Jak časování zapalování a mezera mezi zapalovacími svíčkami ovlivňují účinnost motoru, Konstrukce a vlastnosti elektrického ohřívače hořáku – Proces údržby a oprav vozidla

Předstih zapalování je obvykle určen polohou klikového hřídele vzhledem k TDC a udává se ve stupních před TDC. Tento úhel se nazývá úhel předstihu zážehu (IAA). Posun v předstihu zapalování směrem k TDC je považován za pozdní (časování zapalování se snižuje) a posun od TDC je považován za brzký (časování zapalování se zvyšuje). Čím vyšší jsou otáčky klikového hřídele, tím dříve by měl být úhel časování zapalování (ITA).

Předstih zapalování je nejdůležitějším ukazatelem provozu motoru. Od toho se totiž odvíjejí takové parametry, jako je účinnost motoru, maximální výkon, obsah škodlivých látek ve výfukových plynech. U motorů se vstřikováním systém nezávisle vypočítává úhel časování zážehu v závislosti na provozu motoru během určitého období. Předstih zapalování je určen na základě rychlosti otáčení klikového hřídele, provozního režimu motoru a zatížení motoru. Na základě těchto údajů a trojrozměrné funkce vybere systém řízení motoru (EMS) optimální časování zapalování.

Spalovací proces pracovní směsi je rozdělen do tří fází: počáteční fáze, kdy se tvoří plamen, vznikající výbojem jiskry v zapalovací svíčce, hlavní fáze, kdy se plamen šíří po větší části spalovací komory, a konečná fáze, kdy plamen dohoří u stěn komory. Tento proces nějakou dobu trvá. Nejúplnějšího spalování pracovní směsi je dosaženo včasným vysláním zapalovacího signálu, tzn. nastavení optimálního úhlu časování zapalování v závislosti na provozním režimu motoru.

Úhel předstihu zážehu je určen úhlem natočení klikového hřídele motoru od okamžiku, kdy dojde k jiskření, do okamžiku, kdy píst dosáhne horní úvrati.

Pokud je úhel předstihu zážehu větší než optimální, je zážeh brzy. Tlak ve spalovací komoře dosáhne svého maxima dříve, než píst dosáhne horní úvrati a působí na píst opačně. Předběžné zapálení může způsobit detonaci. Pokud je časování zapalování menší než optimální, zapalování je pozdní, v takovém případě se motor přehřívá.

Fáze počátečního spalování je ovlivněna energií a dobou trvání výboje jiskry v zapalovací svíčce. V moderních systémech dosahuje energie výboje 50 MJ a jeho trvání je 1–2,5 ms.

U dieselových motorů jsou v sacím potrubí instalovány elektrické hořákové ohřívače vzduchu, což v kombinaci s nízkoviskózním motorovým olejem umožňuje snížit minimální startovací teplotu studeného naftového motoru o 10-15°C. U elektrických ohřívačů hořáků prochází elektrickou cívkou malý proud, protože slouží pouze k ohřevu, odpařování a zapalování paliva. Vzduch v sacím potrubí se ohřívá spalným teplem směsi paliva a vzduchu.

Zařízení elektrického hořáku dieselových motorů, modely vozidel ZIL 133GYa, 133VYa se skládá z kolíkových zástrček dvou hořáků, elektromagnetického palivového ventilu, přídavného odporu s tepelným relé, tlačítkového spínače, relé zařízení elektrického hořáku, relé pro odpojení vinutí buzení generátoru, kontrolky a palivového vedení.

Dávkování paliva, odpařování, míšení se vzduchem, zapalování a spalování probíhá v zapalovací svíčce hořáku. Palivo přiváděné do zapalovací svíčky je čištěno filtrem, dávkováno proudem a prochází prstencovou dutinou mezi prstencovou vložkou a topným tělesem. Velká vypařovací síť ve spodní části hořákové zátky má velkou plochu a usnadňuje odpařování paliva. Síťovina je obklopena ochrannou clonou s otvory pro průchod vzduchu. Clona zabraňuje zhasnutí plamene, když se po nastartování motoru zvýší rychlost proudění vzduchu v sacím potrubí.

Elektromagnetický palivový ventil otevírá přívod paliva k zapalovacím svíčkám, když je cívka připojena k baterii. Při vypnutí se elektromagnetický ventil působením pružiny uzavře. Palivo je přiváděno do elektromagnetického ventilu z naftového palivového systému.

Tepelné relé má kontakty a bimetalovou desku umístěnou uvnitř cívky přídavného odporu. Při zahřívání vlivem tepla generovaného přídavným rezistorem se bimetalová deska deformuje a sepne kontakty relé. Přídavný odpor snižuje proud při předehřívání kolíku zapalovací svíčky a zkratuje při zapnutí startéru.

Technické vlastnosti baterkových svíček

11.3740 (Kamaz, Ural, Volvo) 111.3740 (BelAZ, MAZ, KrAZ)

Jmenovité napětí, V

Spotřeba proudu, A

Teplota ohřevu při jmenovitém proudu, C

Kapacita paliva, cm3/min

Proces spalování pracovní směsi ve válcích motoru je velmi rychlý a složitý: nejprve se uvolní chemická energie obsažená v palivu a teprve poté se během procesu spalování tepelná energie přemění na energii mechanickou. Samotný proces spalování je negativně ovlivněn mnoha faktory: neuspokojivou kvalitou pracovní směsi (což znamená nedodržení optimální hodnoty složení pracovní směsi, neúplným odpařováním paliva během procesu tvorby směsi atd.), slabým jiskřením na zapalovacích svíčkách, sníženou kompresí ve válcích motoru atd. Důsledky těchto negativních jevů byly podrobně popsány v předchozích částech.

