Obsah: Ovládanie zapaľovania ↓ Optimálne načasovanie zapaľovania ↓ Zapaľovanie a spaľovanie ↓ Detonačné spaľovanie ↓
V benzínovom motore zapaľovací systém zapáli zmes paliva a vzduchu v spaľovacích komorách valcov. V tomto bode začína spaľovanie zmesi. Zapálenie je vyvolané elektrickou iskrou, to znamená krátkodobým oblúkovým výbojom, ktorý vzniká medzi elektródami zapaľovacích sviečok.
Optimálny výkon zmesi paliva a vzduchu sa dosiahne len vtedy, ak sa zmes zapáli v správnom momente. Predpokladom bezchybného chodu katalyzátora je navyše spoľahlivé zapaľovanie za každých podmienok. Ak dôjde k vynechaniu zapaľovania, môže dôjsť k poškodeniu alebo dokonca úplnému zničeniu neutralizátora v dôsledku prehriatia počas spaľovania nespálenej zmesi.
Proces zapaľovania je zložitý proces. Napríklad, ak sa váš motor A4 točí rýchlosťou 3000 otáčok za minútu, potom sa do jednotlivých valcov rozdelí asi 50 iskier za sekundu s veľkou presnosťou. Primeraná musí byť nielen doba, ale aj energia vznietenia horľavej zmesi: nie menej ako 0,2 mJ na jedno zapálenie s priaznivým pomerom vzduchu a paliva a viac ako 0,3 mJ v prípade bohatej alebo chudobnej zmesi. Ak nie je dostatok energie, horľavá zmes sa nezapáli a dochádza k smrteľným chybám zapaľovania.
Ovládanie zapaľovania
Od zapálenia po úplné spálenie zmesi ubehnú dve milisekundy. Pri nezmenenom zložení zmesi zostáva tento čas konštantný. Z tohto dôvodu musí zapaľovacia iskra nastať včas, aby bol zabezpečený optimálny spaľovací tlak za akýchkoľvek prevádzkových podmienok motora.
Úlohou presného určenia momentu vznietenia je riadiace zariadenie, ktoré zároveň monitoruje činnosť zapaľovacieho systému. Procesor je naprogramovaný na rôzne časovanie zapaľovania pre rôzne prevádzkové režimy motora. Aby sa z pamäte vybralo vhodné časovanie zapaľovania, do riadiaceho zariadenia sa odošlú údaje o prevádzkovom režime motora. Riadiaca jednotka vyhodnocuje údaje prijaté z jednotlivých snímačov, ako je teplota motora a otáčky, ako aj poloha škrtiacej klapky a vačkového hriadeľa.
Optimálne načasovanie zapaľovania
Časovanie zapaľovania sa musí zvoliť tak, aby boli splnené tieto štyri požiadavky:
- maximálny výkon motora,
- ekonomická spotreba paliva,
- zabraňuje klepaniu motora,
- čo najčistejšie výfukové plyny.
Napríklad pri ľahkom stlačení plynového pedálu (čiastočné zaťaženie) zmes v spaľovacích komorách horí pomalšie. V tomto prípade, aby sa zabezpečilo úplné využitie energie paliva, riadiace zariadenie spustí zapaľovanie skôr. Najlepšie hodnoty sa dosahujú, keď sa zmes vzduchu a paliva zapáli v momente najväčšieho stlačenia. V štvortaktnom motore je to bod, kde piest začína prechádzať z pohybu nahor (kompresný zdvih) presunúť sa dole (pracovný zdvih).
Zapaľovanie a spaľovanie
Načasovanie zapaľovania sa však presne nezhoduje s hornou úvraťou, pretože častice paliva potrebujú na zapálenie tri tisíciny sekundy. Preto zapaľovacia iskra začína svoju prácu už pri pohybe piestu nahor (skoré zapálenie). Na rozdiel od toho sa spaľovací tlak vytvorí ihneď potom, čo piest prejde hornou úvraťou. Keďže na zapálenie zmesi palivo-vzduch je vždy potrebný rovnaký čas, vznietenie nastáva skôr, ako sa zvyšujú otáčky motora.
Poloha kľukového hriadeľa a piestu v momente zapálenia s predčasným zapálením Z
Zmena tlaku v spaľovacej komore:
1. Zt: zapálenie vo vhodnom čase,
2. ZB: príliš skoré zapálenie (detonačné spaľovanie),
3. Zc: načasovanie zapaľovania je príliš neskoro.
Detonačné spaľovanie
V zážihových motoroch sa môžu za určitých podmienok vyskytnúť abnormálne spaľovacie procesy. Tieto procesy obmedzujú rast výkonu a účinnosti. Tento nežiaduci proces spaľovania sa nazýva klepanie. Prebieha vo forme okamžitého spaľovania častíc zmesi, ktoré ešte nie sú pohltené čelom plameňa. V tomto prípade je časovanie zapaľovania umiestnené príliš ďaleko v smere predzápalu.
V tomto prípade môže rýchlosť šírenia plameňa dosiahnuť 2000 m/s, zatiaľ čo pri normálnom spaľovaní je rýchlosť plameňa iba 30 m/s. Ak bleskové spaľovanie s príliš vysokým tlakom pokračuje dlhší čas, môže dôjsť k poškodeniu tesnenia hlavy valcov, piestov, ložísk a zapaľovacích sviečok.
Senzory klepania zaznamenajú nerovnomerné kolísanie spaľovania a riadiace zariadenie posunie časovanie zapaľovania smerom k neskorému zapaľovaniu. Vďaka antidetonačnej regulácii je možné motor, ktorý bol navrhnutý pre benzín triedy "Super", prevádzkovať nejaký čas s bežným benzínom.