z pozice technika stejný. V každém případě ale i technik musí vzít v úvahu obecnou politickou a hospodářskou situaci lidské společnosti v jednotlivých etapách historického vývoje. Tomuto přístupu odpovídá i členění jednotlivých kapitol knihy, kde obě světové války a revoluční vlna konce dvacátého století ve střední a východní Evropě představují nepřehlédnutelné historické i technické mezníky. Prolog

Éra páry 7

1.1 Parní motory V 15. století se zabýval možností využití páry Leonardo da Vinci (1452–1519). Do té doby se využívala jen síla lidská, zvířecí, větru a vody. Skutečná éra páry začala v 17. století, kdy Ital Giovanni Branca v roce 1629 předvedl funkční model parní turbíny. Základy pro vytvoření parního stroje byly položeny na obou stranách průlivu, který odděluje kontinentální Evropu od Britských ostrovů a jemuž Francouzi říkají La Manche (rukáv), zatímco pro Angličany je to English Channel. Možnostmi páry se zabýval anglický fyzik a astronom Isaac Newton (1643–1727), který roku 1663 formuloval základní principy pro její využití. Francouzský fyzik Denis Papin (1647–1712)

roku 1688 sestrojil ohňový atmosférický stroj s kondenzací

oddělenou od kotle, pracující s obsluhou. Papin jako asistent

Christiana Huygense (1629–1695) prováděl i experimenty se

střelným prachem. Další krok učinil v roce 1698 Angličan Tho

mas Savery s parní pumpou na reaktivním principu, ovšem

nejednalo se ještě o pístový stroj.

Atmosférický stroj

18. století je počátkem dějin ohňových, atmosférických

a parních strojů, ale teprve 19. století přineslo v souvislosti

s rozvojem manufaktur, průmyslu a odborného školství

jejich využití k pohonu strojů a v dopravě. První využi

telný atmosférický vahadlový stroj s výkonem 6 HP a účin

ností 1 % sestrojili roku 1705 kovář Thomas Newcomen

(1663–1729) a John Calley nebo Cawley (?–1725). Denis

Papin předvedl roku 1706 atmosférický stroj s pracovním 1 Éra páry Evropa se v 18. století v mnoha směrech dostala na křižovatku: středověké uspořádání společnosti, založené na feudálních vztazích, držbě půdy, řemeslné výrobě a dálkovém obchodu, se definitivně přežilo. Do popředí se drala nová elita, jejímž charakteristickým rysem nebyl urozený původ a služba vládci, ale obchodní duch, podnikavost a otevřenost novým objevům a technologiím. Současně s dynamickým nástupem tohoto „třetího stavu“ se odehrály i dramatické změny v zemědělství, kdy nové postupy a metody uvolnily v Evropě velké množství pracovní síly, do té doby pevně přivázané k půdě. Přidala se k tomu i demografická revoluce, projevující se v nárůstu počtu obyvatelstva a delší průměrné délce života. Důsledkem tohoto pohybu byl vznik nového způsobu organizace společnosti, a to jak z hlediska politického, tak ekonomického a sociálního: tradičně ho označujeme jako kapitalismus, jeho počátek pak představuje období průmyslové revoluce.

Kolébkou průmyslové revoluce byla především Anglie. Tato země se v předchozích staletích tolik nepodílela na prospe

ritě plynoucí ze zámořských objevů a prvních kolonií. Anglické državy v severní Americe nepřinášely takové bohatství, které plynulo z kolonií například do Španělska, navíc o ně Anglie koncem 18. století přišla, a proto se museli Angličané místo přímého kořistění poohlédnout po jiných cestách, jak zbohatnout, stát se evropskou mocností a toto postavení si udržet: šlo o hledání nových komodit, jejich odbytišť, obchodních cest – a především nových technologií, vycházejících z vědeckých

objevů a poznatků.

Změny nebyly vidět jen v Anglii: k mnoha vědeckým objevům, které umožnily bouřlivý rozvoj průmyslu, docházelo

i v jiných částech Evropy, jako ve Francii nebo v Německu. Francie přešla z období vrcholného monarchismu (Ludvík XIV.

a XV.) do bouřlivého období éry Napoleona Bonaparta. Nárůst životní úrovně skupin obyvatelstva, které se zapojily do

nových způsobů obživy, byl tak markantní, že se anglické „novoty“ rychle šířily po celém kontinentu. V dálce už začínala být

vidět cesta k postupné industrializaci Evropy a zámoří.


8 Automobil a spalovací motor válcem odděleným od kotle, podobně jako to bylo u Newcomenova stroje. Je nutné rozlišovat ohňový, atmosférický a parní stroj. Ve všech případech se jedná o tepelný stroj, který mění energii tepelnou na mechanickou práci. Tepelná energie se uvolňuje spalováním paliva (ohněm) v topeništi, kde se ohřívá voda tak, aby přešla z kapalného skupenství do plynného, páry. U ohňových strojů byl pracovní prostor částí kotle a topeniště. V další fázi byl kotel s topeništěm od pracovního prostoru oddělen (válec s pístem).

Obr. 1.1 Tepelný stroj – vývoj

Funkce atmosférického stroje s ruční obsluhou je jednoduchá:

Ohřeje se voda a vytvoří se potřebná zásoba horké páry

v uzavřeném prostoru kotle.

Pára se vpustí kohoutem do válce, čímž je píst vytlačen

do horní polohy.

Přívod páry se uzavře a otevře se kohout přívodu studené

vody do válce, což způsobí kondenzaci páry (snížení tlaku

pod pístem), který je proto přetlakem atmosférického

tlaku a vlastní vahou tlačen do dolní polohy a mechaniz

mus s ním spojený koná práci.

Kondenzát se odpustí kohoutem a připraví se opakování

celého cyklu.

Zdokonalený systém využíval ke kondenzaci páry vnější chlazení válce. Je zřejmé, že atmosférický stroj je dvoudobý (dva pohyby pístu – nahoru, dolů) a jednočinný (práce jednoho zdvihu). Stroj se nazývá atmosférický, protože užitečnou práci koná atmosférický tlak vzduchu. Stroj byl velký, těžký, s nízkou účinností celkové přeměny energie a vyžadoval trvalou obsluhu. Jeho původní využití sloužilo k pohonu pístových čerpadel (pump) pro odčerpávání vody v hornictví. Stačil k tomu vahadlový mechanizmus konající kývavý vratný pohyb. Vývoj atmosférického stroje pokračoval pomalu, jeho přerod v parní stroj trval přes půl století.

Parní stroj

Ve věku 21 let se stal James Watt (1736–1819) mechani

kem na univerzitě v Glasgow. V roce 1763 byl požádán, aby

opravil parní stroj systému Newcomen, od té doby se už

věnoval zlepšování parních strojů. Roku 1769 sestrojil první

samočinně pracující dvojčinný svislý (vertikální) vahadlový

parní stroj.

Obr. 1.2 Parní stroj Jamese Watta z roku 1769

Watt využil mechanizmus posuvného šoupátka s pohybem

kinematicky spjatým s pohybem pístu (pístnice) k řízení pří

vodu a odvodu páry do a z pracovního prostoru válce, a to

střídavě na obě strany pístu. Stroj se stal dvojčinným, ale

zůstal dvoudobý. Podstatné je, že práci koná přetlak páry

– proto se označuje jako parní stroj. Z roku 1774 pochází

stacionární parní stroj a z roku 1787 parní transmise. Wat

tův zdokonalený stroj byl vodorovný, s klikovým mechaniz

mem.

Obr. 1.3 Princip fungování Wattova parního stroje

Úplný klikový mechanizmus tvoří píst, pístnice, křižák,

ojnice a klika na hřídeli. Píst přenáší jen podélné síly od

tlaku plynu (páry) a síly setrvačné a křižák zachycuje síly

pára šoupátko regulátor pohon transmise

píst pístnice křižák ojnice klika hřídele excentr setrvačník


Éra páry 9

příčné, dané přenosem sil na ojnici s kývavým pohybem a na otáčející se kliku. Watt vynalezl odstředivý regulátor, regulaci škrcením přívodu páry, kondenzátor páry a tz v. přímovod, mechanizmus kinematicky přesného vedení. Největším přínosem bylo, že stroj pracoval zcela samočinně a nebyl potřebný strojník. Watt použil k vyjádření výkonu parního stroje výraz horse power (HP), koňská síla (k.s.), protože pro zákazníky potřeboval vhodné srovnání s výkonem zvířete. Podle zkušeností z dolu odhadoval, že poník zapřažený v žentouru vyzdvihne 22 000 libro-stop (ft·lb

f

) za minutu, výkon koně odhado

val o polovinu vyšší. Pro přiblížení svých úvah vymyslel následující definici: jedna koňská síla je rovna výkonu, který podává soustavně pracující kůň zapřažený v žentouru tím, že vyzdvihne náklad 180 liber a přitom ujde za hodinu 144 kol o poloměru 12 stop (foot). Tuto hodnotu zaokrouhlil na 33 000 ft·lb

f

/min. Definice velikosti

liber a stop (lb = 0,454 kg, foot = 0,305 m) se měnily s dobou i s místem, podle toho se mírně měnila i definice jednotky. Lb

f

je v tomto případě označení pro libru

jako jednotku síly (force), nikoliv pro libru jako jednotku hmotnosti, lb

m

(mass).

Úspěšná firma Boulton-Watt vyráběla parní stroje, čerpadla i jiné stroje, ale nikdy je nepoužila pro silniční či železniční vozidla. Jeden z parních strojů této strojírny zakoupil hrabě Georg Franz Buquoy a jako zástupce českých stavů (šlechtické sněmovny) ho věnoval v roce 1810 Pražské polytechnice, jejímž ředitelem byl František rytíř Gerstner. Protože stroj o výkonu 16 HP (12 kW) přišel rozložený v podobě neopracovaných dílů, pověřil Gerstner mechanika polytechniky Josefa Božka jeho zprovozněním. Přestože Božek předtím nikdy nic takového neviděl, úkol zvládl a stroj uvedl do provozu. Božek se pak věnoval vývoji vlastního parního stroje pro pohon vozidla (viz podkapitolu 5.2). 1.2 Parní vozidla Za vynálezce vozidla je někdy považován vlámský jezuitský misionář Ferdinand Verbiest (1623–1688), který působil v Číně (viz kapitola 9). Zůstaneme-li v Evropě, je tomu ovšem jinak. Teprve Wattův samočinný parní stroj poskytl dalším vynálezcům stroj vhodný k pohonu dopravních prostředků.

Francie

Rok 1769 byl z hlediska páry osudový. Francouzský voják

Nicolas Joseph Cugnot (1725–1804) vyrobil jednočinný

parní stroj a jako model tříkolový tahač, který pojmenoval

Fardier à vapeur (parní valník). O Wattově samočinném par

ním stroji zřejmě nevěděl a využíval poznatky Papina. V roce

1769 vyrobil vůz běžných rozměrů, který vážil 2,5 tuny

a uvezl 4 tuny. Při zkouškách se ukázalo, že sice dosahuje

rychlosti 9 km/h, ale je nestabilní, což byl závažný nedo

statek, protože vozidlo mělo být tahačem těžkých kanónů

v terénu.

Obr. 1.4 Parní vůz Cugnot z roku 1769

Podivné monstrum je technicky zajímavé, protože celé

ústrojí pohonu se nachází u předního kola. Dvouválcový

jednočinný vertikální parní stroj (∅ 330 × 330 mm)

poháněl kolo prostřednictvím dvou rohatkových mecha

nizmů. Vůz se řídil natáčením kola s parním strojem

i kotlem vůči dřevěnému rámu s tuhou zadní nápravou.

Vozidlo bez brzd mělo omezený dojezd, protože tope

niště bylo malé. Po natlakování párou se dalo popojet jen

tak daleko, dokud stačila malá zásoba vody. Historicky

je – jako první dopravní nehoda – doložena havárie

tohoto samohybu při jeho předvádění v Paříži na náměstí

u kostela Église de la Madelaine. Tříkolka přežila revoluci

roku 1789 a je vystavena v Paříži v odsvěcené gotické

katedrále, dnes muzeu řemesel Conservatoire des Arts

et Métiers.

V důsledku napoleonských válek a nestabilní politické

a společenské situace se pak na sto let těžiště pokroku

přesunulo do Anglie. Ve Francii se další parní vozidla obje

vila až v druhé polovině 19. století, parní éra skončila na

přelomu 19. a 20. století. Mezi významné výrobce parních

vozidel patřily dvě firmy: Amédée Bollée z Le Mans, malá

firma, která představila v roce 1873 robustní vůz o hmot

nosti 4800 kg poháněný dvouválcovým parním strojem V2,

který dosáhl rychlosti 40 km/h. Leon Serpollet byl zarytý

zastánce parního pohonu silničních vozidel a držitel prv

ního řidičského průkazu, vydaného pařížským policejním

prefektem. Výroba jeho vozidel začala v roce 1884 a skon

čila v roce 1907.


10 Automobil a spalovací motor

Obr. 1.5 Parní vůz Serpollet

Anglie

William Murdock (1754–1839) sestrojil v roce 1781 model vozidla s kotlem na líh a v roce 1786 i lehký vozík. Použitelná parní vozidla s potřebnou zásobou vody a topiva byla velká a těžká, čemuž neodpovídala konstrukce vozovek. Řešením byla stavba zvláštních drah s potřebnou únosností a menšími odpory při valení kol, tím pádem i se značně menšími požadavky na výkon hnacího stroje. Tak se pára dostala na koleje. V roce 1801 Richard Trevithick, původně topič u Watta, zavedl u parního stroje tzv. obrácený klikový mechanizmus, zkracující délku stroje a u vozidla výměnné převody, čímž dosáhl rychlosti 9 mil/h (14 km/h).

Obr. 1.6 Lokomotiva Trewithick

Za otce lokomotivy a železnice je ale považován George Stephenson (1781–1848), který v roce 1814 sestrojil parní lokomotivu, jež utáhla 30 vozů s nákladem 90 tun rychlostí 19 km/h. Roku 1829 vyhrál se synem Robertem a lokomotivou nazvanou Rocket (Raketa) závod lokomotiv. Raketa jezdila průměrnou rychlostí 19,2 km/h a dosahovala maximální rychlosti 46 km/h. Stephenson prosazoval rozchod kolejnic 56 palců, tedy 1422 mm, který byl po zvětšení na 56,5 palce (1435 mm) v Anglii uzákoněn jako jednotný a je dodnes světově nejrozšířenější.

O usnadnění pohybu silničních vozidel se v roce 1820

postaral John Loudon McAdam (1756–1836), který

navrhl konstrukci zpevněné vozovky, pro níž se používá

výraz „makadam“ nebo „šotolina“. Únosnost je dána

základem z velkých kamenů, na který je navršena vrstva

štěrku a hlinitého písku. Výhodou je propustnost vody

do podloží. S typickým parním dostavníkem té doby

začal Goldsworthy Guerney a Charles Dance roku 1831

provozovat „omnibusovou“ dopravu na trati Gloucester

Cheltenham.

Obr. 1.7 Stephensonova lokomotiva Rocket

Obr. 1.8 Parní dostavník Guerney

Vývoj parního stroje pro pohon silničního nebo želez

ničního vozidla se v následujícím období velice zrychlil.

1821 Kondenzátor páry (chladič) – spisovatel Julius

Griffith.

1825 Dvoustupňová převodovka – Henry Peto.

1826 Trubkový parní kotel – Goldsworthy Guerney.


Éra páry 11

1832 Převodovka s diferenciálem – William Henry

James.

1845 Pneumatika pro kočáry plněná vzduchem –

R. W. Thompson (železniční inženýr).

1850 Začíná období převahy železnice nad omnibusy.

V Anglii bylo rozhodujícím důvodem zavedení

zákonů znevýhodňujících silniční dopravu.

Podmínky pro silniční vozidla stanovily následující

zákony: Locomotives Act I (1861) zaváděl povinné

mýto, nejvyšší hmotnost vozu 11 000 kg, nejvyšší

rychlost 26 km/h, v obci 8 km/h. Locomotives

Act II (1865) snížil nejvyšší rychlost na 6,4 km/h

(3,2 km/h v obci) a zavedl povinnost varování,

tzv. „praporkový zákon“: před jedoucím vozem

v obci musel jít muž s červeným praporkem.

1878 Uzákoněna možnost obcí zakázat provoz vozidel

z důvodu bezpečnosti nebo poškozování silnic,

což vedlo k tajným jízdám v noci nebo v mlze.

V důsledku těchto opatření v Anglii se na čelo

vývoje silniční dopravy zařadila Francie a spo

lečně s ní Německo.

1896 Zrušení nepopulárního „praporkového zákona“.

Technický pokrok v Evropě

Vynález parního stroje představoval tak významný mezník

vývoje společnosti, že jím začalo období technické revo

luce, které s postupnou přeměnou feudálních manufaktur

v kapitalistické podniky přešlo do období průmyslové revo

luce. Feudální společenské vztahy (poddanství, nevolnictví)

vzaly za své a privilegované místo šlechticů zaujali podnika

telé s kapitálem, kapitalisté. Z bývalých poddaných feudální

šlechty se stala námezdní pracovní síla.

Velkou roli v tomto procesu sehrály technické inženýrské

školy, které byly zakládány pro výuku strategických oborů

vojenství. Např. tehdejší fortifikační umění je základem

dnešního pozemního stavitelství, dopravních cest, včetně

splavňování vodních toků. Za nejstarší takovou školu se

považuje École Polytechnique v Paříži, na níž dodnes exis

tuje prestižní vojenská škola.

Pražská technika je rovněž jednou z nejstarších institucí

tohoto druhu. V roce 1705 předal Christian Josef Willenberg

rakouskému císaři česky psanou žádost a roku 1707 nařídil

Josef I. zástupcům českých stavů, aby zajistili podmínky

pro výuku. Trvalo jim to deset let, výuka prvních žáků byla

v Praze zahájena roku 1717.

Obr. 1.9 Božkův parní vůz z roku 1815

Rychlý vývoj se projevil ve všech oborech fyziky, chemie

a techniky.

1815 1. parní vůz ve střední Evropě sestrojil český

mechanik Josef Božek (1782–1835).

1816 Řízení kol s otočnými čepy – německý vynálezce

Rudolf Ackermann (1764–1834), kočárovna

Längensperger v Mnichově založená roku 1810.

1859 Olověný akumulátor – Gaston Planté, francouz

ský chemik.

1866 Stejnosměrné dynamo – Werner von Siemens

(1816–1892), německý technik.

1867 Dynamit (střelný prach) – Alfred Nobel (1833–

1896), švédský chemik.

1869 Periodická tabulka prvků – Dmitrij Ivanovič

Mendělejev (1834–1907), ruský vědec.

1879 Žárovka – Thomas Alva Edison (1847–1931),

americký vynálezce.

1888 Pneumatika pro velocipedy – John Boyd Dunlop

(1840–1921), skotský zvěrolékař.

1896 Objev přirozené radioaktivity – Antoine Henry

Becqurel (1852–1908), francouzský fyzik.

Uplatnění parního stroje

V druhé polovině 19. století našel parní stroj pevné místo

na železnici u lokomotiv, v lodní dopravě u „parníků“, jako

pohon průmyslových zařízení a prosadil se i v zemědělské

výrobě jako tzv. lokomobila. Lokomobila se nemůže pohy

bovat vlastní silou, ale je mobilní. Jako silniční vozidlo se

nejdéle zachoval u parních válců, kde byla jeho velká hmot

nost výhodou.


12 Automobil a spalovací motor

Obr. 1.10 Parní válec Volvo

Největší počet výrobců parních strojů, lokomobil i vozidel se nacházel ve Velké Británii. Známější z nich jsou parní automobily Foden, Sentinel a další.

Obr. 1.11 Parní vůz Sentinel a detail parního stroje

Přestože v automobilech se parní stroj udržel do první světové války, inženýři a technici mu stále věnovali pozornost (viz kapitola 4). Důvodem byla výhodná charakteristika s maximem točivého momentu při rozjezdu, tedy od nulových otáček. Parní stroj se vyznačoval spolehlivostí, snadnou reverzací a schopností práce v různých režimech (otáčky a moment, resp. výkon), přičemž nepotřeboval spojku a převodovku. S kapalným nebo plynným palivem a zvláštní konstrukcí kotle se zkrátila i doba spouštění tak, že za několik minut po zapálení hořáku již mohlo být k dispozici množství páry potřebné pro rozjezd.

Obr.1.12 Bezrozměrná charakteristika parního stroje

Všechny další americké, japonské (Datsun), německé či

ruské (NAMI) konstrukce ovšem zůstaly ve stádiu vývoje.

Proti spalovacím motorům s účinností 35 až 45 % nabízí

parní stroj nízkou účinnost, nejvýše 30 %. S kotlem, který

má tepelnou účinnost asi 50 %, činí výsledná účinnost jen

5 až 15 %.

1 – dmychadlo, 2 – hořák, 3 – oběhové čerpadlo, 4 – vyvíječ páry, 5 – chladič,

6 – pracovní válec

Obr.1.13 Parní motor Nissan 1976


Éra páry 13

Osobnosti

Nicolas Joseph Cugnot

(1725–1804)

Místo narození: Void, Lotrinsko, Francie.

Vzdělání: Vojenská polytechnika, profesionální voják.

1765 První pokusy vyvinout parní vůz pro přepravu děl

pro francouzskou armádu. V následujících letech byl

jeho projekt zastaven a dostal za svou práci důchod

600 liber ročně. Během Francouzské revoluce mu byl

důchod zrušen a vynálezce žil v chudobě v Bruselu.

1804 Císař Napoleon ho povolal zpět, téhož roku v Paříži

zemřel.

Léon Serpollet

(1858–1907)

Místo narození: Culoz u Lyonu, Francie

Vzdělání: Syn truhláře, všechny zkušenosti získal praktic

kou činností.

1875 Postavil první parní tříkolku.

1880 Sestrojil trubkový parní generátor pro druhou tří

kolku s jednoválcovým strojem.

1886 Léon a jeho bratr Henri založili s průmyslníkem Lar

sonneauem v Paříži roku 1886 společnost Société

des Moteurs Serpollet Frères et Cie. Mimo parních

tříkolek vyráběl a prodával Serpollet i parní motory

pro kolejová vozidla a hnací stroje.

1900 Spojil se s Američanem Frankem Gardnerem a vznikla

tak firma Gardner-Serpollet.

