Porozumění tomu, co se děje uvnitř spalovací komory a co vychází z výfukového ventilu, je zásadní pro řešení emisí nebo jízdních vlastností problémy. A diagnostika vynechávání zapalování a problémů s emisemi je u moderních motorů stále obtížnější. Musíte pochopit, co se stalo a co se stane v okamžiku, kdy zapalovací svíčka zapálí palivo. Musíte také vědět, co si inženýři mysleli, když se snažili vytvořit dokonalé spalování.
Spalovací motor nikdy nebude dokonalý, ale už se velmi blížíme. Za posledních 25 let pokročily motory nejen z hlediska emisí, ale i výkonu. Motory vyrobené před méně než deseti lety by byly zničeny chudším spalováním, které dnes vidíme. To bylo umožněno přesunutím portu vstřikovače paliva do válce a zdokonalením procesu spalování.
Některé atmosférické motory pro rok 2016 budou mít kompresní poměr 12:1. V roce 1964 měl 426 Chrysler HEMI pouze kompresní poměr 10,25:1. Konstruktér motoru ze 60. let mohl postavit HEMI s motorem s kompresním poměrem 12:1, ale vyžadovalo by to „závodní plyn“ a vždy existovala možnost, že porucha karburátoru, ventilového rozvodu nebo zapalovacího systému by mohla zničit motor během okamžiku. pokud by běžel příliš chudý a měl problém s detonací. V moderním motoru lze dosáhnout poměru 12:1 s čerpadlem plynu a litými písty, to vše při velmi nízkých emisích a se zárukou na emise 80 000 mil.
Co se změnilo? Inženýři vědí o tom, co se děje uvnitř spalovací komory, více než kdy předtím díky vysokorychlostním kamerám a počítačovým modelům. Také výpočetní rychlost mikroprocesorů je mnohem rychlejší než před 15 lety. Modul může provádět změny jiskry a paliva rychleji, přičemž zpracovává více senzorových vstupů než kdykoli předtím. To umožnilo téměř dokonalé spalování.
Dokonalé vozidlo s vnitřním spalováním by bylo schopno vložit do spalovací komory přesné množství paliva a vzduchu. Jiskrové jádro by dosáhlo svého vrcholu, když byla směs řádně promíchána a píst byl ve správné poloze. Čelo plamene by se šířilo rovnoměrně a nemuselo by bojovat s turbulencemi.
Pokud by došlo k dokonalému spalování, nezískali byste nic víc než vodu a oxid uhličitý jako vedlejší produkt. Nebylo by tam žádné nespálené palivo ani kyslík. Docházelo by k němu také při správné teplotě, takže by se oxidy („hyperaktivní“ kyslík aktivovaný vyššími teplotami) neslučovaly s dusíkem a uhlíkem za vzniku oxidů dusíku (NOx) a oxidu uhelnatého (CO). Toto dokonalé auto by nepotřebovalo žádné zařízení pro kontrolu emisí.
Protože tam ještě nejsme, máme systémy recirkulace výfukových plynů (EGR), sekundární vstřikování vzduchu a katalyzátory.
Teoreticky se zapalovací svíčky za 100 let nezměnily. V praxi jsou jednou z nejvíce vyvinutých součástí v motoru. U dnešních moderních motorů je oblast, kde se vytváří jiskra, mnohem menší a jemnější část elektrody, zatímco mezery mezi zástrčkami jsou v podstatě stejné.
Největší změnou je však umístění a průměr moderní zapalovací svíčky, protože motory jsou zmenšeny, ale mají dvojnásobnou složitost než před 25 lety.
Všichni si stěžují na zapalovací svíčky ve Fordu 5.4 Triton V8, protože je obtížné je odstranit, ale jen velmi málo lidí se ptá, proč tam byly vůbec. Zapalovací svíčky na Tritonu jsou dlouhé a úzké, takže elektrody jsou perfektně umístěny v blízkosti výfukových a sacích ventilů a jsou umístěny tak, aby nepřekážely vačkovým hřídelům, ventilům a sacím kanálům. Ford použil 12mm zástrčku s náprskem obsahujícím pásek elektrody. Umístění bylo určeno pomocí počítačového modelování, aby se zajistilo, že se čelo plamene rovnoměrně rozšíří po spalovací komoře a spálí veškeré palivo. To znamená, že katalytický konvertor se nemusí vypořádat s nespálenými uhlovodíky.
Systémy EGR přivádějí do spalovací komory malé množství inertního plynu pro řízení teplot. Protože výfukové plyny obvykle nehoří, snižuje se tím teplota spalování a emise NOx z motoru.
Když se věci ve spalovací komoře zahřejí na teplotu kolem 1 300 ° C nebo 2 500 ° F, začnou se kyslík a dusík slučovat a vytvářet NOx a CO.
Přivedením výfukových plynů do spalovací komory je směs vzduchu a paliva zředěna inertními výfukovými plyny. To zpomaluje spalovací proces a snižuje spalovací teploty na úroveň, kdy se NOx netvoří.
Novější vozidla s proměnným časováním ventilů na výfukových i sacích vačkových hřídelích mohou upravit časování tak, aby se malé množství výfukových plynů nasávalo zpět do komory během sacího zdvihu přes výfukové ventily. To se provádí ovládáním časování a zdvihu vačkového hřídele. V průběhu let byla vozidla schopna posouvat a zpomalovat vačkové hřídele rychleji a akční členy mají větší stupeň rotace.
Problémem dokonalého spalování je, že k němu musí docházet v širokém rozsahu teplot motoru a vzduchu. Moderní motor má stále potíže se startováním a kontrolou emisí při studených startech.
Systémy sekundárního vstřikování vzduchu pumpují venkovní vzduch do proudu výfukových plynů, takže lze spálit nespálené palivo. Dřívější systémy měly vzduchové čerpadlo poháněné řemenem. Novější systémy s nasáváním využívají podtlak vytvořený výfukovým pulzem k nasávání vzduchu do potrubí. Nejnovější systémy využívají k čerpání vzduchu elektromotor. Tyto systémy jsou rozhodující pro životnost katalyzátoru.
Za ideálních podmínek může třícestný katalyzátor snížit někde mezi 50 % a 95 % emisí NOx a 99,9 % nespáleného paliva. Je to poslední zastávka pro znečišťující látky, a pokud dojde ke kompromitaci emisního systému předřazených senzorů, může to kompenzovat pouze předtím, než se emise z výfuku zvýší.
Chcete-li správně diagnostikovat vozidlo s vysokými emisemi, musíte někdy přemýšlet jako inženýr. Moderní motory jsou schopny pracovat na drsné hraně mezi detonací a maximální spotřebou paliva, protože jsou schopny vnímat, ovládat a přizpůsobovat se.
Snímací část znamená, že na vozidle je více senzorů, jako jsou senzory kyslíku před a za. Tyto snímače jsou citlivější a mohou zobrazit mnohem větší rozlišení. Moduly zpracovávající informace jsou také schopny tyto informace rychle použít k mapování korekcí paliva, křivek zážehu a časování ventilů.
Řízení spalování se stalo snazším díky variabilnímu časování ventilů, elektronickému zapalování a přímému vstřikování. Tyto technologie zajišťují, aby se ve spalovací komoře nacházela správná směs vzduchu a paliva a aby se zapálila v optimálním čase pro dosažení nejúčinnějšího a nejvýkonnějšího spalování.
Moderní motory se také dokážou lépe přizpůsobit podmínkám, jako jsou změny kvality paliva, okolní teploty a požadavkům řidiče, a to díky snímání a řízení spalování téměř v reálném čase.
