Functionarea motoarelor cu aprindere prin scanteie electrica in patru timpi
Cu aceste motoare sunt echipate in general automobilele.
Ele se mai folosesc si pe unele tractoare de putere mare, ca motoare de pornire.
La motoarele cu aprindere prin scanteie cei patru timpi de lucru corespunzatori celor patru curse ale pistonului, se realizeaza in felul urmator:
Timpul I - admisia amestecului carburantului in cilindrul motorului, are drept scop umplerea cilindrului cu amestec carburant si se efectueaza prin deplasarea pistonului de la punctul mort interior la punctul exterior. Pe tot acest parcurs, orificiul de admisie este deschis de supapa respectiva, iar cel de evacuare se inchide la scurt timp dupa ce pistonul incepe sa se deplaseze. Prin deplasarea pistonului, in cilindru se creeaza o depresiune datorita careia, aerul atmosferic este absorbit prin camera de amestec a carburatorului. Aici intalneste benzina care ajunge printr-un tub, o vaporizeaza si se formeaza amestecul carburant. Acesta trece prin canalizatii si intra in cilindru prin orificiul de admisie. In momentul in care pistonul a ajuns la punctul mort exterior, amestecul carburant ocupa tot volumul cilindrului - volumul de admisie.
Ca urmare a depresiunii create in cilindru, pe tot parcursul admisiei presiunea amestecului carburant este ceva mai mica decat presiunea atmosferica, adica 0,75-0,95 daN/cm2, iar temperatura creste la circa 373°K. Temperatura amestecului creste datorita gazelor arse neevacuate si a pieselor incalzite ale motorului (cilindrul, chiulasa, supapele, pistonul etc.) cu care vine in contact.
Puterea pe care o dezvolta motorul depinde in mare masura de cantitatea de amestec carburant admisa in cilindrii lui. Cu cat aceasta cantitate este mai mare, cu atat puterea motorului creste. In acest scop, orificiul de admisie se deschide inainte ca pistonul sa ajunga la punctul mort interior (avans la deschiderea supapei de admisie) si se inchide in cursa urmatoare, dupa ce pistonul a trecut de punctul mort exterior (intarziere la inchiderea supapei de admisie). In aceasta situatie admisia amestecului carburant continua in virtutea inertiei si dupa ce pistonul se deplaseaza de la punctul mort exterior spre punctul mort interior, asigurandu-se o umplere mai buna a cilindrului cu amestec carburant.
Timpul II - comprimarea amestecului carburant, este procesul de lucru prin care presiunea amestecului carburant aspirat in timpul admisiei creste.
Procesul comprimarii se realizeaza atunci cand pistonul se deplaseaza de la punctul mort exterior la punctul mort interior. Dupa un timp scurt de la inceputul deplasarii spre punctul mort interior, se inchide supapa de admisie. In acest moment se sfarseste admisia si ambele supape sunt inchise. Amestecul carburant este comprimat, progresiv pana cand pistonul ajunge la punctul mort interior, ocupand numai volumul camerei de compresie.
Ca urmare, presiunea amestecului carburant se ridica la 5-10 daN/cm2, iar temperatura ajunge la 500-600°K.
Cu putin inainte ca pistonul sa ajunga la un punct mort interior o scanteie electrica data de bujie, aprinde amestecul si astfel are loc arderea rapida, sub forma de explozie.
Dupa ardere rezulta gaze cu o presiune de 25-40 daN/cm2 si temperatura de 2273-2573°K.
Timpul iii - detenta sau destinderea gazelor este procesul prin care gazele care au rezultat in urma arderii isi maresc volumul si astfel deplaseaza pistonul de la punctul mort interior la punctul mort exterior. Pe tot acest parcurs, ambele supape inchid orificiile respective, iar gazele de ardere, prin destinderea lor, dau nastere la o forta care actioneaza asupra pistonului si prin biela se transmite la arborele motor.
Acesta este timpul motric, cursa motrica sau utila, care produce lucru mecanic necesar functionarii motorului si folosirii lui in diferite scopuri.
La sfarsitul detentei presiunea gazelor scade, ajungand la 2-4 daN/cm2, iar temperatura este de 1073-1273°K.
Cu putin inainte ca pistonul sa ajunga la punctul mort exterior se deschide supapa de evacuare si incepe evacuarea care are loc pana la sfarsitul cursei si in continuare, dupa cum rezulta mai jos.
Timpul IV - evacuarea gazelor de ardere, este procesul care are loc in timp ce pistonul se deplaseaza de la punctul mort exterior la punctul mort interior. Orificiul de evacuare este deschis de supapa respectiva, iar cel de admisie este inchis, ceea ce permite iesirea gazelor din cilindru.
In timpul evacuarii, presiunea gazelor arse este de 1,1-1,25 daN/cm2, iar temperatura este de cca 873-1073°K.
Cu putin inainte ca pistonul sa ajunga la punctul mort interior, supapa de admisie se deschide si incepe admisia cu avans, pentru ciclul urmator.
Se impune o cat mai buna evacuare de gazele de ardere, pentru ca ramanerea lor in cilindru reprezinta reducerea incarcaturi proaspete, adica a cantitatii de amestec carburant. De aceea, supapa de evacuare trebuie sa se deschida cu avans, spre sfarsitul detentei (avans la deschiderea supapei de evacuare) si se inchide cu intarziere dupa ce pistonul a trecut de punctul mort interior (intarziere la inchiderea supapei de evacuare).
Trebuie mentionat ca, la sfarsitul evacuarii si inceputul admisiei, ambele orificii sunt deschise de supapele respective. Este fenomenul de incalecare a supapelor. Acest fenomen este nedorit, pentru ca amestecul carburant admis antreneaza si retine in cilindru gaze arse, care ocupa locul celor proaspete si este inevitabil, pentru ca supapele trebuie sa se deschida pe o perioada mai lunga. Deschiderea supapelor pe durate mai lungi asigura o golire buna a cilindrilor de gaze arse si umplerea corespunzatoare cu amestec proaspat, ceea ce asigura marirea puterii motorului.
Din cei patru timpi ai motorului numai unul este motric - detenta sau destinderea - pentru ca produce energia mecanica si trei sunt rezistenti - admisia, comprimarea si evacuarea - deoarece consuma energie mecanica.
