IvanFilipovi Cestovnavozilamervik.ba/downloads/tehnika/prirucnici/prirucnik_cestovna_vozila_za_voditelje.pdf · Cestovna vozila predstavljaju skup veoma složenih mehatronikih sistema,

��

�

Ivan�Filipovi��

Cestovna�vozila�Priru�nik�za�voditelje�stanica�tehni�kih�pregleda�vozila�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

Sarajevo,�2012�

Ivan Filipovi�

CESTOVNA VOZILA priru�nik za voditelje stanica tehni�kih pregleda vozila

Sarajevo, 2012.

Ivan Filipovi�

CESTOVNA VOZILA priru�nik za voditelje stanica tehni�kih pregleda vozila

Recenzenti:

Prof. dr. Božidar Nikoli�, akademik DANU

Prof. dr. Dževad Bibi�

Prof. dr. Boran Pikula

Lektor: Meliha Kešmer

I

PREDGOVOR Cestovna vozila predstavljaju skup veoma složenih mehatroni�kih sistema, sposobnih da se kre�u samostalno (motorna vozila) ili uz pomo� nekog drugog vozila (priklju�na vozila). U želji da se zadrži konkurentnost, poboljša efikasnost i smanji negativni utjecaj na �ovjekovu okolinu, cestovna vozila prolaze kroz buran i intenzivan razvoj. Tako se danas kod savremenih cestovnih vozila elektronskim putem reguliraju svi zna�ajniji procesi koji se odvijaju u motorima sui, transmisiji, sistemu ko�enja i dr., do prijanjanja pneumatika na tlu (trakcija) u želji za poboljšanjem aktivne sigurnosti vozila. Stanje konvencionalnih izvora goriva za cestovna vozila i sve ve�i zahtjevi za o�uvanjem životne sredine u novije vrijeme usmjeravaju razvoj vozila ka primjeni tzv. alternativnih goriva, hibridnim pogonima vozila, do �isto elektri�nih pogona vozila. Ova slika vjerovatno je realna bliska budu�nost, na što �e se trebati postepeno navikavati kompletna automobilska industrija, sektor prometa i sistemi održavanja i kontrole cestovnih vozila. Priru�nik je koncipiran tako da upozna �itaoca sa svim važnim elementima i sistemima vozila, principima rada i njihovoj funkciji, kao i najinteresantnijim pravcima razvoja pojedinih sistema danas. Pored ovoga, u priru�niku su objašnjene i sve važne karakteristike cestovnih vozila (energetske, eksploatacione i ekološke karakteristike). Na kraju priru�nika dat je i osvrt na aktualnu zakonsku regulativu i standarde koji se primjenjuju kod cestovnih vozila u razli�itim regionima svijeta, sa naglaskom na EU. Materija u priru�niku izložena je kroz dvadeset poglavlja, sa literaturom, popisom naj�eš�e korištenih oznaka i spiskom pitanja na kraju. Prvo poglavlje predstavlja uvod sa osnovnim pojmovima, historijatom razvoja i podjelama cestovnih vozila. Motor sa unutarnjim izgaranjem objašnjen je u narednom poglavlju, gdje su date podjele motora, princip rada i osnovni dijelovi motora. U tre�em poglavlju objašnjene su najvažnije karakteristike motora Devet narednih poglavlja govore o obaveznoj opremi kod motora sui, gdje se na današnjem nivou najviše postiglo u razvoju (sistemi dobave zraka i goriva). Od trinaestog poglavlja, pa zaklju�no sa devetnaestim poglavljem objašnjeni su sistemi cestovnih vozila, sa posebnim naglaskom na sisteme transmisije, oslanjanja, upravljanja i ko�enja. U dvadesetom poglavlju dat je kratak osvrt na neustaljeno kretanje cestovnih vozila sa namjerom da �italac stekne sliku o pojavama koje se dešavaju u realnim uslovima vožnje

II

cestovnih vozila. Zbog kompleksnosti predmetne materije i namjene priru�nika, ovdje se nije ulazilo u detaljnije analize i objašnjenja ovih pojmova. Prema svom sadržaju i na�inu izlaganja materije, priru�nik je namijenjen studentma tehni�kih fakulteta koji se bave izu�avanjem cestovnih vozila, kao i inženjerima koji se bave održavanjem, remontom i ispitivanjem tehni�ke ispravnosti vozila. Ovom prilikom želim izraziti svoju zahvalnost recenzentima priru�nika prof. dr Božidaru Nikoli�u, dipl. ing. Mašinskog fakulteteta Podgorica, v. prof. dr Dževadu Bibi�u, dipl. ing. Mašinskog fakulteta Sarajevo i v. prof. dr Boranu Pikuli, dipl. ing. Mašinskog fakulteta Sarajevo, na vrlo korisnim savjetima i sugestijama. Tako�er se zahvaljujem saradnicima Jasminu Šehovi�u, dipl. ing., Almiru Blaževi�u, dipl. ing., Goranu Kepniku, dipl. ing., mr. Muradu Džeki, dipl. ing. i Tihomiru Sokolovi�u el. tehn., za pomo� oko tehni�ke obrade priru�nika. Sarajevo, 2012. Autor

III

SADRŽAJ 1. UVOD ........................................................................................... 1

1.1 Osnovni pojmovi ................................................................................... 1 1.2 Razvoj motornih vozila......................................................................... 1 1.3 Savremena motorna vozila ................................................................... 4 1.4 Klasifikacija motornih vozila ............................................................... 4 1.5 Osnovni sistemi cestovnog motornog vozila .................................... 8

2. MOTORI SA UNUTARNJIM IZGARANJEM ........................... 11 2.1 Kratki historijat motora sui .................................................................. 11 2.2 Definicija motora sui ............................................................................. 15 2.3 Prednosti i nedostaci motora sui ......................................................... 17 2.4 Podjela motora sui ................................................................................. 17 2.5 Glavni dijelovi motora sui .................................................................... 25

2.5.1 Pokretni dijelovi motora ........................................................ 27 2.5.2 Osnovni nepokretni dijelovi motora .................................... 37

2.6 Pomo�ni sistemi i ure�aji motora sui ................................................. 44 2.7 Opis rada �etvorotaktnog oto i dizel motora .................................... 46 2.8 Opis rada dvotaktnog oto i dizel motora ........................................... 50 3. POGONSKE KARAKTERISTIKE MOTORA SUI ..................... 55

3.1 Vrste karakteristika ................................................................................ 55 3.2 Brzinske karakteristike motora ............................................................ 58 3.3 Karakteristike optere�enja (stacionarne karakteristike) ................... 65 3.4 Kombinirane (univerzalne) karakteristike .......................................... 67 3.5 Ostale karakteristike motora ..................................................................... 68

3.5.1 Regulatorske karakteristike .................................................... 69 3.5.2 Regulacione (reglažne) karakteristike ................................... 70

4. STVARANJE SMJEŠE KOD OTO MOTORA ............................ 73

4.1 Potrebe oto motora u pogledu sastava smješe zrak-gorivo ............ 73 4.2 Podjela sistema za obrazovanje smješe zrak-gorivo kod

oto motora ............................................................................................... 78 4.3 Napajanje oto motora pomo�u karburatora (rasplinja�a) ............... 80

4.3.1 Elementarni (prosti) karburator ............................................ 80 4.3.2 Podjela karburatora ................................................................. 81

IV

4.3.3 Dodatni ure�aji na karburatoru ............................................ 84 4.3.3.1 Ure�aji za kompenzaciju ........................................................ 84 4.3.3.2 Ure�aji za oboga�enje smješe ............................................... 88 4.3.3.3 Ure�aji za ubrzavanje motora ............................................... 89 4.3.3.4 Ure�aji za startovanje motora na niskim temperaturama ..... 91 4.3.3.5 Ure�aji za prazan hod ............................................................ 92 4.3.3.6 Ostali ure�aji na karburatoru ................................................ 94 4.3.4 Dvogrli (dvokomorni) karburator ........................................ 95 4.3.5 Karburatori sa elektronskim upravljanjem .......................... 96 4.3.6 Ostala oprema instalacije sa napajanjem gorivom pomo�u karburatora .............................................. 98

4.4 Sistemi za ubrizgavanje lakog goriva .................................................. 99 4.4.1 Osnovni elementi sistema za ubrizgavanje lakog goriva ..... 104 4.4.2 Sistem senzora ......................................................................... 107

5. STVARANJE SMJEŠE KOD DIZEL MOTORA ........................ 109

5.1 Osnovni zahtjevi koje treba ispuniti instalacija za ubrizgavanje goriva ................................................................................ 109 5.2 Osnovni razlozi raspršivanja goriva .................................................... 110 5.3 Formiranje prostora izgaranja kod dizel motora .............................. 111

5.3.1 Ostvarenje smješe kod dizel motora sa jedinstvenim prostorom izgaranja ................................................................ 112 5.3.2 Ostvarenje smješe kod dizel motora sa podijeljenim prostorom izgaranja ................................................................ 115 5.3.3 Upore�enje razli�itih na�ina ostvarenja smješe kod dizel motora ............................................................................. 118

5.4 Instalacije (sistemi) za napajanje gorivom dizel motora .................. 119 5.4.1 Podjela instalacije .................................................................... 119 5.4.2 Pumpe visokog pritiska .......................................................... 125 5.4.2.1 Linijska (redna) pumpa visokog pritiska ............................. 125 5.4.2.2 Rotacione klipne distribucione pumpe ................................ 132 5.4.2.3 Pumpe visokog pritiska za sistem pumpa-brizga� ............. 134 5.4.3 Brizga�i ..................................................................................... 136 5.4.4 Ostali pribor instalacije za ubrizgavanje .............................. 142

5.5 Najvažnije karakteristike instalacije za dobavu goriva u dizel motorima ....................................................................................... 147

V

6. RAZVODNI MEHANIZAM MOTORA SUI ............................. 151 6.1 Podjela razvodnih mehanizama ........................................................... 151 6.2 Najvažnije karakteristike razvodnog mehanizma ............................. 155 6.3 Konstruktivne karakteristike ................................................................ 162

