Motor se již točí. Píst se dostává při výfukovém zdvihu k horní úvrati a vytláčí zplodiny spalování přes výfukový ventil do výfukového potrubí. Asi 10 - 15° před horní úvratí se začíná otevírat sací ventil a část zplodin se dostává vlivem většího tlaku zplodin do sacího potrubí. Po překročení HÚ se začíná dovírat výfukový ventil a píst pokračuje v pohybu od HÚ do DÚ. Sací ventil se začíná otevírat čím dál tím více, vytlačování se plynule mění v sání, někde okolo 10° za HÚ se výfukový ventil zavře úplně a teď již probíhá fáze sání plně. Píst zrychluje svůj pohyb směrem k DÚ a zároveň pokračuje otvírání ventilu, přes který proudí do válce směs připravená karburátorem. (Nezapomeňte, že se nasají i zplodiny vniklé do sacího kanálu při otevření sacího ventilu!) Otevírání ventilu se začne někde v okolí poloviny dráhy pístu zpomalovat, až se zastaví a začne se zase zavírat. V tuto dobu i píst začíná zpomalovat s blížící se DÚ. Přes zavírající se ventil stále proudí setrvačností do válce směs a to i přesto, že píst stojí v DÚ a začíná se pohybovat směrem k HÚ. Pohybující se píst zmenšuje objem válce, ale vzhledem k setrvačnosti sloupce směsi v potrubí stále proudí směs do válce, i když výrazně méně díky zavírajícímu se sacímu ventilu. Někde okolo 40° za DÚ se ventil uzavře úplně a nastává kompresní zdvih. Píst při pohybu k HÚ stláčí nasátou směs, její teplota roste a zvětšuje se tedy tlak více, než by odpovídalo stupni stlačení. V této fázi se (v ideálním případě, nemusí to být vždy pravda) všechno palivo rozprášené ve vzduchu teplem odpaří a stává se plynným, dochází vlivem víření k promíchání směsi (v ideálním případě homogenizaci). Někde okolo 25 – 28° (platí asi při 3 000 ot/min) před HÚ dochází k zapálení směsi jiskrou na elektrodách zapalovací svíčky. Od tohoto okamžiku začíná prohořívat zhruba v kulových plochách objem směsi, spalováním se zvyšuje teplota a narůstá tlak ve válci, který až do dosažení HÚ působí proti pohybu pístu. Maximálního tlaku (asi 4,0 – 4,5 MPa) by se teoreticky mělo dosáhnout v HÚ, ale podle měření je nejvhodnější maximum tlaků 10 – 15° za HÚ. (Jde totiž o poměr tlaků před HÚ a za HÚ, pokud by byla směs zapálena dříve, tlak na píst před HÚ by narůstal do značné výše a působil proti pohybu pístu více, než je nezbytně nutné pro tento druh uspořádání motoru. K tomu hrozí nebezpečí detonačního hoření z nadměrného nárůstu tlaků. Na to, abychom dosáhli co největšího zisku výkonu, je zapotřebí mít co největší poměr tlaků ve prospěch „za HÚ“.) Píst se dále pohybuje od HÚ k DÚ, směs dále prohořívá, tlaky by se měly dále zvyšovat, ale protože se zvětšuje spalovací prostor, nárůst tlaku záhy přechází v pokles. (Paradoxně teplota spalování dosahuje vrcholu opožděně za tlakovým vrcholem, v nejvyšším bodě dosahuje asi 2 – 2 500° C a nijak moc neklesá až do otevření výfukového ventilu.) Všechno palivo shoří za dalších asi 40 – 45° otočení klikového hřídele a dále na píst působí jen tlak zplodin. Zhruba 40 - 45° před DÚ se začne otvírat výfukový ventil a zplodiny o teplotě asi 900 – 1 000° C začínají vlivem tlaku asi 0,5 MPa unikat do výfukového potrubí. Bod otevření výfukového ventilu se volí tak, aby se dosáhlo takového poklesu tlaku ve válci, kdy na odstranění zbytků spalování bude zapotřebí co nejmenšího výkonu. (Tento okamžik ale nesmí nastat příliš brzy, jinak dojde ke ztrátě užitečného tlaku. Je zapotřebí si uvědomit, že i když je ventil otevřen a zplodiny unikají ven z válce, je v něm ještě pořád nějaký tlak, který působí na píst. Také rychlost pohybu pístu se mění zhruba sinusově a okolo úvratí je malá a tak na únik zplodin vlastním přetlakem je relativně dost času.) Píst dosáhl DÚ a začíná se pohybovat k HÚ, výfukový ventil se dále otvírá a někde okolo 50 – 70° za DÚ dosáhne maxima a začne se zavírat. Mezitím píst vytláčí zbytky zplodin z válce a – dále můžete číst od začátku tohoto odstavce. Toto vše probíhá za zhruba konstantních rychlostí hoření a ostatních průběhů tlaků atd. Vše je optimálně sladěno a proto máme maximální točivý moment a minimální měrnou spotřebu paliva.
Proč takový popis – protože se zde jasně ukazuje nedokonalost nynější konstrukce spalovacích motorů. Výše uvedené totiž platí pro určité otáčky a plně otevřenou škrtící klapku karburátoru, nebo-li plný výkon v těchto otáčkách. Pokud se nad tím důkladně zamyslíte, zjistíte, že jakmile se změní otáčky nebo otevření klapky karburátoru, tak spousta toho, co jsem popsal, najednou není pravda. Seškrcením přívodu směsi se omezí setrvačnost sloupce směsi a pro nasátí do válce je zapotřebí více práce odebrané z kladné práce motoru (zvýšení hydraulických ztrát má za následek významný pokles výkonu a značné zvýšení měrné spotřeby paliva), dále se sníží kompresní poměr, protože do válce se dostane méně směsi, která je ale stlačena do konstantního objemu, platném pro plné naplnění válce směsí, takže ještě pokles účinnosti. Sací ventil se zavírá příliš pozdě a část nasáté směsi se vytlačí zpět do sacího potrubí. Výfukový ventil se otevírá pro tento režim příliš brzy a dojde tedy ke ztrátě užitečného tlaku. Přeloženo do srozumitelného jazyka, pro optimální funkci je zapotřebí měnit úhel otevření a zdvih ventilů, kompresní poměr, případně délku sacího a výfukového potrubí. Při přechodu do jiného režimu se náhle zvýší měrná spotřeba z nějakých 280 g/kWh na 500 – 800 g/kWh podle míry otevření škrtící klapky, takže přesto, že odebíráme z motoru jen poloviční výkon, spotřeba paliva nijak zvlášť neklesá, spíše naopak. Toto uvádím pro „sportovní řidiče“, kteří drží neustále motor ve vyšších otáčkách bez ohledu na potřebu odebíraného výkonu (na trojku třeba 80 km/h, i když to už vezme pětka). Největší účinnosti a tedy nejmenší spotřeby se dosáhneme, pokud budeme udržovat motor v optimálních otáčkách a pokud možno s plně sešlápnutým akcelerátorem (vyřadit obohacovací systém karburátoru pro plný výkon, jinak si moc nepomůžeme). V běžném provozu téměř nerealizovatelné, lze se tomu přiblížit způsobem jízdy známou z Ekonomy Rallye – rozjet na určitou rychlost odvislou od optimálních otáček motoru, vyřadit, nechat jet na neutrál, při poklesu pod určitou hranici opět zařadit, akcelerovat, dosáhnout určité rychlosti, vyřadit atd.
Cerpane odtial
http://skoda.panda.cz/clanek.php3?id=387
.
