Capitolul III - Funcționarea motorului cu aprindere prin scânteie sau prin comprimare

Funcționarea motorului cu aprindere prin scânteie (MAS)

Este un motor ce folosește drept combustibil un amestec de vapori de aer și vapori de benzină. Acest amestec este aspirat prin supapa de admisie într-un cilindru cu piston prevăzut cu segmenți. Arderea combustibilului are loc cu ajutorul unei bujii care produce scânteie, gazele produse împing pistonul efectuându-se astfel lucrul mecanic.

Cei patru timpi de funcționare al motorului  cu aprindere prin scânteie:

Timpul 1: admisia - în timpul admisiunii pistonul se deplasează de la PMI (punct mort interior), cilindrul se umple cu amestec carburant.
Atunci când deplasarea pistonului începe, supapa de admisie se deschide pentru a permite umplerea cilindrului cu amestec carburant. Umplerea cilindrului se face până când pistonul ajunge la PME (punct mort exterior) iar supapa de admisie se închide.

Timpul 2: compresia - pistonul se deplasează de la PME la PMI. Supapele de admisie cât și cele de evacuare sunt închise iar pistonul se deplasează în sus, până în poziția PMI. Amestecul este comprimat puternic și se aprinde atunci când bujia va produce o scânteie electrică. Datorită vitezei mari cu care are loc compresiunea, procesul are loc fără schimb de căldură cu exteriorul, fiind o comprimare adiabatică.
La sfârșitul compresiunii, presiunea din interiorul cilindrului ajunge la 7-8 daN/cm2.

Timpul 3: aprinderea și detența - supapele de evacuare cât și cele de admisie sunt închise.
Pistonul se află în poziția PMI iar amestecul carburantului este puternic comprimat și se aprinde cu ajutorul bujiei care produce o scânteie electrică. În urma exploziei crește presiunea care are loc practic la nivel constant. Amestecul arde progresiv în toată masa lui iar gazele rezultate în urma arderii împing pistonul în poziția PME, astfel efectuându-se lucrul mecanic.

Timpul 4: evacuarea - în momentul când pistonul ajunge în poziția PME supapa de evacuare se deschide iar gazele arse sunt evacuate în atmosferă până când presiunea din cilindru ajunge să fie egală cu cea atmosferică. Arborele cotit (prin volant care acumulează energie cinetică) împinge pistonul din poziția PME în cea de PMI, evacuează gazele arse iar la PMI se închide supapa.
Volumul gazelor se micșorează pe măsură ce pistonul se deplasează la PMI și ciclul se reia.

PME - punctul mort exterior: reprezintă poziția de maximă distanță față de chiulasa a pistonului unui motor cu ardere internă, poziție considerată spre exteriorul motorului (este punctul cel mai de jos unde ajunge pistonul). În limbajul tehnic mai vechi, se numea PMI (punct mort inferior), denumire considerată improprie în cazul motoarelor cu cilindrii dispuși orizontal și ca atare, a fost reformulată.

PMI - punctul mort interior: reprezintă poziția de minimă distanță față de chiulasa a pistonului unui motor cu ardere interna, poziție considerată spre interiorul motorului (este punctul cel mai de sus unde ajunge pistonul). În limbajul tehnic mai vechi, se numea PMS (punct mort superior), denumire considerată improprie în cazul motoarelor cu cilindrii dispuși orizontal și ca atare, a fost reformulată.

Camera de ardere – este locul unde are loc reacția chimică de ardere a combustibilului.

Cilindreea unitară – reprezintă volumul generat de piston în mișcarea sa între punctul mort inferior și punctul mort superior.

Capacitatea cilindrică – se obține înmulțind numărul de pistoane ale motorului cu cilindreea unitară.

Turația motorului – reprezintă numărul de rotații efectuate de arborele cotit într-un minut.

Ciclul de funcționare al unui motor – Totalitatea stărilor succesive prin care trece amestecul carburant într-o transformare, începând dintr-o stare inițială până când revine la starea inițială, se numește ciclu motor.

Funcționarea motorului cu aprindere prin comprimare (MAC)

Motorul cu aprindere prin comprimare este un motor cu ardere internă în patru timpi cu aprindere prin compresie ce folosește motorina drept combustibil.

Locul bujiei este luat de o pompă de injecție care pulverizează combustibil în cilindrul motorului la presiune ridicată.

Cei patru timpi de funcționare al motorului cu aprindere prin compresie:

Timpul 1: admisia - supapele de admisie sunt deschise, pistonul se deplasează din poziția PMI (punct mort interior) în poziția PME (punct mort exterior), iar în cilindru se aspiră aerul la presiunea atmosferică. Supapele de evacuare sunt închise.
Procesul este unul izobar, având loc la o presiune continuă.

Timpul 2: compresia - supapele de admisie cât și cele de evacuare sunt închise. Pistonul se deplasează din poziția PME în poziția PMI iar aerul este puternic comprimat. Acest proces este unul adiabatic totul petrecându-se foarte rapid fără schimb de căldură.

Timpul 3: aprinderea și detența - supapele de admisie cât și cele de evacuare sunt închise. Pistonul se află în poziția PMI. Pompa de injecție pulverizează picături foarte fine de motorină în cilindru. Temperatura din cilindru este mai mare decât temperatura de aprindere a combustibilului și acesta se aprinde și va arde la temperatură constantă. Gazele rezultate în urma arderii se vor dilata adiabatic, pistonul se va deplasa în poziția PME, efectuându-se astfel lucrul mecanic.

Timpul 4: evacuarea - supapele de admisie sunt închise, iar cele de evacuare sunt deschise. Presiunea în cilindru scade brusc până ajunge la valoarea presiunii atmosferice, procesul având loc la volum constant, deci izocor. Căldura este cedată în exterior. Pistonul se deplasează din poziția PME în poziția PMI, evacuând gazele de ardere. Când pistonul ajunge la capătul cursei, se închid supapele de evacuare și cele de admisie. Ciclul se reia.

Avantajele MAC față de MAS:

• pericolul de aprindere al motorinei este mult mai mic;
• consumul de combustibil este mult mai mic.

Dezavantajele MAC față de MAS:

• motorul este mult mai scump și are o greutate mult mai mare;
• raportul de comprimare este mult mai ridicat;
• demarorul și bateria de acumulatoare sunt mult mai puternice;
• zgomotul produs este unul ridicat.