Tartalomjegyzék: Gyújtásvezérlés ↓ Optimális gyújtási időzítés ↓ Gyulladás és égés ↓ Detonációs égés ↓
A benzinmotorban a gyújtórendszer meggyújtja a hengerek égésterében lévő üzemanyag-levegő keveréket. Ezen a ponton megkezdődik a keverék égése. A gyújtást elektromos szikra hozza létre, vagyis a gyújtógyertyák elektródái között fellépő rövid távú ívkisülés.
Az üzemanyag-levegő keverék optimális teljesítménye csak akkor érhető el, ha a keveréket a megfelelő pillanatban meggyújtják. Ezenkívül a minden körülmények között megbízható gyújtás előfeltétele a katalizátor hibátlan működésének. Ha gyújtáskimaradás történik, a semlegesítő megsérülhet, vagy akár teljesen megsemmisülhet az el nem égett keverék elégetése során bekövetkező túlmelegedés miatt.
A gyújtási folyamat összetett folyamat. Például, ha az A4-es motorja 3000 ford./perc fordulatszámmal forog, akkor másodpercenként körülbelül 50 szikra oszlik el nagy pontossággal az egyes hengereken. Nemcsak az éghető keverék gyulladási idejének, hanem energiájának is megfelelőnek kell lennie: gyújtásonként legalább 0,2 mJ a levegő és az üzemanyag kedvező aránya mellett, és több mint 0,3 mJ dús vagy sovány keverék esetén. Ha nincs elegendő energia, az éghető keverék nem gyullad meg, és halálos gyújtáskimaradások lépnek fel.
Gyújtásvezérlés
Két milliszekundum telik el a gyújtástól a keverék teljes égéséhez. A keverék változatlan összetétele esetén ez az idő állandó marad. Emiatt a gyújtószikrának időben fel kell lépnie, hogy az optimális égési nyomás a motor működési körülményei között biztosítva legyen.
A pontos gyújtási nyomaték meghatározásának feladata a vezérlőberendezésé, amely a gyújtásrendszer működését is felügyeli. A processzor különböző gyújtási időzítésekre van programozva a motor különböző üzemmódjaihoz. A megfelelő gyújtási időzítés memóriából történő kiválasztásához a motor működési módjára vonatkozó adatok elküldésre kerülnek a vezérlőkészüléknek. A vezérlőegység kiértékeli az egyes érzékelőktől kapott adatokat, például a motor hőmérsékletét és fordulatszámát, valamint a fojtószelep és a vezérműtengely helyzetét.
Optimális gyújtási időzítés
A gyújtás időzítését úgy kell megválasztani, hogy az alábbi négy követelmény teljesüljön:
- maximális motorteljesítmény,
- gazdaságos üzemanyag-fogyasztás,
- a motor kopogásának megakadályozása,
- a lehető legtisztább kipufogógázok.
Például ha enyhén lenyomja a gázpedált (részleges terhelés) az égésterekben a keverék lassabban ég. Ebben az esetben a tüzelőanyag-energia teljes felhasználásának biztosítása érdekében a vezérlőkészülék korábban elindítja a gyújtást. A legjobb értékek akkor érhetők el, ha a levegő-üzemanyag keverék a legnagyobb kompresszió pillanatában meggyullad. Négyütemű motornál ez az a pont, ahol a dugattyú elkezd átmenni a felfelé irányuló mozgásból (kompressziós löket) lefelé mozogni (működő stroke).
Gyulladás és égés
A gyújtás időzítése azonban nem esik pontosan egybe a felső holtponttal, mivel az üzemanyagrészecskék három ezredmásodpercet igényelnek a begyulladáshoz. Ezért a gyújtószikra már a dugattyú felfelé irányuló mozgása során megkezdi munkáját (korai gyújtás). Ezzel szemben az égési nyomás azonnal létrejön, miután a dugattyú áthalad a felső holtponton. Mivel a tüzelőanyag-levegő keverék begyújtásához mindig ugyanannyi idő szükséges, a gyújtás a motor fordulatszámának növekedésével korábban következik be.
A főtengely és a dugattyú helyzete a gyújtás pillanatában korai gyújtással Z
Az égéstér nyomásának változása:
1. Zt: gyújtás a megfelelő időben,
2. ZB: túl korai gyújtás (detonációs égés),
3. Zc: a gyújtás időzítése túl késő.
Detonációs égés
Szikragyújtású motorokban bizonyos körülmények között rendellenes égési folyamatok léphetnek fel. Ezek a folyamatok korlátozzák a teljesítmény és a hatékonyság növekedését. Ezt a nem kívánt égési folyamatot kopogásos égésnek nevezik. A lángfront által még nem nyelt keverék részecskék pillanatnyi égése formájában jelentkezik. Ebben az esetben a gyújtás időzítése túl messze van az előgyújtás irányában.
Ebben az esetben a láng terjedési sebessége elérheti a 2000 m/sec-et, míg normál égésnél a láng sebessége mindössze 30 m/sec. Ha a villanó égés túl nagy nyomással hosszú ideig folytatódik, a hengerfej tömítés, a dugattyúk, a csapágyak és a gyújtógyertyák megsérülhetnek.
A kopogásérzékelők érzékelik az egyenetlen égési ingadozásokat, és a vezérlőkészülék a gyújtás időzítését a késői gyújtás felé tolja el. A kopogásgátló szabályozásnak köszönhetően a "Super" osztályú benzinhez tervezett motor egy ideig normál benzinnel is üzemeltethető.