7. IZDUVNA I USISNA INSTALACIJA MOTORA SUI ............... 169

7.1 Osnovni zadaci usisno-izduvne instalacije ......................................... 169 7.2 Podjela instalacija ................................................................................... 170 7.3 Konstrukcija instalacija ......................................................................... 172 7.4 Dodatni ure�aji na usisno-izduvnoj instalaciji .................................. 175

7.4.1 Ure�aji za natpunjenje motora .............................................. 175 7.4.2 Ure�aji za smanjenje emisije toksi�nih gasova ................... 178 7.4.3 Ure�aji za smanjenje buke motora ....................................... 191

8. PRE�IŠ�AVANJE ULJA, GORIVA I ZRAKA ............................ 193

8.1 Podjela i konstrukcija pre�ista�a .......................................................... 193 9. URE�AJI ZA STARTOVANJE MOTORA ................................. 201

9.1 Osnovni zadaci i na�in startovanja motora ....................................... 201 9.2 Elektropokreta� ...................................................................................... 202 9.3 Startovanje motora sa sabijenim zrakom ........................................... 206

10. SISTEMI ZA PALJENJE SMJEŠE KOD MOTORA .................. 209

10.1 Uvod ........................................................................................................ 209 10.2 Uslovi zapaljenja gorive smješe u motoru i parametri instalacije za paljenje .............................................................................. 210 10.3 Podjela instalacija za paljenje ............................................................... 211 10.4 Instalacija za baterijsko induktivno paljenje sa mehani�kim

prekida�em .............................................................................................. 211 10.5 Instalacije za magnetno induktivno paljenje

sa mehani�kim prekida�em .................................................................. 213 10.6 Shema ostalih karakteristi�kih sistema prinudnog paljenja ............. 215 10.7 Ostala oprema kod sistema paljenja ......................................................... 216

11. INSTALACIJA ZA PODMAZIVANJE ........................................ 219

11.1 Podjela instalacija za podmazivanje .................................................... 221 11.2 Najvažniji sklopovi i elementi instalacije za podmazivanje ............. 223

VI

11.3 Ventilacija motorske ku�ice ................................................................. 226 11.4 Specifi�nosti podmazivanja motora sa zra�nim hla�enjem ............ 227

12. INSTALACIJA ZA HLA�ENJE ................................................. 229

12.1 Podjela instalacije ................................................................................... 230 12.2 Najvažniji sklopovi sistema za hla�enje ............................................. 235 12.3 Upore�enje sistema hla�enja te�noš�u i zrakom .............................. 238

13. SISTEMI PRENOSA SNAGE I TRANSFORMACIJA OBRTNOG MOMENTA (TRANSMISIJA) ............................... 239

13.1 Spojnica ................................................................................................... 240 13.1.1 Suhe frikcione spojnice .......................................................... 242 13.1.1.1 Karakteristike lamela .............................................................. 244

13.1.1.2 Osnovni parametri suhe lamelaste frikcione spojnice ......... 248 13.1.1.3 Mehanizam komandovanja suhim frikcionim

spojnicama ..................................................................................... 250 13.1.2 Mokre frikcione spojnice ....................................................... 251 13.1.3 Hidrodinami�ke spojnice ....................................................... 252 13.1.4 Elektromagnetne spojnice ..................................................... 255

13.2 Mjenja�i ................................................................................................... 256 13.2.1 Stepenasti mjenja�i .................................................................. 257 13.2.1.1 Stepenasti mjenja�i sa kliznim zup�anicima i nepokretnim osama vratila ................................................... 261 13.2.1.2 Stepenasti mjenja�i sa stalno uzubljenim zup�anicima i nepokretnim osama vratila ........................... 262 13.2.1.3 Stepenasti mjenja�i sa pokretnim osama vratila – planetarni mjenja�i .................................................................. 273 13.2.2 Kontinuirani prenosnici ......................................................... 275 13.2.2.1 Mehani�ki kontinuirani prenosnici ....................................... 275 13.2.2.2 Hidrauli�ki kontinuirani prenosnici ..................................... 278 13.2.2.3 Elektri�ni kontinuirani prenosnici ........................................ 284 13.2.2.4 Kombinovani mjenja�i ........................................................... 285

13.3 Zglobni (kardanski) prenosnici ............................................................ 291 13.3.1 Zglobovi nejednakih ugaonih brzina (asinhroni zglobovi) ................................................................................... 293 13.3.2 Zglobovi jednakih ugaonih brzina (sinhroni zglobovi) ....... 297 13.3.3 Elasti�ni zglobni prenosnici .................................................. 298

13.4 Pogonski (vode�i) most ........................................................................ 298

VII

13.4.1 Glavni prenos .......................................................................... 300 13.4.2 Diferencijal ............................................................................... 305 13.4.3 Pogon na više mostova (razvodnik pogona) ...................... 310 13.4.4 Poluvratila (poluosovine) ....................................................... 313

14. TO�KOVI MOTORNIH VOZILA ............................................. 319

15. SISTEM OSLANJANJA (OVJEŠENJA) ...................................... 325

15.1 Oscilatorni model sistema elasti�nog vješanja motornog vozila ...... 326 15.2 Vrste i klasifikacija sistema oslanjanja ................................................ 328 15.3 Elasti�ni elementi ................................................................................... 332

15.3.1 Lisnate opruge (gibnjevi) ....................................................... 332 15.3.2 Paraboli�ni gibnjevi ................................................................ 335 15.3.3 Zavojne opruge ....................................................................... 336 15.3.4 Torzione opruge (torzioni štapovi) ...................................... 338 15.3.5 Gumeni elasti�ni elementi ..................................................... 340 15.3.6 Pneumatski i hidropneumatski elasti�ni elementi .............. 340

15.4 Elementi za vo�enje to�ka ................................................................... 344 15.4.1 Vo�ice kod sistema zavisnog oslanjanja .............................. 345 15.4.2 Vo�ice kod sistema nezavisnog oslanjanja ......................... 346

15.5 Elementi za prigušenje oscilovanja ..................................................... 347 15.6 Stabilizatori ............................................................................................. 350

16. SISTEM ZA UPRAVLJANJE VOZILOM ................................... 353

16.1 Zadaci i klasifikacija sistema upravljanja ............................................ 353 16.2 Konstrukcija sistema upravljanja ......................................................... 358

16.2.1 To�ak upravlja�a sa stubom upravlja�a ............................... 360 16.3 Upravlja�ki mehanizam......................................................................... 361 16.4 Prenosni mehanizam (spone) ............................................................... 364 16.5 Geometrija upravlja�kih to�kova ........................................................ 368 16.6 Servoure�aji sistema za upravljanje..................................................... 371

17. SISTEMI KO�ENJA VOZILA .................................................... 375

17.1 Zadaci sistema za ko�enje vozila ......................................................... 375 17.2 Gradnja sistema ko�enja ....................................................................... 377

17.2.1 Mehanizam za ko�enje u to�ku (ko�nica) ........................... 381 17.2.2 Prenosni mehanizam (sistem za aktiviranje ko�nica) ........ 386

VIII

17.3 Trajni usporiva�i motornih vozila – dopunski ko�ioni sistem .......... 395 17.4 Sistemi aktivne sigurnosti vozila .......................................................... 400

18. RAM I KAROSERIJA VOZILA ................................................... 409

19. OSTALI URE�AJI NA VOZILU ................................................ 415

20. NEUSTALJENA KRETANJA MOTORNIH VOZILA I KRATAK OSVRT NA ME�UNARODNE PROPISE ............... 417

20.1 Neustaljeno kretanje vozila .................................................................. 417 20.2 Osvrt na me�unarodne propise ............................................................. 418

21. LITERATURA ............................................................................. 423

SPISAK NAJE�EŠ�E KORIŠTENIH OZNAKA .............................. 427 ISPITNA PITANJA ZA VODITELJE NA STANICAMA TEHNI�KIH PREGLEDA............................................................... 433

IX

X

1. UVOD 1.1 Osnovni pojmovi Pod pojmom “vozilo” podrazumijeva se veoma složena mašina ili mašinski sistem, sposobna da se kre�e samostalno (motorno vozilo) ili uz pomo� neke druge mašine (priklju�no vozilo). Zavisno od �itavog niza utjecajnih parametara konstrukcija vozila može biti vrlo razli�ita. Me�utim, zajedni�ka osobina svih rješenja vozila, koja �e se ovdje razmatrati, je u tome što se sva ona kre�u po kopnu, odnosno na tvrdim podlogama. Pri tome se isklju�uju sva ona vozila koja se kre�u po šinama i vozila kod kojih je neophodna stalna veza sa spoljnim energetskim izvorom, koja se �esto, mada pogrešno sa aspekta savremenog razvoja, nazivaju vozilima sa diktiranim trajektorijama. 1.2 Razvoj motornih vozila Nastanak motornih vozila vezan je za mehanizaciju ljudske i animalne energije neophodne za savladavanje otpora pri kretanju i prevozu ljudi i tereta. Ideje da se izradi vozilo, koje bi se pokretalo snagom motora, javlja se ve� u vrijeme otkri�a parne mašine (1765. god.). Prvo vozilo, koje je imalo parnu mašinu kao pogonski agregat, konstruisao je inženjer N. J. Cugnot (Kinjo) 1769. god. Vozilo je imalo tri to�ka, a izgled je prikazan na slici 1.1.

1. Uvod 2

Sl. 1.1 Prvo motorno vozilo (Cugnot, 1769. godine) Zna�ajniji razvoj motornih vozila po�inje tek onda kada je prona�en relativno pouzdan i efikasan transformator energije – motor sa unutarnjim izgaranjem. Prvi realni automobili sa benzinskim motorom pojavljuju se 1886., odnosno 1887. godine, a konstruirali su ih strane Karl Benz i Gottlieb Daimler, neovisno. Ovi automobili su prikazani na slici 1.2. Benzov automobil je imao maksimalnu snagu 0,65 kW i

a) b)

Sl. 1.2 Benzov automobil a) iz 1866. god. i Daimler-ov automobil b) iz 1887. god.

maksimalnu brzinu od 15 km/h, dok je Daimler-ov automobil imao maksimalnu snagu 1,1 kW i maksimalnu brzinu 16 km/h. Poslije pojave prvih automobila, razvoj pogonskih agregata (motor sui) i samih automobila bio je vrlo intenzivan sa stalnim poboljšanjem performansi. Slikoviti prikaz razvoja automobila dat je na slici 1.3 kroz odre�eni broj primjera razvijenih i korištenih automobila. Na slici 1.3 je dato i jedno hibridno vozilo i jedno elektri�no vozilo. Automobil, kao klasi�an predstavnik perioda industrijalizacije, preživio je i opstao u novim uslovima gdje su dominantni elektronika i komunikacije. Današnji automobili, odnosno vozila u najopštijem smislu te rije�i, predstavljaju tipi�ne mehatroni�ke sisteme, gdje se najve�i broj procesa na vozilu kontrolira elektronskim putem. Na taj na�in postignut je odgovaraju�i nivo ekonomi�nosti i istovremeno ostvareno zna�ajno o�uvanje okoline od potencijalnih zaga�uju�ih materija koje emituju vozila, tako da su cestovna vozila i danas vrlo konkurentni proizvodi i još uvijek imaju ekspanziju na tržištu.

1.2 Razvoj motornih vozila 3

Daimler, 1900. Ford, 1909.

Citroen, 1934. Mercedes-Benz, 1936.

Citroen, 1955. Mercedes-Benz, 1959.

VW Golf, 1974. Audi, 1980.

Smart, 1997. Toyota Prius I – 1997. (hibridno vozilo)

VW Lupo, 1998. Tesla model S-Alpha-2008. (elektri�no vozilo)

Sl. 1.3 Slikovit pregled razvoja automobila

1. Uvod 4

1.3 Savremena motorna vozila Današnji stepen razvoja motornih vozila odlikuje se proizvodnjom vrlo širokog spektra razli�itih vrsta, tipova i katergorija vozila. Savremena vozila odlikuju se velikom složenoš�u mehanizama koji se nalaze na njima. Posebno treba istaknuti automatizaciju i elektronsko upravljanje pojedinih procesa na vozilu sa ciljem zadržavanja njegove konkurentnosti. I u budu�nosti o�ekuje se dalji intenzivni razvoj motornih vozila uz maksimalno angažiranje stru�njaka razli�itog profila (mašinci, elektroni�ari, tehnolozi, elektri�ari, dizajneri, ekonomisti, ekolozi, itd). Borba za opstanak vozila na tržištu traži stalno poboljšanje njihovog kvaliteta. Pojam “kvaliteta” vozila uklju�uje �itav niz karakteristika, koje predstavljaju mjerilo za ocjenu vozila. Karakteristike vozila se mogu podijeliti u �etiri grupe, i to:

- performanse, koje obuhvataju energetske, eksploatacione i ekološke karakteristike vozila,

- pouzdanost, koja obuhvata sve one parametre kvaliteta, koji se odnose na mogu�nost nesmetanog obavljanja svih funkcionalnih zadataka u toku eksploatacije u svim radnim uslovima,

- ekonomi�nost, koja obuhvata sve elemente, koji se odnose na ekonomsku opravdanost korištenja vozila i

- bezbijednost, koja obuhvata sve one komponente kvaliteta, koje se odnose na stepen sigurnosti korištenja vozila sa stanovišta voza�a, putnika i okoline u najširem smislu rije�i.

Da �e se i u budu�nosti intenzivirati razvoj motornih vozila, govore slijede�e �injenice:

- industrija motornih i priklju�nih vozila još uvijek je najve�a i najja�a industrija na svijetu,

- motorno vozilo više nije luksuz nego potreba, - predmet najve�e robne razmjene je automobil i - industrija automobila predstavlja sintezu svih tehnologija, a sa zrakoplovima i

svemirskim letjelicama, automobil je najkompleksniji proizvod �ovje�anstva.

1.4 Klasifikacija motornih vozila Pod motornim vozilom podrazumijeva se samohodna mašina pogonjena motorom, koja se kre�e uglavnom po kopnu, a naj�eš�e nije vezana za odre�enu trajektoriju. U motorna vozila mogu se uklju�iti i mašine, koje imaju mogu�nost kretanja i po kopnu i po vodi (amfibijska motorna vozila specijalne namjene) kao i ona vozila, koja se mogu kretati, kako po slobodnim tako i po unaprijed utvr�enim trajektorijama (tzv. automatski vo�ena vozila). Pored vozila obuhva�enih gornjom definicijom, u vozila spadaju i sve vrste priklju�nih vozila za motorna vozila, kao i njihove kombinacije vu�nih vozova.

1.4 Klasifikacija motornih vozila 5

Naj�eš�e se kao osnovni parametar za klasifikaciju motornih vozila uzima njihova namjena. U tom smislu motorna vozila mogu se podijeliti na dvije osnovne grupe:

- putna i - besputna motorna vozila,

gdje se prva kre�u po posebno izra�enim putevima, a druga se kre�u po najrazli�itijim podlogama bespu�a. Na osnovu uže namjene i putna i besputna motorna vozila mogu se podijeliti na

- transportna, - vu�na (radna) i - specijalna vozila.

Transportna vozila namijenjena su za prevoz robe ili ljudi. Vu�na vozila, u sklopu sa nekom radnom mašinom ili ure�ajem, obavljaju odre�ene operacije u raznim oblastima privrede (šumarstvo, gra�evinarstvo, komunalne djelatnosti itd.). Ovdje je bitna vu�na sila na poteznici (Fp), odnosno snaga (Pm) za pogon priklju�ne mašine. Specijalna motorna vozila imaju posebne karakteristike, ovisno od namjene (za sport, vojsku, zdravstvene usluge itd.). Na slici 1.4 data je shema klasifikacije kopnenih vozila.

sa nezavisnim (slobodnim)kretanjem

sa zavisnim (vezanim)kretanjem

MOTORNA VOZILAŠINSKA VOZILA

SAMOHODNA(MOTORNA)

VUČNA(PRIKLJUČNA)

KOPNENA VOZILA

PUTNA (CESTOVNA) BESPUTNA (TERENSKA)

TRANSPORTNA VUČNA (RADNA) SPECIJALNA

Sl. 1.4 Podjele cestovnih vozila

Podjela cestovnih motornih vozila može se izvršiti i u odnosu na druge zna�ajne parametre:

- prema na�inu ostvarivanja kretanja (motorna vozila sa to�kovima, motorna vozila sa gusjenicama),

- prema vrsti pogona (motorna vozila sa motorom sui, sa elektropogonom, sa gasnom turbinom) itd.

1. Uvod 6

U okviru ECE propisa izvršena je posebna klasifikacija cestovnih vozila koja se koristi u Evropi: a) Kategorija L: motorna vozila sa manje od �etiri to�ka. Ova kategorija se dijeli u

pet potkategorija i to: - kategorija L1 su vozila sa dva to�ka, �ija radna zapremina motora nije ve�a

od 50 cm3, a maksimalna konstruktivna brzina nije ve�a od 40 km/h, - kategorija L2 su vozila sa tri to�ka, �ija je radna zapremina motora ve�a od

50 cm3, a maksimalna konsturktivna brzina ne prelazi 40 km/h, - kategorija L3 su vozila sa dva to�ka, �ija je radna zapremina motora ve�a

od 50 cm3, ili je maksimalna konstruktivna brzina ve�a od 40 km/h, - kategorija L4 su vozila sa tri to�ka asimetri�no postavljena u odnosu na

srednju podužnu osu, �ija je maksimalna konstruktivna brzina ve�a od 40 km/h (motocikli sa bo�nom prikolicom) i

- kategorija L5 su vozila sa tri to�ka asimetri�no postavljena u odnosu na srednju podužnu osu, �ija najve�a masa nije ve�a od 1000 kg i �ija je radna zapremina ve�a od 50 cm3 ili im je maksimalna konstruktivna brzina ve�a od 40 km/h.

b) Kategorija M: motorna vozila sa najmanje �etiri to�ka ili sa tri to�ka i najve�om

masom iznad 1000 kg, koja služe za prevoz putnika. Ova kategorija dijeli se u �etiri potkategorije, i to:

- kategorija M1 (a) su vozila koja imaju tri ili pet vrata i bo�ne prozore iza voza�a, a �ija maksimalna masa optere�enog vozila ne prelazi 3.500 kg, izra�ena prvenstveno za prevoz putnika, ali koja mogu biti preure�ena i djelomi�no za prevoz tereta,

- kategorija M1 (b) su vozila koja su konstruirana i izra�ena za prevoz tereta, ali koja mogu adaptiranjem pomo�u nepokretnih ili obaraju�ih sjedišta, biti promjenjena za prevoz više od tri putnika, kao i vozila projektirana i opremljena tako da predstavljaju pokretni prostor za stanovanje, a �ija maksimalna masa optere�enog vozila u oba slu�aja ne prelazi 3.500 kg,

- kategorija M2 su vozila za prevoz putnika, koja osim sjedišta voza�a imaju više od 8 sjedišta i �ija maksimalna masa optere�enog vozila nije ve�a od 5.000 kg i

- kategorija M3 su vozila za prevoz putnika koja osim sjedišta voza�a, imaju više od osam sjedišta i �ija je makimalna masa iznad 5000 kg.

c) Kategorija N: motorna vozila sa najmanje �etiri to�ka ili vozila sa tri to�ka �ija

je maksimalna masa iznad 1000 kg, a koja se u oba slu�aja koriste za prevoz tereta, dijele se u tri potkategorije, i to:

- kategorija N1 su vozila za prevoz tereta, �ija najve�a masa optere�enog vozila nije ve�a od 3.500 kg,

- kategorija N2 su vozila za prevoz tereta, �ija je najve�a masa optere�enog vozila iznad 3.500 kg, ali ne iznad 12.000 kg i

1.4 Klasifikacija motornih vozila 7

- kategorija N3 su vozila za prevoz tereta sa najve�om masom optere�enog vozila iznad 12.000 kg.

d) Kategorija O: ovdje spadaju prikolice i poluprikolice. Dijele se u �etiri

podgrupe: - kategorija O1 su prikolice sa jednom osovinom, �ija najve�a masa

optere�ene prikolice nije ve�a od 750 kg, - kategorija O2 su prikolice �ija najve�a masa optere�ene prikolice nije ve�a

od 3.500 kg, sa izuzetkom prikolica kategorije O1, - kategorija O3 su prikolice �ija je najve�a masa optere�ene prikolice iznad

3.500 kg, ali ne iznad 10.000 kg i - kategorija O4 su prikolice �ija je najve�a masa optere�ene prikolice iznad

10.000 kg. Pored ovih podjela postoje i druge vrste podjela, kao npr.

- vozila sa dva i tri to�ka i - vozila sa �etiri i više to�kova.

Motorna vozila sa dva i tri to�ka mogu se podijeliti na: - motorne dvokolice (hodna zapremina 30 ÷ 50 cm3, brzina 20 ÷ 40 km/h), - mopede (hodna zapremina do 50 cm3, max. brzina do 60 km/h), - skuteri (hodna zapremina do 175 cm3, mjenja� 2 ÷ 4 stepena, max. brzina do

90 km/h), - motorkota�i (hodna zapremina do 1300 cm3, mjenja� 2 ÷ 6 stepeni, max.

brzina do 250 km/h), - motorne trokolice za prevoz tereta do 500 kg i - laka vozila na tri to�ka za prevoz tereta (do 850 kg) ili prevoz putnika (2 ÷ 6

osoba). Motorna vozila sa �etiri i više to�kova, mogu se podijeliti na:

- putni�ke automobile, - autobuse, - kombi vozila, - teretna vozila, - specijalna vozila itd.

Ispravno izvršena klasifikacija i tipizacija vozila omogu�ava uspješno obavljanje tipizacije �itavog niza sklopova i elemenata, kao i vozila u cjelini. Ovo se sve svodi na standardizaciju elemenata, sklopova, sistema, pa i �itavih vozila, što ima vrlo važno mjesto u proizvodnji motornih vozila u svijetu.

1. Uvod 8

1.5 Osnovni sistemi cestovnog motornog vozila Neovisno od namjene i konstruktivne izvedbe na cestovnim motornim vozilima se obavezno nalaze slijede�i glavni sistemi i agregati:

- motor sa unutarnjim izgaranjem (pogonski agregat), - sistem prenosa snage (transmisija), koji se sastoji od: spojnice, mjenja�a,

kardana, glavnog prenosa, diferencijala i poluosovina, - nose�a konstrukcija (ram / šasija) ili samonose�a konstrukcija, naj�eš�e kod

putni�kih vozila i autobusa, - sistem kreta�a (to�kovi, gusjenice), - sistem elasti�nog oslanjanja (elasti�ni elementi, amortizeri, stabilizatori i

pneumatici), - sistem upravljanja i - sistem ko�enja.

Pored ovih osnovnih sistema na vozilu se mogu nalaziti i drugi sistemi, zavisno od vrste i namjene vozila:

- karoserija ili nadgradnja, - sistem za podmazivanje, - sistem za klimatizaciju (grijanje, ventilacija, hla�enje), - sistem elektroopreme i - specijalni ure�aji (ure�aj za samoistovar, auto dizalica za utovar, ure�aj za

samoizvla�enje vozila, oprema za prevoz specijalnih tereta) itd.

Zbog boljeg uvida u razmještaj agregata i sistema na vozilu, u nastavku se daju slike glavnih sklopova i elemenata za jedno putni�ko vozilo, sa pogonom na sva �etri to�ka (slika 1.5) i jedno teretno vozilo (slika 1.6) sa motorom naprijed i pogonom pozadi. Primjeri dati na slikama 1.5 i 1.6 predstavljaju dva karakteristi�na vozila sa smještajem motora na prednjoj strani, a pogon je na zadnjim to�kovima. Pored ovih, ima i drugih kombinacija razmještaja glavnih sklopova kod vozila, kao npr.

- motor naprijed, pogon naprijed, - motor pozadi, pogon pozadi itd.

O detaljima razli�ite raspodjele agregata u vozilima bi�e govora kasnije.

1.5 Osnovni sistemi cestovnog motornog vozila 9

1 - motor, 2 - spojnica, 3 - mjenja�, 4 - razvodnik, 5 - kardan, 6 - kardan, 7 - glavni prenos sa diferencijalom (zadnji), 8 - glavni prenos sa diferencijalom (prednji), 9 - to�ak, 10 - elasti�ni element sa amortizerom, 11 - poluosovina (kardan) na prednjem dijelu, 12 - poluosovina (kardan) na zadnjem dijelu, 13 - centralna procesorska jedinica, 14 - karoserija

Sl. 1.5 Glavni sklopovi i karakteristi�ni elementi putni�kog vozila sa pogonom na �etiri to�ka

1 - motor, 2 - spojnica, 3 - mjenja�, 4 - kardansko vratilo, 5 - glavni prenos i diferencijal, 6 - ram (šasija), 7 - elasti�ni element (lisnati gibanj), 8 - to�ak

Sl. 1.6 Glavni sklopovi i karakteristi�ni elementi teretnog vozila

10

11

2. MOTORI SA UNUTARNJIM IZGARANJEM 2.1 Kratak historijat motora sui Prvi motor sa unutarnjim izgaranjem, koji je bio namijenjen vršenju mehani�kog rada za potrebe industrije, izumio je Hautefeuille 1678. god. Idejna skica ovog motora data je na slici 2.1. Naprava je bila namijenjena za izbacivanje vode iz rudnika. Gasovi, koji nastaju izgaranjem baruta u komori A, otvaraju klapnu prema

komori B i iz nje potiskuju vodu preko komore C u potisni vod. Nakon hla�enja gasova u komori B nastao bi potpritisak, što omogu�ava da se iz usisne cijevi D, pod dejstvom atmosferskog pritiska, dovede nova koli�ina vode. Christian Huyghens je 1680. god. predložio da se prethodni princip upotrijebi u cilindru u kome bi se pritisak koristio za pokretanje klipa. U komori ispod klipa izgarao je barut. Ekspanzijom izduvnih gasova klip se

Sl. 2.1 Idejna skica Hautefeuille-ovog motora

kretao nagore, izbacuju�i vodu iz komore iznad klipa. Hla�enjem komore ispod klipa, a pod dejstvom atmosferskog pritiska, klip se vra�a u unutarnju mrtvu ta�ku uz pripremu za novi ciklus. Papen 1688. god. u ovakvu radnu mašinu uvodi ventile, odnosno razvodni mehanizam i istovremeno uvodi paru u cilindar, �ime postiže zna�ajan uspjeh. Sljedbenici Papena (Savery, Newcomen i dr.) rade na usavršavanju ovakve mašine, kako bi se zadovoljile ondašnje potrebe (uglavnom crpljenje vode iz rudnika). U toku XIX stolje�a susre�e se �itav niz patenata motora sui – 1794. god. Robert Street – pogon na katransko i terpentinsko ulje, paljeno na pola hoda klipa plamenom, koji je stalno gorio; 1801. god. Lebon – gasni motor dvostrukog dejstva, pogon svjetle�im gasom, paljenje elektri�no; 1816. god. Stirling patentira motor u �ije se cilindre uvodi vreli zrak (motor sa spoljašnjim izgaranjem) koji i danas predstavlja zna�ajnu ideju i pronalazak; 1823. god. Samuel Brown – atmosferski motor pogonjen „svijetle�im gasom“, prvi je po�eo hladiti cilindar vodom; 1838. god.

2. Motori sa unutarnjim izgaranjem 12

William Barnett patentira motor sa dvostrukim sabijanjem smješe (prvo sabijanje pomo�u posebne pumpe, a drugo u samom cilindru) i paljenje u spoljnoj mrtvoj ta�ki pomo�u užarene trake. Ovaj motor je prvi u generaciji motora kod koga se gorivi medij sabija, a potom pali. Svi do sada navedeni motori nisu našli prakti�nu primjenu, ali pokazuju kako se postepeno pripremala i sazrijevala ideja o prakti�noj primjeni motora sa unutarnjim izgaranjem. Tek 1860. god. francuski mehani�ar Jean Joseph Etienne Lenoir (Žan Žozef Etien Lenoar) patentirao je motor na gasni pogon, koji je izra�en i izvjesno vrijeme radio. Motor je bio dvostrukog dejstva, bez kompresije, a po konstrukciji podsje�ao je na horizontalnu parnu mašinu onog doba (slika 2.2).

hod klipa

p

V

p0

0

1

2

3+

-

a) b)

0 – 1 - usisavanje smješe; 1 - trenutak paljenja; 1 – 2 - proces izgaranja; 2 – 3 - ekspanzija; 3 - otvaranje izduvnog ventila; 3 – 0 - izbacivanje produkata izgaranja

Sl. 2.2 Skica Lenoir-ovog motora a) i odgovaraju�i indikatorski dijagram b) Na polovini hoda smiješa je upaljena elektri�nom varnicom, uslijed �ega je pritisak u cilindru rastao i dalje potiskivao klip. U povratnom hodu vršio je izbacivanje produkta izgaranja kroz izduvne kanale. Promjena pritiska u cilindru motora najbolje se vidi na p-V dijagramu slika 2.2 b). Ovaj motor postizao je stepen efikasnosti �e = 4,2 %, što je u odnosu na tadašnju parnu mašinu (2 %) predstavljalo povoljnu ekonomi�nost. Glavni problem ovih motora bio je vezan za veliko termi�ko naprezanje nesavršenih razvodnih šibera, uslijed �ega je �esto dolazilo do kvarova. 1862. god. francuski inženjer Bean de Rochas (Bo d' Roš) teoretski je opisao na�in rada �etverotaktnog motora, koji odgovara današnjim �etvorotaktnim motorima. 1867. god. na drugoj svjetskoj izložbi u Parizu, njema�ka fabrika N.A. Otto - Cie izložila je svoj dvotaktni atmosferski vodom hla�eni motor, sa jednostrukim dejstvom, specijalne konstrukcije pogonjen gasom (slika 2.3). Klip (1) vezan je za zup�astu polugu (2), koja je drugim krajem uzup�ena sa zup�anikom (3) na vratilu (4). Zup�anik se pri kretanju poluge naviše, sem u po�etnom dijelu hoda klipa, slobodno okretao oko vratila, a pri kretanju naniže mehanizam sa kuglicama (5) obezbje�ivao je vezu zup�anika i vratila. U po�etnom dijelu hoda naviše (oko 1/12 hoda klipa) preko

2.1 Kratak historijat motora sui

13

1

2

3

4

5

6

p

Vp 01

2

3

+

-0

4

a) b) 1 - klip, 2 - zup�asta poluga, 3 - zup�anik,4 - vratilo, 5 - mehanizam sa kuglicama, 6 - zasun

0 – 1 usisavanje smješe, 1 - trenutak paljenja, 1 – 2 izgaranje, 2 – 3 ekspanzija, 3 – 4 kompresija, 4 – 0 izbasivanje produkta izgaranja

Sl. 2.3 Skica atmosferskog motora N.A. Otto (a) sa indikatorskim dijagramom (b)

specijalnog razvodnog zasuna (6) u cilindar je ulazila smješa svijetle�eg gasa i zraka, palila se plamenom, a nastali produkti izgaranja su potiskivali klip naviše. Ovaj motor postizao je efektivni stepen iskorištenja �e = 15,6 %, što je za, ono vrijeme, bila jako visoka vrijednost. Glavni nedostatak bilo mu je rješenje prenosnog mehanizma koji je pretvarao pravolinijsko u kružno kretanje, koje je bilo vrlo komplicirano i stvaralo veliku buku. Zbog svojih nedostataka, iako ekonomi�an, ovaj motor napušten je i zamijenjen novim, koji je ista fabrika ali pod nazivom “Gasmotorenfabrik – Deutz”, izložila na III svjetskoj izložbi u Parizu 1878. godine. Ovaj motor bio je �etverotaktni gasni motor, jednostrukog dejstva, sa sabijanjem smješe prije paljenja, a prenos kretanja vršio se preko mehanizma sa koljenastim vratilom. Konstrukcija ovog motora sa odgovaraju�im indikatorskim dijagramom pokazana je na slici 2.4. Kako po osnovnim dijelovima konstrukcije, tako i po indikatorskom dijagramu, motor je sli�an današnjim oto motorima. Konstruktor ova dva posljednja motora bio je Nikolaus August Otto. Po njemu takvi motori nose naziv oto motori. Prve pokušaje ostvarenja dvotaktnog motora sa prethodnim sabijanjem radne smješe vršio je engleski inženjer Douglad Klerk 1878. god. dok realizacija prvog dvotaktnog motora pripada Hanoverskoj fabrici “Witting & Hess” 1880. god. Vrlo brzo poslije ovoga pojavljuju se razli�ite konstruktivne varijante dvotaktnih motora


Sl. 2.4 Shema �etverotaktnog gasnog motora iz 1878. godine sa odgovaraju�im indikatorskim dijagramom (p-V)

(leže�i motori sa prelivnim i izlaznim ventilima, a korištenjem motorske ku�ice za prethodno sabijanje smješe, umjesto ventila uvode se kanali za izmjenu radne materije, uvodi se jednosmjerni sistem ispiranja, uvodi se te�no gorivo umjesto gasovitog itd.) Kod do sada pomenutih motora proces izgaranja odvijao se pri skoro konstantnoj zapremini radnog prostora. Me�utim, težnja je bila da se proces u motoru približi Carnot-ovom ciklusu, tj. da se izgaranje odvija pri izotermskom procesu. Kako je

bilo teško ostvariti ovaj proces, težilo se ka izgaranju pri konstantnom pritisku. Ideja da se proces izgaranja odvija pri konstantnom pritisku potje�e od Simens-a (1860. god.). Pokušaji realizacije ovakvog motora su u Engleskoj (motor “Eclypse”, 1878. god.), motor ameri�kog pronalaza�a Brayton-a (1872.) itd. Nezavisno o prethodnim rješenjima, Rudolf Diesel 1892. i 1893. god. patentira ideju o visokom komprimovanju �istog zraka i naknadnom ubrizgavanju goriva. Prvi ovakav motor izra�en je 1897. godine. Ubacivanje goriva u cilindar motora vršeno je zrakom sabijenim na oko 100 bar pomo�u klipnog kompresora, koji je bio ugra�en u motoru (slika 2.5).

PetroleumZrak (100 bar)

Produktiizgaranja

Zrak

Klip

niko

mpr

esor

Sl. 2.5 Shema dizel motora sa kompresorom iz 1897. godine

0-1 - usisavanje 1-2 - sabijanje 2 - trenutak zapaljenja 2-3 - izgaranje 3-4 - širenje (ekspanzija) 4-0 - izduvavanje

p

V

p00

1

2

3

4

VhVc

2.1 Kratak historijat motora sui

15

Ve� 1901. godine Diesel-ov motor je siguran u radu i mnogo se traži. Ovi motori, zbog pomenutog kompresora, dobili su naziv dizel motori sa kompresorom. Zbog težine i gabarita kompresora i odgovaraju�e boce za komprimirani zrak, ovi motori imali su velike gabarite i težinu. Tek je 1910. god. Englezu Jamesu Mc Kechnieu (Džems Mak Keni) uspjelo ubrizgavanje goriva mehani�kim putem, pomo�u pumpe za ubrizgavanje, koja je gorivo potiskivala u cilindar pod visokim pritiskom (150 ÷ 300 bar). Tako se došlo do dizel motora bez kompresora, koji su u daljoj evoluciji sve više usavršavani. Zatim dolazi do pojave komornih motora (pretkomora, vihorna komora, komora povratnog dejstva …) što je omogu�ilo pove�anje brzohodnosti, smanjenje težine, gabarita i buke pri radu. Tako se izloženim putem razvoja došlo do toga da se danas grade slijede�e vrste motora:

- oto motori (gasni i benzinski), �ija je glavna odlika paljenje smješe elektri�nom varnicom,

- dizel motori, gdje se paljenje zasniva na principu samopaljenja. I oto i dizel motori mogu se izvoditi kao dvotaktni ili kao �etverotaktni. Dosadašnje izlaganje odnosilo se na razvoj klipnih motora, sa unutarnjim izgaranjem. Vrlo rano po�ele su se javljati i ideje o ostvarenju rotacionog motora s unutarnjim izgaranjem. Tako je 1791. god. John Barber patentirao rotacioni motor sa unutarnjim izgaranjem, tj. gasnu turbinu. Tek 1903. i 1904. god. inženjeri Armengaud i Lemale vršili su u Parizu opite u cilju ostvarenja gasne turbine. Glavni problem predstavljale su visoke temperature radnog fluida, koje nije mogao da podnese materijal koji je u to vrijeme korišten. Švicarac Büchi je svojim patentima iz 1905. i 1925. godine omogu�io razvoj gasne turbine pogonjene produktima izgaranja, odnosno postavio temelje današnjim turbokompresorima. Ovakvi sistemi danas se masovno koriste za natpunjene motore. Gasne turbine danas se sve više primjenjuju kao stacionarna postrojenja, za pogon brodova, lokomotiva itd., a naro�ito široku primjenu našle su kod turbomlaznih motora. Felix Wankel (Feliks Vankel) 1954. god. patentirao je �etvorotaktni rotacioni motor, po kome i danas nosi naziv Wankelov motor. 2.2 Definicija motora sui Stroj koji preobražava bilo koji vid energije u mehani�ku energiju naziva se motor. Da bi bio upotrebljiv, motor mora vršiti pretvaranje energije iz jednog vida u drugi automatski, pouzdano i ekonomi�no. Zavisno od vida polazne energije motori mogu biti: toplotni, elektri�ni, hidrauli�ki itd. Motori sa unutarnjim izgaranjem (motori sui) spadaju u grupu toplotnih motora, jer se toplotna energija sadržana u gorivu, posredstvom izgaranja pretvara u potencijalnu energiju radnog fluida, a zatim putem ekspanzije radnog fluida u korisnu mehani�ku energiju. Pretvaranje hemijske energije, sadržane u gorivu, posredstvom izgaranja u potencijalnu energiju radnog fluida, mogu�e je izvesti ili u samom motoru ili van njega. Prema tome, postoje dvije grupe toplotnih motora prema mjestu pretvaranja


hemijske energije u toplotnu i to: - motori sa spoljnjim izgaranjem (motori ssi), - motori sa unutarnjim izgaranjem (motori sui).

Kod motora ssi izgaranje goriva i predaja toplote radnom mediju (vodi, pari, zraku), vrši se u posebnom ure�aju (parni kotao, zagrija� zraka …), �ime se pove�ava energetski potencijal radne materije (izražen preko pritiska i temperature). Ovako energetski oboga�en radni fluid dovodi se u motor, gdje se ova energija djelomi�no pretvara u mehani�ki rad. Na slici 2.6 data je shema postrojenja jednog parnog motora.

1 2

3

4

5

6

II

7

89

10

I

III

I – parna klipna mašina; II – postrojenje parnog kotla; III – kondenzaciono postrojenje 1 – ložište; 2 – produkti izgaranja; 3 – pregrija� pare; 4 – rezervoar napojne vode;

5 – napojna pumpa; 6 – parovod; 7 – parni motor; 8 – pumpa za rashladnu vodu kondenzatora 9 – kondenzator; 10 – vakum pumpa

Sl. 2.6 Shema postrojenja toplotnog motora ssi (parni motor) Upore�uju�i motor ssi (slika 2.6) sa motorom sui, može se odmah primijetiti da je motor sui daleko kompaktnije gradnje. Prema transformaciji potencijalne energije u mehani�ku, bilo da se radi o motorima sui ili motorima ssi, postoje dva principijelno razli�ita na�ina: - ponavljanje niza uzastopnih laganih širenja odre�enih koli�ina radnog medija u

specijalnom radnom prostoru, koji može mijenjati zapreminu u odre�enim granicama. Širenje radnog medija u odre�enim prostorima, uz savladavanje otpora, vrši pretvaranje potencijalne u mehani�ku energiju. U ovu grupu ubrajaju se klipni motori sui, klipne parne mašine i stirling motori. Zajedni�ki

2.2 Definicija motora sui

17

naziv za ovu grupu motora je cikli�ne mašine, zbog toga što se procesi u motorima odvijaju cikli�no.