1902 Serpollet překonal roku 1902 rychlostní rekord

Camila Jenatzyho z roku 1899 s parním vozem „Oeuf

de Pacques“ (Velikonoční vajíčko) v Nice, kdy dosáhl

rychlosti 120,77 km/h.

1907 Po Serpolletově smrti zastavila firma výrobu parních

vozů.

George Stephenson

(1781–1848)

Místo narození: Wylam u Newcastlu, Anglie

Vzdělání: Strojařské zkušenosti získal bez technického

vzdělání, číst a psát se učil ve večerní škole. Jako technik

zlepšoval v dolech parní stroje a čerpadla a zřídil dvanácti

kilometrovou důlní dráhu.

1814 Vyrobil lokomotivu Mylord, která do svahu utáhla

náklad 30 tun.

1823 Založil továrnu na lokomotivy a vyprojektoval želez

niční trať mezi Stocktonem a Darlingtonem.

1825 Uvedl tuto trať do provozu se strojem Locomotion

No. 1.

James Watt

(1736–1819)

Místo narození: Greenock, Skotsko

Vzdělání: samouk

1755 V obecné škole se projevil jeho zájem o matematiku,

k čemuž se připojila i vysoká manuální zručnost. Byl

poslán do Londýna, kde se vyučil na mechanika.

1757 Získal místo mechanika na univerzitě v Glasgow.

Vedle vědeckých zařízení pro univerzitu vyráběl

měřítka, teleskopy a kompasy.

1759 Watt si našel obchodního partnera a jeho dílna

vyráběla i hudební nástroje. Watt nebyl přímo vyná

lezcem parního stroje, ale provedl taková vylepšení,

která umožnila jeho průmyslové využití.

1785 Zvolen členem Královské společnosti.

1819 Před smrtí James Watt odmítl povýšení do šlechtic

kého stavu. Zemřel v Heathfieldu jako vážený občan.

Do šlechtického stavu byl povýšen až posmrtně,

pohřben byl ve Westminsterském opatství v Londýně.


14 Automobil a spalovací motor 2.1 Pístovy spalovací motor Parní stroj je principem své činnosti dvoudobý a dvojčinný, přičemž přeměna energie tepelné na mechanickou (tlak) probíhá mimo pracovní prostor stroje. Ve válci, tedy v pracovním prostoru probíhá jen expanze a výfuk. Spalovací motor, který konstrukčně z parního stroje vycházel, měl mít účinnost vyšší. Základním problémem bylo nalezení vhodného nosiče tepelné energie, paliva. Druhým problémem bylo, jak upravit pracovní oběh tepelného stroje, u něhož spalování probíhá v pracovním prostoru, tedy ve válci. Proto byly první pokusy jen laboratorní a využitelné jako atrakce a hračky, sloužící k obveselení a kratochvíli. Do historie vývoje pístového spalovacího motoru se zapsali francouzští učenci a němečtí technici.

Palivo

Myšlenkou stroje spalujícího střelný prach se zabýval fran

couzský kněz a fyzik Jean Hautefeuille (1647–1724) v roce

1678, který řešil spalovací motor jako ohňový atmosférický

stroj. O dva roky později navrhl podobný stroj nizozemský

fyzik Christian Huyghens (1629–1695). Jejich úvahy sice

možnost spalování ve válci potvrdily, ale výsledky nebyly

prakticky využitelné. Bylo zřejmé, že střelný prach není

to správné palivo. Způsob uvolnění energie obsažené ve

střelném prachu výbuchem (explozí) vedl ale k označování

těchto strojů názvem „výbušný motor“.

Pokusy se svítiplynem byly nadějnější. Roku 1791 získal

John Barber britský patent na plynovou spalovací turbínu

a roku 1792 William Murdock, známý pokusy s parním

vozem, vynalezl plynové osvětlení. Roku 1799 získal Phi

lippe Lebon (Le Bon) (1767–1804) francouzský patent na

dvoudobý motor s elektrickým zapalováním, spalující svíti

plyn vyráběný suchou destilací dřeva.

Do historie se nejvíce zapsal v roce 1807 Švýcar Isaac de Rivaz,

který si dal patentovat plynový motor na svítiplyn nebo vodík.

Základem konstrukce se svislým válcem byla dělová hlaveň

s pístem o průměru 365 mm a zdvihem 1520 mm. Směs pro 2 Spalovací motor Rozvoj manufaktur jako nové podoby dosud převažující řemeslné výroby začal v 17. století ve Francii a Anglii a v 18. století se rozšířil do zbytku Evropy. Docházelo vedle toho i k proměnám uspořádání společnosti, kdy rostl počet i význam příslušníků tzv. „třetího stavu“, obvykle obyvatel měst, kteří se věnovali obchodu, podnikání, případně působili v úřednickém aparátu státu a nepatřili ani mezi šlechtu, která byla držitelem půdy, ani mezi duchovenstvo. Tento „třetí stav“ postupně přebíral iniciativu nejprve v hospodářské, později pak i v politické sféře. Růst jeho významu úzce souvisí i s nezadržitelným rozvojem techniky. Zásadní objevy a vynálezy jako například parní stroj, základy chemie a další stály na počátku průmyslové revoluce 19. století. Kolébkou parního stroje byla Anglie, které patřilo i prvenství ve vývoji železniční dopravy. Preferování železnice mělo za následek pomalý rozvoj silniční dopravy. Vedoucí roli mohla převzít Francie, ale neurovnané politické poměry země v 19. století (několikeré změny formy vlády mezi císařstvím a republikou) představovaly vážnou překážku rozvoje. Na světovou scénu vstoupil v této době další hráč, postupně se formující Německo. Hlavní roli v sjednocování historicky rozdrobených německých území sehrálo Prusko a především kancléř Otto von Bismarck, který rovněž stojí v pozadí vstupu německého císařství (Vilém I., 1871) mezi evropské velmoci. Sedmdesátá léta 19. století sice přinesla vážnou hospodářskou krizi, ale po jejím odeznění opět nastalo pro rozvoj techniky a průmyslu příznivější období.