Uvažujme vliv nejdůležitějšího parametru zapalovacího systému – počátečního úhlu předstihu zapalování – na proces spalování pracovní směsi. Nulová značka tohoto úhlu se nachází několik stupňů podél úhlu natočení klikového hřídele před horní úvratí (u různých modelů motorů od 15 do 20°, což odpovídá vzdálenosti od pístu k horní úvrati rovné S). Během provozu se pak nastaví optimální úhel předstihu zapalování (při změnách okolní teploty, druhu paliva atd.). Například při nízkých teplotách se úhel předstihu zapalování zvětší o 2–4° (ve směru předstihu zapalování). Nesmíme zapomínat, že odstředivý regulátor mění úhel předstihu zapalování v rozmezí 15–20° a podtlakový regulátor při změně provozního režimu v rozmezí 10–15°. Obr. 4.43 znázorňuje diagram procesu spalování pracovní směsi s nastaveným optimálním úhlem předstihu zapalování, tj. v okamžiku, kdy píst dosáhne horní úvrati, končí tzv. doba zpoždění zapalování po přeskoku jiskry a začíná „řetězová reakce“ prudkého zvýšení tlaku během spalování.

Obr. 4.44 znázorňuje diagram spalování pracovní směsi s příliš brzkým zapálením (vzdálenost Sp je příliš velká). V tomto případě proces spalování začíná, když komprese ve válci ještě nedosáhla své maximální hodnoty. Přestože proces spalování pracovní směsi a nárůst tlaku jsou pomalé, v době, kdy se píst přiblíží k horní úvrati, narazí na značný odpor rostoucího tlaku spálených plynů. Normální proces spalování pracovní směsi je narušen, objevují se silné klepání detonační povahy, motor se přehřívá, jeho výkon prudce klesá a spotřeba paliva se zvyšuje.

Obr. 4.45 znázorňuje diagram procesu spalování pracovní směsi s příliš pozdním zapálením (tj. segment Sn, charakterizující polohu pístu vzhledem k horní úvrati, je výrazně menší než optimální).

Aktivní proces spalování začíná, když se píst již začal pohybovat dolů, komprese se prudce sníží, výkon motoru klesá, proces spalování je pomalý, dochází k neúplnému spalování paliva, což znamená zvýšení obsahu CO a CH ve výfukových plynech, nadměrnou spotřebu paliva, vymývání maziva z povrchu válce nespáleným palivem a zvýšené opotřebení skupiny válec-píst, ředění oleje v olejové vaně, výrazné přehřátí motoru atd. Proces spalování je tak pomalý, že během dalšího zdvihu provozu, když se otevřou sací ventily, může plamen z hořící směsi vstoupit do sacího potrubí se všemi z toho vyplývajícími důsledky.

Základy teorie detonace

Detonační spalování pracovní směsi, která má explozivní charakter, narušuje dynamiku provozu motoru, vede k rychlému opotřebení součástí a havarijním poruchám. Pro snazší pochopení příčin detonace a povahy tohoto jevu zvažme proces spalování na příkladu motoru starého typu s okrajovými oblastmi výrazně odstraněnými od zapalovací svíčky (obr. 4.46).

Při přeskoku jiskry se pracovní směs zapálí a vytvoří hlavní čelo plamene, které se rychle přesouvá do okrajových oblastí spalovací komory, kde se přirozeně zvyšuje teplota a tlak. V důsledku toho se při použití benzinu s nízkým oktanovým číslem, který není určen pro daný model motoru, pracovní směs spontánně vznítí, vytvoří se nové čelo plamene, které se pohybuje směrem k hlavnímu. Když se během procesu spalování setkají různé čely plamene, dochází k explozivnímu detonačnímu spalování zbývající pracovní směsi. Z toho vyplývá, že oktanové číslo benzinu ve skutečnosti charakterizuje jeho odolnost vůči samovznícení. V boji proti tomuto jevu konstruktéři motorů dělají vše pro to, aby zkrátili dobu procesu spalování a možnost tvorby dalších čel plamene – používají optimální tvary spalovacích komor, vysokootáčkové motory, nesnaží se zvětšovat průměr válců (Dnež. – obr. 4.47). Pokud dojde k detonaci, měli byste se ji pokusit eliminovat zmenšením úhlu předstihu zapalování. Velmi podobné detonaci je podle vnějších známek provozu motoru žhavící zapálení pracovní směsi, ale v tomto případě vznikají další fronty plamene z přehřátých prvků spalovacích komor, doutnajících usazenin uhlíku atd. Jasným znakem tohoto negativního jevu je pokračující otáčení hlavy válců motoru (obvykle v „křečovitém“ trhnutí) po vypnutí zapalování – je nutné naléhavě zařadit jakýkoli rychlostní stupeň a prudce uvolnit pedál spojky.