- pretvaranje potencijalne energije u kineti�ku energiju mlaza putem usmjerenog strujanja u specijalno profiliranim mlaznicama. Za savladavanje otpora koristi se princip akcionog i reakcionog dejstva mlaza. Ovdje se ubrajaju turbinski motori (parne i gasne turbine) i mlazni motori. Ovi motori imaju zajedni�ki naziv proto�ne mašine, zbog toga što se procesi u motorima odvijaju kontinualno.

U ovoj knjizi �e biti razmatrani klipni motori sa unutarnjim izgaranjem. Uobi�ajeno je da se pod nazivom motori sui podrazumjevaju klipni motori sui. 2.3 Prednosti i nedostaci motora sui Da bi se istakle prednosti i nedostaci motora sui, oni se obi�no upore�uju sa motorima ssi. Osnovne prednosti motora sui:

- visoka ekonomi�nost (velike vrijednosti efektivnog stepena korisnosti motora – ove vrijednosti idu i preko 45%),

- mala specifi�na masa (kg/kW), odnosno visoka specifi�na snaga (kW/kg), - kompaktna gradnja (mala vrijednost boks zapremine motora po snazi – m3/kW), - brzo su spremni za rad nakon startovanja , - koriste gorivo velikog energetskog potencijala (kJ/kg) i - troše gorivo samo dok rade.

Nedostaci motora sui su:

- zavisnost od kvaliteta goriva. Koriste gorivo ta�no propisanih osobina. Danas se rade i motori, koji mogu zadovoljiti širi spektar kvaliteta goriva,

- nesamostalan start – moraju imati strani pokreta� za startovanje motora (elektropokreta�, ru�no pokretanje, pokretanje komprimiranim zrakom itd.),

- ne može se mnogo preopteretiti, - komplicirana gradnja (složena konstrukcija sa dosta pomo�nih ure�aja), - zahtijeva ve�u stru�nost osoblja za opsluživanje i rukovanje i - ima loše ekološke karakteristike (zaga�uju�e materije, buka). Ove

karakteristike su danas postale dominantan parametar u ocjeni kvaliteta motora.

2.4 Podjela motora sui Vrlo široko polje primjene motora sui uslovilo je svojim raznovrsnim zahtjevima i veliki broj vrlo razli�itih tipova i konstrukcija motora sui. Zbog toga se u nastavku daje podjela motora sui prema nekim od osnovnih kriterija.


a) Prema namjeni motora: - motori za transportne svrhe (automobilski, brodski, traktorski, lokomotivski,

zrakoplovni …), - stacionarni motori (pogon u elektranama, pumpnim i kompresorskim

stanicama itd.) i - motori za sportska i trka�a kola i motocikle.

b) Prema vrsti goriva:

- motori na laka te�na goriva (benzin, benzol, kerozin …), - motori na teška te�na goriva ( dizel gorivo, mazut, ulje za loženje), - motori na plinovita goriva (prirodni plin, propan-butan …), - motori na miješana goriva–osnovno gorivo je plinovito, a za paljenje se

koristi te�no gorivo (dual-fuel engine) i - višegorivi motori (koriste laka i teška te�na goriva).

c) Prema na�inu stvaranja smješe:

- motori sa spoljašnjim stvaranjem smješe. Smješa se priprema prije ulaska u cilindar motora (tipi�an predstavnik oto motor) i

- motori sa unutarnjim stvaranjem smješe. Gorivo i zrak dovode se odvojeno u cilindar, gdje se vrši miješanje (tipi�an predstavnik dizel motor).

d) Prema na�inu paljenja smješe:

- motori sa prinudnim paljenjem smješe sa elektri�nom varnicom (oto motori), - motori sa samopaljenjem smješe (dizel motori), - motori sa paljenjem plinovitog goriva sa malom koli�inom te�nog goriva i - motori sa prinudnim paljenjem bogate smješe u pretkomori.

e) Prema ostvarenju radnog ciklusa:

Zbog lakšeg pra�enja daljih objašnjenja, ovdje �e biti prikazana skica motornog mehanizma sa svim glavnim dijelovima i oznakama (slika 2.7). Radni prostor motora formiran je od cilindra (4), koji je sa jedne strane zatvoren cilindarskom glavom (5), a sa druge strane pomjerljivim klipom (1). Radni prostor sastoji se od:

Vc – kompresione zapremine i Vh – hodne (radne) zapremine,

gdje se hodna zapremina ra�una kao:

.s4

DV kl

2

h�

� (2.1)

2.4 Podjela motora sui

19

A B��

VminV =V +Vmax c h

SMT UMT

V (s )h klVc

s�

67214589 3

�r

D

1 - klip; 2 - klipnja�a; 3 - koljeno radilice; 4 - cilindar; 5 - cilindarska glava; 6 - karter (donji dio motorske ku�ice); 7 - gornji dio motorne ku�ice; 8 - usisni ventil; 9 - izduvni ventil

Sl. 2.7 Skica glavnog motornog mehanizma klipnog motora sa pravolinijskim oscilatornim kretanjem klipa

Za hod klipa vezan je i pojam takt odnosno taktnost motora. Pri radu motora, zapremina prostora iznad klipa se mijenja od minimalne (Vmin) do maksimalne vrijednosti (Vmax), pomo�u �ega se definira jedan vrlo važan parametar motora, tzv. stepen kompresije ( � ):

,VV1

VVV

VV

c

h

c

ch

min

max ��

�� (2.2)

Oznake: SMT - spoljna mrtva ta�ka i UMT unutarnja mrtva ta�ka, definiraju krajnje položaje klipa u toku njegovog kretanja. Prema ostvarenju radnog ciklusa motori se dijele na: - �etvorotaktne motore, gdje se radni ciklus obavi za �etiri hoda klipa, ili dva

puna obrtaja radilice motora i - dvotaktne motore, gdje se radni ciklus obavi za dva hoda klipa ili jedan

puni obrtaj koljenastog vratila (radilice).

Objašnjenje pojedinih taktova za �etverotaktni i dvotaktni motor najbolje se može vidjeti na slici 2.8, gdje su dati slikovito pojedini taktovi i p - V dijagrami za �etvorotaktni motor i dvotaktni motor sa popre�nim ispiranjem.


�etvorotaktni motor dvotaktni motor a) - p - V dijagram f) - p - V - dijagram b) - takt usisavanja g) - punjenje i ispiranje c) - takt sabijanja h) - sabijanje

takt I

d) - takt širenja i) - širenje e) - takt izduvavanja j) - izduvavanje i po�etak punjenje

takt II

Sl. 2.8 Taktovi radnog ciklusa �etvorotaktnog i dvotaktnog motora f) Prema na�inu regulacije:

- motori sa kvalitativnom regulacijom (kontrolira se dobava goriva) - tipi�an predstavnik dizel motor i

- motori sa kvantitativnom (koli�inskom) regulacijom, gdje se kontrolira dobava mješavine gorivo-zrak - tipi�an predstavnik oto motor sa karburatorom (rasplinja�em) i oto motor sa ubrizgavanjem goriva u usisni kanal.


21

g) Prema brzohodosti motori se dijele na: - sporohode sa cm < 6,5 m/s, - srednje brzohode sa 6,5 m/s < cm < 10 m/s i - brzohode motore sa cm > 10 m/s.

gdje je:

n s 2 c klm � , (2.3)

cm – srednja brzina klipa, n – broj obrtaja radilice motora.

h) Prema odnosu hoda i pre�nika klipa (skl/D) motori mogu biti:

- kratkohodi skl/D � 1 i - dugohodi skl/D > 1.

i) Prema na�inu punjenja motori se dijele na:

- usisne motor, gdje se usisavanje zraka u motor vrši prirodnim putem na osnovu razlike pritiska u okolini i u radnom prostoru koja nastaje kretanjem klipa i

- natpunjene motore, gdje se zrak prethodno sabije i kao takav dovodi u cilindar. Zrak se sabije u kompresoru, koji može biti pogonjen od motora ili pogonjen od turbine, koju pokre�u izduvni gasovi svojom ekspanzijom (tzv. turbokompresor).

j) Prema na�inu hla�enja postoje:

- motori hla�eni te�noš�u i - motori hla�eni zrakom.

k) Prema na�inu izvo�enja motornog mehanizma

- motori sa krivajnim motornim mehanizmom prikazanim na slici 2.7 i - motori sa ukrsnom glavom (slika 2.9). Motori kod kojih se radni ciklus

obavlja sa obje strane klipa (motori dvostrukog dejstva) moraju imati zatvorenu cilindarsku košuljicu sa obje strane i ukrsnu glavu (slika 2.9).

3276145 8

�

1 – klip; 2 – klipnja�a; 3 – koljeno radilice; 4 – cilindarska košuljica; 5 – gornja cilindarska glava; 6 – klipna poluga; 7 – ukrsna glava; 8 – donja cilindarska glava

Sl. 2.9 Skica motornog mehanizma sa ukrsnom glavom


Uloga ukrsne glave je osim ostvarenja pravilne kinematike klipne poluge i rastere�enje cilindarske košuljice od normalnih sila.

l) Prema konstruktivnom na�inu izvo�enja sistema razvo�enja radne materije postoje: - motori sa ventilskim razvodom (slika 2.7), - motori sa zasunskim razvodom i - motori sa kombiniranim ventilsko-zasunskim razvodom.

Kod �etverotaktnih motora uvijek je ventilski razvod, a kod dvotaktnih zasunski ili kombinacija zasunsko-ventilskog razvoda. m) Prema broju, položaju i rasporedu cilindara motori se dijele na:

1. Prema broju cilindara na: - jednocilindri�ne i - višecilindri�ne.

2. Prema položaju cilindara:

- vertikalni stoje�i motori (slika 2.10 a)), - vertikalni vise�i motori (slika 2.10 b)), - horizontalni (leže�i) motori (slika 2.10 c)) i - kosi motor (slika 2.10 d)).

�m

a) b) c) d) Sl. 2.10 Skica vertikalnog stoje�eg (a), vertikalnog vise�eg (b), horizontalnog c) i kosog d) motora

3. Prema me�usobnom rasporedu cilindara motori se dijele na: - redni (linijski) motori (slika 2.10 a)), - V motori (slika 2.11 a)), - W motor (slika 2.11 b)), - zvijezda motori (slika 2.11 c)), - bokser motori (slika 2.11 d)), - H motori (slika 2.11 e)),


23

- X motori (slika 2.11 f)), - linijski dvoklipni motori (slika 2.11 g)), - � motori (slika 2.11 h)), itd.

a) b) c)

d) e) f)

g) h)

a) V motor; b) W motor; c) zvijezda motor; d) bokser motor; e) H motor; f) X motor; g) dvoklipni linijski motor; h) � motor

Sl. 2.11 Skice motora sa razli�itim rasporedom cilindara

4. Prema rasporedu klipova motori se dijele na: - jednoklipne (slika 2.7) i - protuklipne (slika 2.11 g)).


5. Prema djelovanju radnog fluida na klip postoje:

- motori jednostrukog dejstva (slika 2.7) i - motori dvostrukog dejstva (slika 2.9).

6. Prema kretanju klipa motori se dijele na:

- motore sa translatornim kretanjem klipa - motore sa rotacionim kretanjem klipa (karakteristi�an primjer Wankel-ov

motor – slika 2.12)

A1

B1C1 B2

A2

C2

1

2

3

4

6

5

7

10

9 8

1 - cilindarska košuljica; 2 - klip; 3 - vratilo; 4 - klizni ležaj; 5 - nepokretni zup�anik; 6 - zup�anik sa unutarnjim zubima (na klipu); 7 - svje�ica; 8 - usisni kanal; 9 - izduvni kanal; 10 - udubljenje na klipu; A1, B1, C1, A2, B2, C2 - mjesta zaptivanja klip-cilindar Sl. 2.12 Skica klipnog rotacionog motora (sistem Wankel) sa dva karakteristi�na položaja klipa

n) Klipni motori sa specijalnim izvo�enjem mehanizma prenosa snage.

Postoji ve�i broj rješenja sa specifi�nim mehanizmom prenosa snage. U nastavku su nabrojana samo neka rješenja:

- motor sa slobodnim klipovima, - motor bez klipnja�e. Ima najmanje dva cilindra, �ije su ose pod 90° ili pod

nekim drugim uglom, - Stirling motor (motor ssi). Prikazan je ovdje kao jedna specijalna konstruktivna

izvedba (slika 2.13). Osnovni elementi i princip rada stirling motora vidi se na slici 2.13. Ovaj motor ima više prakti�nih izvedbi.


25

1Q1

Q2

2

3

4

11

9

857

6

10

I II III IV

1,3 - klipovi; 2 - poluga; 4 - ram; 5 - jaram; 6,7 - klipnja�e; 8 - koljenasto vratilo; 9 - zup�anici; 10 - regenerator; 11 - klipna poluga I - sabijeni gas se nalazi u hladnoj komori (prostor ispod klipa 1) II - kretanjem klipa (3) gas se sabija izotermski III - kretanje klipa (1) naniže gas se prebacuje preko sistema regeneratora (10) i

zagrija�a u vrelu komoru (prostor iznad klipa) IV - pri kretanju oba klipa naniže, vrši se izotermska ekspanzija gasa primaju�i u zagrija�u toplotu Q1

Sl. 2.13 Skica motora sa spoljnim izgaranjem (stirling motor) Dosta je kompliciran i zato nema širu upotrebu. Posebno mu se naglašava pogodnost vanjskog kontroliranog izgaranja i niske emisije zaga�uju�ih komponenti u izduvu. 2.5 Glavni dijelovi motora sui Glavni dijelovi motora sui, koji neposredno i posredno u�estvuju u formiranju radnog prostora, dijele se na:

- pokretne i - nepokretne dijelove

Na slici 2.14 prikazani su glavni dijelovi motora sui.


7

1

2

3

4

5

6

8

13

14 1210

11

9

1 - poklopac motora; 2 - glava motora; 3 - vijci za vezanje glave i bloka motora; 4 - blok motora sa gornjim dijelom motorske ku�ice; 5 - poklopac - gnijezdo ležaja radilice; 6 - donji dio motorske ku�ice (karter); 7 - zaptivka izme�u bloka i glave motora; 8 - klipna grupa; 9 - klipnja�a; 10 - koljenasto vratilo (radilica); 11 - kontrateg; 12- velika pesnica klipnja�e; 13 - zamajac sa zup�astim vijencem; 14 - zup�anik za pogon razvodnog mehanizma

Sl. 2.14 Glavni dijelovi motora Prethodne grupe dijelova sa�injavaju: a) Pokretni dijelovi:

- klipna grupa (klip, klipni prstenovi, osovinica i osigura�i) (8), - klipnja�a (9) sa velikom pesnicom (12) i kliznim ležajevima u maloj i velikoj

pesnici klipnja�e i - koljensto vratilo (radilica) (10) sa kontrategovima (11), zamajcem sa

zup�astim vijencem (13) i zup�anikom za pogon razvodnog mehanizma (14). b) Nepokretni dijelovi:

- poklopac cilindarske glave (1), - cilindarska glava (2) sa zavrtnjevima (3) za njeno pri�vrš�enje za blok, - blok motora (4), - zaptivka izme�u bloka i glave motora (7), - donja polutka gnijezda glavnog ležaja (5) (poklopac) i - korito motora (karter) (6).

U nastavku �e biti date osnove informacije o glavnim dijelovima motora.

2.5 Glavni dijelovi motora sui

27

2.5.1 Pokretni dijelovi motora Pokretni dijelovi su prikazani na slici 2.14 (pozicije: 8, 9, 10, 11, 12, 13 i 14), a na slici 2.15 dati su djelovi krivajnog mehanizma bez radilice i njoj pripadaju�ih elemenata.

12

3

4

5

6

7

8

9

1011

12

1 - osigura�; 2 - osovinica; 3 - klizni ležaj u maloj pesnici klipnja�e; 4, 5 - kompresioni klipni prstenovi (karike); 6 - uljni klipni prsten (karika); 7 - klip; 8 - klipnja�a; 9 - osigura�; 10 - zavrtanj; 11 - klizni dvodijelni ležaj u velikoj pesnici; 12 - poklopac velike pesnice, 13 - mala pesnica klipnja�e

Sl. 2.15 Pokretni dijelovi motora (klipna grupa i klipnja�a)

Klip Osnovni zadaci klipa su:

- da prenosi sile gasova na radilicu motora, - da u�estvuje u kružnom procesu motora, a kod dvotaktnih motora da

u�estvuje i u izmjeni radne materije, - da istovremeno prihvata velike promjene pritiska i temperature, - da pomaže pri zaptivanju radnog prostora, - kod manjih i srednjih motora da ima ulogu ukrsne glave, - da prima inercione sile od karika, - da vrši odvo�enje odre�ene koli�ine toplote da se ne bi prekora�ila najve�a

dozvoljena temperatura dijelova klipa, - da ima habanje u razumnim granicama i - da se pomo�u njega utje�e na smanjenje specifi�ne potrošnje goriva i

smanjenje emisije zaga�uju�ih materijala u produktima izgaranja. Klipovi se izra�uju naj�eš�e od legura aluminija. To su u prvom redu legure:

- Al Si 25 Cu Ni - Al Si 21 Cu Ni - Al Si 18 Cu Ni


- Al Si 12 Cu Ni koje pored osnovnog elementa aluminija (Al) sadrže silicij (Si), bakar (Cu) i nikl (Ni). Pored legura Al, za klipove se koriste i sivo liveno gvož�e i nodularni sivi liv. Osnovne prednosti legura Al su:

- male inercione sile i - dobar prenos toplote.

Loše strane legura Al su:

- veliki koeficijent toplotnog širenja i - opadanje mehani�kih osobina sa porastom temperature.

Zbog toga je vrlo važno poznavati raspored temperatura po konturi klipa. Gruba slika rasporeda temperatura na klipu, vidi se na slici 2.16, gdje je na desnoj polovini

slike prikazan klip oto motora, a na lijevoj polovini klip dizel motora. Punim linijama je prikazano temperaturno polje klipova od Al-legura, a crtkanim linijama je prikazano temperaturno polje klipova od sivog liva. Pored važnosti temperatura klipa za mehani�ke osobine materijala, one su važne i zbog:

- termi�kog naprezanja, - zazora u sklopu klip-karika-košuljica i - koksovanja ulja u zoni gornjeg pojasa klipa i žlijeba prve i druge kompresione

karike.

- polje temperatura za klip od Al - legure - polje temperatura za klip od sivog liva

Sl. 2.16 Raspored temperatura na klipovima oto i dizel motora

U cilju održavanja nivoa temperatura na klipu, vrlo �esto se uvodi i dodatno hla�enje klipa prskanjem ulja (slika 2.17). Na slici 2.17 a) prikazano je konstruktivno rješenje za dodatno prskanje ulja sa unutarnje strane �ela klipa, a na slici 2.17 b1)


29

i b2) konstruktivno rješenje za prskanje ulja sa njegovim zadržavanjem na klipu. Pored ovih rješenja, klipovi se rade i kao dvodijelni, slika 2.18 a) i b), gdje je gornji dio klipa od vatrootpornog �elika, a donji od legure Al, a na slici 2.18 c), termi�ki najoptere�eniji dio klipa obložen je keramikom, koja služi kao odli�an toplotni izolator.

a) b1) b2)

Sl. 2.17 Razli�ite varijante dodatnog hla�enja klipa

a) b) c)

Sl. 2.18 Dvodijelni klip a) i b) i klip sa kerami�kim umetkom c) Osovinica klipa Osnovni zadatak osovinice klipa je da ostvari zglobnu vezu klipa s klipnja�om. Naj�eš�e se koriste tzv. plivaju�e osovinice, koje slobodno plivaju u maloj pesnici klipnja�e i ušicama klipa. Postoje i druge konstruktivne varijante, koje �e biti prikazane u dijelu gdje se razmatra klipnja�a. Oblici osovinice klipa prikazani su na


slici 2.19. Na slici 2.19 a) dat je oblik, koji se naj�eš�e koristi kod �etvorotaktnih motora a na slici 2.19 b) je prikazana osovinica za dvotaktne motore. Zbog smanjenja mase, a zadržavanja krutosti susre�u se i osovinice kao na slici 2.19 c) i d). Na slici 2.19 e) data je osovinica koja se pri�vrš�uje za klipnja�u. Izgled bo�nih osigura�a osovinice vidi se na slici 2.20.