Spalovací motor 15

jeden cyklus byla složena z plynu (2 l) a vzduchu (10 l), pro plnění byla využita 1/10 zdvihu. Motor pracoval na atmosférickém principu: tedy částečné naplnění válce směsí plynu a vzduchu, elektrický zážeh, vymrštění pístu do horní krajní polohy a odpuštění spalin. Pracovní pohyb byl shora dolů. Vynálezce prováděl pokusy s vozidlem bez řízení, bez brzd a s malou zásobou plynu. Ovládání cyklu bylo ruční, měl ho na starosti strojník, který šel vedle stroje. Maximální frekvence opakování děje byla 12 cyklů/min. Vozidlo (či spíše model) se pohybovalo poskoky vpřed.

Obr. 2.1 Vozík s výbušným motorem Issaca de Rivaz

Roku 1824 upravil Angličan Samuel Brown Newcomenův parní stroj na plynový motor a údajně ho vyzkoušel ve vozidle v Londýně. Dalšími, kdo se pokoušeli sestrojit spalovací motor, byli Angličan William Barnett v roce 1838 a Ital Eugene Barsanti v roce 1854. Francouzský fyzik Degrand v roce 1858 formuloval princip dvoudobého a čtyřdobého motoru. Jen o rok později si francouzský technik původem z Belgie, Jean Joseph Etienne Lenoir (1822–1900) nechal patentovat dvojčinný, dvoudobý motor na plyn získaný destilací uhlí nebo na vodík, později i na kapalná paliva ve směsi se vzduchem.

Obr. 2.2 Srovnání Wattowa parního stroje

a Lenoirova motoru

První Lenoirův motor byl ještě podobný parnímu stroji

s úplným klikovým mechanizmem.

Obr. 2.3 Lenoirův plynový motor

Plynových motorů vyrobil Lenoir více než čtyři sta. Plány

motoru prodal Němci Nikolausovi Ottovi, který jeho dvou

dobý motor vylepšoval a jím inspirován vyrobil i první čtyř

dobý motor.

Skupinu francouzských otců spalovacího motoru v roce

1861 uzavřel Alphons Beau de Rochas (1815–1893),

který přesně definoval princip čtyřdobého motoru a získal

na něj v roce 1862 francouzský patent. Bylo zřejmé, že je

nutné vyřešit výměnu obsahu válce a zjednodušit úplný

klikový mechanizmus. U mechanizmu existovaly dvě

možnosti: buď zkrácený klikový mechanizmus, nebo hře

benový mechanizmus. U zkráceného mechanizmu odpadá

pístnice a křižák, jehož roli přebírá píst. Zkrácený klikový

mechanizmus ale není vhodný pro dvojčinné provedení

motoru. Výměnu obsahu válce bylo možné řešit dvojím

způsobem. Prvním bylo využití části expanzního a části

výfukového zdvihu, což je princip dvoudobého motoru se

všemi nedostatky, a druhým přidání dalších dvou zdvihů,

tedy sání a komprese, což je princip motoru čtyřdobého.

Obzvláště důležité bylo, když si konstruktéři spočítali,

že komprese (stlačení) směsi přináší významné zlepšení

tepelné účinnosti motoru, tedy lepší využití energie při

vedené v palivu.

Nejdůležitějším mezníkem vývoje se stalo použití kapal

ného paliva, které má ze všech paliv největší objemo

vou hustotu (koncentraci) energie. V případě vozidla je

důležité, jak velkou zásobu paliva si vozidlo může vézt

s sebou. V roce 1825 britský fyzik a chemik Michael Fara

day (1791–1867) definoval proces destilace ropy a její

frakce, tedy benzín, petrolej, nafta, těžký olej a asfaltové

zbytky. Dále se však věnoval studiu elektromagnetizmu.

+


16 Automobil a spalovací motor Praktickou destilaci provedl v polském Lvově lékárník Ignacy Łukasiewicz (1822–1882), který sestrojil petrolejovou lampu. Další pokusy otevřely možnosti využití jednotlivých frakcí. Dlouho byl nejvíce ceněnou frakcí petrolej na svícení, benzín se zdál být neužitečným odpadem. Zařízení na přeměnu kapalného paliva na plyn (páru) se začalo říkat „zplynovač“, německy Vergasser. Francouzský výraz carburateur ale lépe vystihuje jeho podstatu, protože nejde o vytvoření plynu, ale o rozprašování a odpařování paliva.

Obr. 2.4 Spalovací motor – komprese

Vývoj spalovacího motoru v Německu

Obchodník z Kolína nad Rýnem Nikolaus August Otto (1832–1891) získal se společníkem Eduardem Langenem patent na plynový motor v letech 1864–1866. V roce 1867 představil výbušný atmosférický motor systému Otto-Langen, který představoval zdokonalený motor Lenoirův. Dvoudobý pracovní cyklus motoru byl primitivní. Po zapálení směsi se píst ve válci a celý klikový mechanizmus pohyboval tlakem plynu a setrvačností tak, že ve válci nastal podtlak, využitý pro další nasátí směsi. Motor pracoval bez komprese a jeho otáčky byly jen 60 min

–1

. Vývoj motoru pro praktické

použití trval deset let. V roce 1876 Otto upravil pracovní cyklus na čtyřdobý a představil prakticky využitelný ležatý motor na svítiplyn. Motor byl stabilní a měl nahradit parní stroj, používaný k pohonu strojních zařízení. Prezentace firmy Otto-Langen (Köln-Deutz) na světové výstavě v Paříži roku 1878 znamenala definitivní nástup spalovacího motoru a vítězství nad parním strojem. První spalovací motor na kapalné palivo byl stabilní jednoválcový čtyřdobý motor Otto-Langen, kde zařízení na přípravu směsi

benzínových par se vzduchem (karburátor) bylo větší

než motor a odpařování bylo podporováno ohřevem od

výfukových plynů.

