Čtyřtaktní motor, také označovaný také jako čtyřdobý motor či lidově čtyřtakt, je pístový spalovací motorpracující na čtyři doby nebo jinak řečeno ve čtyřech taktech. To znamená, že pracovní cyklus motoru proběhne během čtyř zdvihů pístu a dvou otáček klikové hřídele.

Podle způsobu zapálení směsi se pracovní cykly mírně liší pro zážehový a vznětový motor. Pojďme si tedy říci něco o tom, jak pracuje zážehový čtyřtaktní motor a vznětový čtyřtaktní motor.

Pracovní cyklus čtyřtaktního motoru:

Jelikož se pracovní cykly zážehového a vznětového motoru mírně odlišují, povíme si samostatně o obou.

Zážehový čtyřtaktní motor:

1. Nasávání

Při pohybu pístu směrem dolů se prostor nad pístem zvětšuje a zároveň se otevřou i sací ventily. To způsobí pokles tlaku nad pístem (tlak nad pístem je nižší než atmosférický tlak). Tento rozdíl tlaků umožní motoru nasát do válců skrz sací potrubí potřebné množství vzduchu.

Související článek - 

Písty motoru: Co všechno musí vydržet a jaká je jejich funkce?

Kromě samotného vzduchu se však do válců dostává také palivo. Vzduch a palivo dohromady tvoří zápalnou směs. Zápalná směs se tvoří buď v nasávacích kanálech, sacím potrubí nebo přímo ve válci v závislosti na technologii vstřikování paliva.

2. Komprese

Poté, co píst dosáhne své dolní souvrať a fáze sání skončí, začne se pohybovat směrem nahoru. Píst svým pohybem směrem nahoru stlačuje směs, která se díky tomu zahřívá a protože se nemůže rozpínat, stoupá i tlak.

Související článek - 

Kompresní poměr: Věděl jsi, co udává a jaký vliv má na motor?

Vysoká teplota a tlak podporuje odpařování paliva a jeho promíchání se vzduchem, díky čemuž je směs výbušnější. Směs však nesmí být při kompresi stlačena příliš, aby tak nedosáhla teploty samovznícení paliva (detonační spalování). Během komprese jsou sací a výfukové ventily zavřené.

3. Expanze

Během této fáze začíná proces spalování. Na zapalovací svíčce přeskočí jiskra která zapálí stlačenou směs. Po zapálení začne směs expandovat, čímž tlačí na píst a posouvá jej směrem dolů k jeho dolní úvrati, čímž dochází k přeměně tepelné energie na mechanickou práci.

4. Výfuk

Během této fáze se otevřou výfukové ventily, které umožní dostat se výfukovým plynem ven z válce. Na konci expanze je tlak ve válci vyšší než atmosférický tlak, díky čemuž jsou výfukové plyny vytlačovány z válce ven. Zbylé výfukové plyny zase vytlačí píst při pohybu ke své horní úvrati.

Související článek - 

Poznej poruchu výfukového systému podle typického zvuku

Aby se však zlepšilo vyprazdňování válce, zavírají se výfukové ventily až poté, co dosáhne pístu své horní úvrať a sací ventily jsou již otevřeny.

Poté, co skončí všechny čtyři cykly, začíná pracovní oběh motoru znovu.

Vznětový čtyřtaktní motor:

Princip činnosti čtyřtaktního vznětového motoru je velmi podobný činnosti čtyřtaktního zážehového motoru. Hlavním rozdílem je fakt, že se do válců nasává jen čistý vzduch, do kterého se po stlačení a zahřátí vstřikuje nafta a vzniklá směs se zapaluje kompresním teplem.

1. Nasávání

Píst se pohybuje ze své horní úvrate směrem dolů do dolní úvratě, čímž se prostor nad pístem zvětšuje a zároveň se otevřou i sací ventily, díky čemuž se do válců skrz sací potrubí dostává potřebné množství vzduchu.

2. Komprese

Poté, co píst dosáhne své dolní souvrať a fáze sání skončí, začne se pohybovat směrem nahoru. Píst tedy putuje ze své dolní úvratě zpět do horní úvratě, přičemž svým pohybem směrem nahoru stlačuje vzduch, který se díky tomu zahřívá, ale roste i jeho tlak.

Těsně před tím, než dosáhne píst své horní úvrať do spalovacího prostoru, vstříkne palivo, které se promíchá, odpaří a následně vznítí, čímž vzniká expanze.

3. Expanze

Po vznícení směsi se hořením uvolňuje tepelná energie paliva, která se projevuje zvýšením tlaku plynů ve válci. Tlak plynu tedy působí na píst motoru, čímž přeměňuje tepelnou energii paliva na mechanickou práci motoru. Při expanzi se píst motoru pohybuje ze své horní úvratě směrem do dolní úvratě.

4. Výfuk

Při poslední části pracovního oběhu čtyřtaktního vznětového motoru se píst pohybuje ze své dolní úvrate do své horní úvratě, přičemž výfukové ventily jsou otevřené. To znamená, že píst svým pohybem vzhůru vytlačuje výfukové plyny přes výfukový systém do ovzduší. K uzavření výfukových ventilů dochází těsně před tím, než píst dosáhne své horní úvrať.

Související článek - 

Výfukový systém: Věděl jsi ze kterých komponentů se skládá?

U vznětového čtyřtaktního motoru platí totéž jako u zážehového čtyřtaktního motoru. Poté, co skončí všechny čtyři cykly, začíná pracovní oběh motoru znovu.

U čtyřtaktních motorů se k vytvoření plnícího tlaku dnes využívá nejčastěji turbodmychadlo. V minulosti však bylo poměrně rozšířeno i přeplňování motorů pomocí kompresoru. Pojďme se však podívat na výhody a nevýhody čtyřtaktního motoru v porovnání s dvoutaktním motorem.

Výhody čtyřtaktního motoru:

• Nižší spotřeba paliva

• Vyváženější a kultivovanější chod

• Dostatečný výkon i při nižších otáčkách

• Dokonalejší systém mazání

• Nízká spotřeba motorového oleje

• Ekologičtější provoz

• Lepší chlazení motoru

• Má delší životnost

Nevýhody čtyřtaktního motoru:

• Vyšší hmotnost

• Složitější konstrukce

• Nákladnější opravy v případě poruchy

• Pro jeden pracovní oběh motoru jsou zapotřebí dvě otáčky klikového hřídele a čtyři zdvihy pístu

Video animace znázorňující funkci čtyřtaktního motoru: