Předstih je u motoru naprosto klíčová věc. Má vliv na výkon i efektivitu a řídí se hned několika různými faktory a proměnnými. Jak to ve skutečnosti funguje?
Předstih motoru: Proč motor potřebuje zapálit směs ještě před horní úvratí?
Články na téma předstih zážehu:
- Předstih zážehu: Na co má vliv a proč se neustále mění? (1. díl) - právě čtete
- Předstih zážehu: Na co má vliv a proč se neustále mění? (2. díl)
U benzínového motoru to může vypadat jednoduše: svíčka nám hodí jiskru, směs se zapálí a píst letí dolů poháněn tlakem rozpínajících se plynů. Ve skutečnosti ale spalování neprobíhá okamžitě. Zapálená směs potřebuje určitý čas, aby se plamen rozšířil celým prostorem válce a vytvořil tlak potřebný k zatlačení pístu.
A protože se kliková hřídel i písty pohybují vysokou rychlostí, musí jiskra směs zapálit ještě před tím, než píst dosáhne horní úvratě. Jinak by motor přicházel o výkon a pracoval neefektivně. Této časové rezervě se říká předstih. Je to vlastně poměrně přiléhavě nazváno, protože zapálit směs musíme opravdu s předstihem.
Proč se musí zapalovat před horní úvratí
Spalovací komora má nějaký objem, směs má svoje vlastnosti a šíření plamene má určitou rychlost. Při nízkých otáčkách se plamen stihne rozšířit relativně rychle, ale jakmile motor točí víc, času je méně. Pokud by svíčka jiskru dávala stále ve stejný okamžik, motor by ve vyšších otáčkách nestíhal spalovat a výkon by padal. Proto se předstih s rostoucími otáčkami zvyšuje — jiskra přeskočí dřív, aby spalování „doběhlo“ přesně ve chvíli, kdy píst míjí horní úvrať.
Hledá se ideální stav, kdy maximální tlak ve válci nastane krátce po dosažení horní úvrati. Tam má píst nejlepší mechanickou páku, respektive blíží se k ní, a motor tak dosáhne nejvyššího točivého momentu. Negativní by samozřejmě bylo, kdyby byl předstih příliš velký, to by tlak působil vysokou silou proti pístu ještě před horní úvratí. Co ovlivňuje optimální předstih? Není to jen otázka otáček. Musí reagovat na celou řadu podmínek:
- Zatížení motoru – při plném plynu je směs bohatší a hoří rychleji, při částečném plynu naopak pomaleji. Pozor, příliš bohatá směs naopak hoří pomaleji a zpravidla neshoří všechno palivo.
- Složení a kvalita paliva – vyšší oktanové číslo znamená vyšší odolnost proti detonačnímu spalování a motor může použít větší předstih.
- Teplota motoru a nasávaného vzduchu – horký vzduch a zahřátý motor podporují rychlejší hoření.
- Tlak v sání a přeplňování – u turbomotorů se předstih musí držet při zemi, protože zvýšený tlak zvyšuje riziko klepání.
Všechno se to musí potkávat v jediném optimálním bodě: dostatečný předstih pro výkon, ale ne tak velký, aby motor začal klepat.
Jak předstih řídí moderní ECU
Zatímco staré motory spoléhaly na odstředivou a podtlakovou regulaci v rozdělovači, dnešní motory mají práci mnohem přesnější. Řídicí jednotka pracuje s několika mapami předstihu, které se skládají dohromady podle aktuální situace. Sleduje otáčky, zatížení, teploty, tlak, palivo i klepání. Úpravy předstihu probíhají neustále, po celou dobu chodu motoru, a to klidně několikrát za sekundu.
Klíčovou roli hraje senzor klepání, který naslouchá vibracím motoru. Jakmile detekuje detonační spalování, řídicí jednotka okamžitě předstih stáhne. Když motor běží čistě, zkouší se k optimu zase postupně vracet. V ideálním případě (a současné motory tak pracují téměř všechny) tak motor pracuje těsně pod hranicí klepání, kde má nejlepší účinnost.
Zdroj info: SAE Technical Paper: „Ignition Timing Effects on the Efficiency of a Spark-Ignition Engine“, SAE Paper: „Knock Limited Spark Advance as a Function of Compression Ratio“, MIT – „Ignition Timing and Com.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