Obr. 2.5 Plynový motor Nikolause Otta

A – nádrž s benzínem, B – síto, čistič vzduchu, C – vzduchové potrubí,

D – sací potrubí směsi, E – zapalování, F – odlučovač kapaliny, J – nálevka vody,

K – topidlo, L – kohout, M – vodní plášť, N – výfukové plyny, O – regulační ventil,

S – plovák, T – přepad vody

Obr. 2.6 Benzínový motor Nikolause Otta z roku 1885

V roce 1884 Otto zdokonalil elektrické zapalování, zavedl

nízkonapěťové magneto a použil odpařovací karburátor.

V německé terminologii se pro zážehový motor dodnes

používá výraz „Otto-motor“ a pro vznětový „Diesel-motor“

(1897). U firmy Otto-Langen začínali jako zaměstnanci

i technici, považovaní za tvůrce automobilu. Tím prvním

byl Carl Benz (1844–1929) z Mannheimu, který roku 1880

spustil dvoudobý motor s rozvodem kanály a elektrickým

zapalováním s dynamem. Tím druhým byl Gottlieb Daim ler

(1834–1900) z Schorndorfu, který v roce 1883 získal patent

na rychloběžný spalovací motor na kapalné palivo, odpařo

vané v karburátoru se svislým válcem a uzavřenou klikovou

skříní. Daimler, který měl za sebou praxi v Anglii a deset let

u firmy Otto-Langen, kde byl spolupracovníkem Wilhelma

Maybacha (1846–1929), byl rozený konstruktér. Roku 1885

zabudoval motor, kterému říkal „stojací hodiny“, do dvou

kolky (motocyklu) s dřevěným rámem a opěrnými kolečky.

Spalovací motor 17

S Maybachem použili tento motor do drezíny, člunu i vzducholodi, ale především do kočáru. Roku 1886 se tak definitivně zrodil automobil a byly položeny základy společnosti Daimler. Nejjednodušší možností zvýšení výkonu bylo použití více válců. V roce 1889 Daimler postavil dvouválcový motor s válci do V a Benz plochý motor s protilehlými válci (boxer), který nazval „kontramotor“.

Obr. 2.7 Motor Gottlieba Daimlera z roku 1886

a motocykl

Obr. 2.8 Motor Daimler V2

Obr. 2.9 Kontramotor Benz

Maybach také nezahálel a v roce 1890 sestrojil a v roce

1893 získal patent na rozprašovací karburátor, který

nahradil původní karburátor odpařovací. Podobný kar

burátor si nechal patentovat v témže roce Maďar Donát

Bánki v Rakousku-Uhersku. Je zřejmé, že konstrukce Benze

a Daimlera nezůstaly jen na papíře. V roce 1886 získal Benz

patent (DRP No. 37435) na vozidlo s plynovým motorem.

Zrození novodobého automobilového spalovacího motoru

v Německu završil v roce 1890 Wilhelm Maybach se čtyřdo

bým čtyřválcovým motorem 5 PS/620 min

–1

, s hmotností

153 kg. Směr vývoje spalovacího motoru pro pohon vozidla

byl určen a nabral patřičnou dynamiku.

Obr. 2.10 Vůz Benz podle nákresu v patentové

dokumentaci

Méně známé jsou motory jiných vynálezců. Pro konzerva

tivní Angličany je konstruktérem prvního úspěšného dvou

dobého motoru sir Douglas Clerk. Jen se neví, zda v roce

1876 motor skutečně postavil. Francouz Edouard Delama- 18 Automobil a spalovací motor re-Debouteville v roce 1883 sestrojil čtyřdobý jednoválcový motor a vestavěl ho do selské bryčky. Tento automobil nevydržel první jízdu, motor byl těžký a bryčka se rozpadla.

Vznětový motor

Za otce vznětového motoru je považován Němec Rudolf Diesel, který se zabýval na univerzitě v Paříži jako asistent profesora Lindeho praktickou termodynamikou. Pracovní oběh vznětového motoru se blíží teoretickému oběhu ideálního tepelného stroje (tzv. Carnotův cyklus), který dosahuje nejvyšší účinnosti přeměny tepelné energie paliva na mechanickou práci. Principem odlišujícím vznětový motor od zážehového je vznícení paliva kompresním teplem, bez zapalovací soustavy. Po pokusech s uhelným prachem postavil Diesel v továrně Maschinenfabrik v Augsburgu (později MAN) vznětový motor spalující petrolej.

Obr. 2.11 Vznětový motor Deutz Diesel

Hlavní myšlenka byla naplněna, ale nastalo období hledání konstrukce vstřikovacího zařízení. Aby palivo mohlo být dopraveno do spalovacího prostoru, musí být vstřikovací tlak vyšší, než je spalovací tlak po vznícení. Problémem bylo i dávkování množství vstřikovaného paliva. Výkon vznětového motoru je regulován bez škrcení v sání, a proto musí být dávka paliva měnitelná, od nejmenší pro běh naprázdno až po největší pro plný výkon motoru. Technologická úroveň výroby nestačila na nároky vysokotlakého vstřikování a řešení s využitím stlačeného vzduchu pro vefukování paliva mělo mnoho nedostatků. Diesel si ověřil, že dosažení Carnotova cyklu není možné a že motor nelze provozovat bez chlazení. Přihlásil patent na tepelný stroj spalující kapalné či jiné palivo při konstantním tlaku a roku 1897 se rozběhl tzv. „Dieselův“ motor s výkonem 13,1 kW (17,8 k) při otáčkách 150 min

–1

a s měrnou spotřebou 238 g/k.h, což představovalo v té době

neuvěřitelnou účinnost 26,2 %. Vznětový motor mohl nahra

dit parní stroj, používaný k pohonu strojů a zařízení v budo

vách a k pohonu lodí a lokomotiv. Na světové výstavě v Paříži

(1900) byl motor oceněn Velkou cenou.

Na základě tohoto úspěchu uzavřely s Dieselem smlouvu kodaň

ské loděnice a roku 1911 vyplula loď Seelandia se dvěma osmi

válcovými motory „Diesel“, které sloužily do roku 1942. Roku

1912 vyplula další dánská loď se sedmi vznětovými motory

o celkovém výkonu 2000 k, roku 1913 pak vyrobila švýcarská

strojírna Sulzer motor V4 o výkonu 1000 k pro lokomotivu

Borsig, která dosáhla rychlosti 100 km/h. Dalším průkopníkem

vznětového motoru byl Prosper l ́Orange, který získal patent na

komůrkový motor (viz podkapitolu 3.1). Dvacet let trvalo, než

bylo k dispozici vhodné vstřikovací zařízení, umožňující použití

vznětového motoru i v automobilu.

2.2

Spalovací motor

ve vozidle

Přestože pístový spalovací motor byl již od sedmdesátých let

19. století využíván k pohonu stabilních zařízení, ještě deset

let trvalo, než mohl být použit u vozidel. O prvenství při zkon

struování automobilu, tedy vozidla se spalovacím motorem,

se vedou spory – podle toho, zda je rozhodujícím okamžikem

datum podání patentu, přiznání patentu, první i neúspěšné

jízdy nebo jízdy úspěšné, či zda si slávu zaslouží jen ti, kterým

se podařilo zachovat výrobní kontinuitu. Pro Francouze je tak

prvním automobilem vůz Lenoirův (1863), pro Němce Ben

zův a Daimlerův (1886) a pro Rakušany Marcusův (1875).

Přestože se pístovým nebo turbínovým spalovacím moto

rem a jeho použitím ve vozidle zabývali i Američané George

Brayton (1830–1892) a jiní (Anders, Errani), byl to Étienne

Lenoir, kdo roku 1862 postavil tříkolové vozidlo s plynovým

motorem s bateriovým zapalováním. První jízda vozidla

„Hippomobil“ s rychlostí 18 km/h při otáčkách motoru

100 min

–1

se uskutečnila o rok později. Vůz měl zásobu stla

čeného plynu v nádrži.

Podle některých pramenů motor spaloval vodík, vyráběný

elektrolýzou vody, podle jiných metan (paraffin gas), získá

vaný destilací ropy. O tři roky později vykonal vůz za tři hodiny

jízdu na trase Paříž-Joinville-Le Pont a zpět (18 km).

Spalovací motor 19

Obr. 2.12 Vůz Lenoir s plynovým motorem

Sigfried Marcus postavil roku 1864 jednoválcový dvoudobý

motor se svislým válcem 1 PS a v roce 1865 ho vyzkoušel ve

vozíku bez řízení. V roce 1875 (1877) postavil vůz (viz podka

pitolu 5.1) s jednoválcovým čtyřdobým spalovacím benzíno

vým motorem 1570 cm

3

(∅ 110 × 260 mm) 1,4 PS při otáč

kách 300 min

–1

s odpařovacím karburátorem a magnetovým

zapalováním. Na motoru je zajímavý přenos výkonu od pístu

na kliku hřídele vahadlovým mechanizmem.

Obr. 2.13 Vůz Marcus s benzínovým motorem

a detail motoru

Všeobecně se ale prvenství přisuzuje dvojici německých

techniků. V roce 1886 Carl Benz a Gottlieb Daimler předvedli

svá vícestopá vozidla se spalovacím motorem, automo

bily. Benzovo vozidlo byla ale tříkolka a Daimlerovo kočár

s vestavěným motorem.

Obr. 2.14 Kočár s motorem Daimler

Z porovnání hlavních parametrů je zřejmé, že Benz pojal

konstrukci vozidla jako celek, zatímco Daimler jen zkoušel

motor v kočáru, který koupil od stuttgartské firmy Wil

helm Wimpff & Sohn. Zástavbu motoru provedla strojírna

Esslingen.

Konstruktér: Benz Daimler

Koncepce: tříkolka 1 + 2 kočárový typ 2 + 2

Rám podvozku: ocelové trubky obdélníkový, dřevo

Motor – válec: ležatý svislý

– objem: 954 cm³ 460 cm³

– výkon: 2 PS 4 PS

– otáčky: 200 min

–1

900 min

–1

Zapalování: elektrické, odtrhové žárovou trubkou

Chlazení: vodou vzduchem

Převody:

třecí spojka a dvou

stupňová převodovka

Rychlost: 16 km/h 18 km/h

Tabulka 2.1: Parametry dochovaných vozidel

Benz a Daimler z roku 1886

2.3

Rozvod motoru

K činnosti pístového spalovacího motoru s vnitřním

spalováním je nutná výměnu obsahu válce, tedy plnění

směsí paliva se vzduchem a odstranění spalin. Toto zaří

zení, tzv. rozvod, se liší podle principu motoru. U motorů



       
Knihkupectví Knihy.ABZ.cz - online prodej | ABZ Knihy, a.s.
ABZ knihy, a.s.
 
 
 

Knihy.ABZ.cz - knihkupectví online -  © 2004-2019 - ABZ ABZ knihy, a.s. TOPlist