Sl. 2.19 Konstruktivni oblici osovinice klipa

Sl. 2.20 Izgled bo�ih osigura�a osovinice

Osovinice se rade od �elika za cementaciju i to:

- za oto motore �1220 i �1221 - za dizel motore (visokolegirani �elici) �4120; �4320 i � 4720.

B

A

8’ 16’

0,1

mm

0,1

mm

detalj B

Vanjska površina osovinice treba imati veliku tvrdo�u, koja se propisuje u iznosu od 62 ± 2 HRc. Zbog vrlo malih tolerancija izme�u osovinice i ušica u klipu i male pesnice klipnja�e, a istovremeno velikog optere�enja ovog sklopa, u novije vrijeme se pojavljuju tzv. profilirane osovinice (slika 2.21). Ove osovinice imaju nagib 8’ odnosno 16’ na mjestu gdje dolazi završetak ušice klipa, kako bi se ovdje maksimalno smanjio visoki kontaktni pritisak. Korištenjem profiliranih osovinica zna�ajno se smanjuju kontaktni naponi i habanje na mjestu kraj ušica osovinica.

Sl. 2.21 Profilirana osovinica klipa


31

Pored profiliranja osovinice klipa, susre�u se i profilirani otvori u ušicama klipa koji imaju isti cilj kao i profilirana osovinica, ali je ovo zna�ajno skuplji zahvat kod izrade. Na slici 2.21, detalj A, pokazan je žlijeb prve kompresione karike izra�ene od nirezista (legura Cu-Ni-sivi liv), koji je daleko otporniji na habanje od legure Al. Ovaj zahvat se koristi prakti�no kod svih klipova, kod prvog žljeba kompresione karike. Klipni prstenovi (karike) Osnovni zadaci karika su:

- zaptivanje prostora izgaranja, - sudjelovanje u odvodu toplote od klipa na cilindarsku košuljicu i - regulacija uljnog filma za podmazivanje.

Ove zadatke klipni prstenovi (karike) obavljaju:

- nalijeganjem spoljnom (radnom) površinom na zid cilindra odre�enim pritiskom i

- udarnim nalijeganjem na bo�ne površine žlijeba klipa uslijed aksijelnog ubrzanja pod dejstvom sila gasova, sila trenja i sopstvene inercione sile.

Klipne karike dijele se na kompresione i uljne. Konstruktivni oblici kompresionih klipnih prstenova (karika) su dati na slici 2.22.

e) f)

a) b) c) d)

g) h) i)

Sl. 2.22 Konstruktivni oblici kompresionih klipnih prstenova (karika) Uljne karike naj�eš�e imaju izgled kao na slici 2.23.

Legenda:a) pravougaona karika b) minutna karika (30’ do 50’ nagib) c) jednostrano trapezna karika d) dvostrano trapezna karika e) karika sa odsje�enim gornjim rubom f) reverzivno - torziona karika g) normalna bali�na karika h) asimetri�no bali�na karika i) asimetri�no bali�na karika rastere�ena po pritisku


a) b) c)

d) e) f)

Sl. 2.23 Konstruktivni oblici uljnih klipnih prstenova (karika) U cilju obezbje�enja osnovne uloge karika, zaptivanje radnog prostora, u karikama je prilikom izrade uveden prednapon po obimu, koji proizvodi pritisak karike na košuljicu prema slici 2.24. Na slici 2.24 a) prikazan je raspored pritiska u karikama, koje se koriste kod �etvorotaktnih motora (tzv. kruškasti dijagram), gdje je najve�i pritisak na dijelu gdje je karika rascijepljena. Na slici 2.24 b) dat je raspored pritiska u karikama, koje se koriste kod dvotaktnih motora (dijagram pritiska u obliku jabuke), gdje je važno da je na spoju karika pritisak minimalan, da ne bi dolazilo do zapinjanja karika u kanalima u košuljici.

a) b)

p

�

Sl. 2.24 Uobi�ajene forme raspodjele pritiska u karikama Pravilnim prednaponom u karikama, optimalnim brojem karika i odgovaraju�im zazorima karika u žljebovima karika dobija se i odgovaraju�e preporu�eno produvavanje gasova u karter. Produvavanje je, naravno, povezano i sa deformacijama same cilindarske košuljice. Pad pritiska gasova iz natklipnog prostora prema karteru, dat je na slici 2.25. Na današnjem stupnju razvoja, naj�eš�e se na klipu nalaze po 2 ÷ 3 kompresiona klipna prstena i 1 uljni prsten. Uobi�ajene

Legenda:a) uljna karika sa nosom b) uljna karika sa kanalom c) uljna karika sa torzionim djelovanjem d) uljna karika sa forsiranim struganjem ulja e) U – fleks uljna karika f) Barflex uljna karika


33

p = 100%

p = 100%

7,5 %7,5 %

p

p1

p2

3

kombinacije klipnih prstenova date su na slici 2.26, gdje je: - slika 2.26 a) – set karika za forsirane

oto motore, - slika 2.26 b) i c) – setovi karika za

dizel usisne motore - slika 2.26 d) i e)– setovi karika za

natpunjene motore.

Sl. 2.25 Promjena pritiska gasova po visini klipa

Sl. 2.26 Uobi�ajeni setovi karika po jednom klipu Zbog nepovoljnih uslova u kojima rade, klipni prstenovi se izra�uju od materijala, koji treba da ispunjava sljede�e uslove:

- da ima dovoljnu mehani�ku �vrsto�u na povišenim temperaturama, - da bude otporan na habanje pri povišenim temperaturama, - da ima mali koeficijent trenja i pri povišenim temperaturama i pri

nedovoljnom podmazivanju. Ove uslove najbolje ispunjava sivo liveno gvož�e slijede�e strukture:

- ravnomjeran raspored grafita, ASTM tip 5 – 6, - osnovna struktura perlit-sorbit, - prisutnost ferita do 5 %, - fosfidna mreža fino raspore�ena.

Kod visoko napregnutih klipnih prstenova koristi se sivo liveno gvož�e legirano sa: Mn, Cr, Mo, V, Cu i Ni. Zbog obezbje�enja boljih uslova klizanja, radna površina klipnih prstenova se naj�eš�e presvla�i mrežastim slojem hroma (Cr) ili molibdena (Mo).


Koljenasto vratilo (radilica) Koljenasto vratilo (radilica) vrši prenos obrtnog momenta i spada u najodgovornije, najsloženije, najnapregnutije i najskuplje dijelove motora. Za pravilno funkcioniranje radilice moraju biti ispunjeni sljede�i zahtjevi:

- mora postojati dovoljna sigurnost da ne do�e do zamornog loma materijala u cijelom radnom podru�ju,

- ne smiju postojati velike amplitude torzionih, savojnih i aksijalnih oscilacija, - inerciono optere�enje mora se dovesti na razumnu mjeru i - deformacije radilice moraju se dovesti na razumnu minimalnu mjeru.

Izgled radilice, sa elementima koji se na njoj nalaze, dat je na slici 2.27.

1’ 2’ 3’

a)

b)

1- prigušiva� torzionih oscilacija (PTO), 1’ - mjesto montaže PTO, 2 - remenica za pogon pumpe i ventilatora, 2’ - mjesto montaže remenice, 3 - zup�anik za pogon bregastog vratila, 3’ - mjesto montaže zup�anika, 4 - glavni rukavac, 5 - ramena, 6 - kanal za ulje, 7 - protutegovi, 8 - lete�i rukavac, 9 - prirubnica, 10 - zup�asti vijenac, 11 - zamajac, 12 - frikciona površina na zamajcu, 13 - otvor za centriranje, 14, 15 - mjesto zaptivanja krajeva radilice

Sl. 2.27 Izgled (a) i skica (b) elemenata grupe koljenastog vratila Efektivna snaga motora (Pe), odnosno ohdgovaraju�i obrtni moment (Me) i broj obrtaja motora (n) se prenose od zamajca (11) na spojnicu i mjenja�. Radilica se naj�eš�e izra�uje kovanjem (slika 2.28), a u novije vrijeme sve �eš�e livenjem za manje motore.


35

Sl. 2.28 Kovano koljenasto vratilo (radilica)

S obzirom na vrlo razli�ite konstruktivne forme koljenastog vratila, od oblika ramena, do toga da rukavci mogu biti puni ili šuplji, potrebno je obezbijediti razvo�enje ulja za podmazivanje rukavaca na radilici. Na slici 2.29 dato je nekoliko konstruktivnih izvedbi kanala za ulje.

Sl. 2.29 Konstruktivne izvedbe kanala za ulje kod punih i šupljih rukavaca radilice


Radilice se izra�uju od �elika za poboljšanje. Naj�eš�i materijali su: - za male i malo optere�ene motore: �1531 i �1731, - za vozilske manje opter�ene oto i dizel motore: �3130 i �3230, - za više optere�ene dizel motore: �3830 i � 4732, - za najoptere�enije dizel motore �5430.

Ovi �elici pogodni su za površinsko kalenje rukavaca (koristi se tzv. indukciono kalenje), a rje�e se koristi nitriranje radilice. U svakom slu�aju termi�kom obradom treba posti�i tvrdo�u rukavca radilice 60 ± 2 HRc, �ime se obezbje�uje kalenje i po odre�enoj dubini, što omogu�ava brušenje rukavaca radilice i produženje njenog vijeka upotrebe, uz promjenu kliznih ležajeva. Klipnja�a Klipnja�a je element koji povezuje klip i radilicu motora i vrši pretvaranje pravolinijskog kretanja klipa u kružno kretanje radilice. Sastoji se od male pesnice, tijela i velike pesnice klipnja�e sa poklopcem velike pesnice. U maloj pesnici nalazi se jednodijelni klizni ležaj, a u velikoj pesnici dvodijelni klizni ležaj. Izgled klipnja�e sa ravno razrezanom i koso razrezanom velikom pesnicom dat je na slici 2.30. Prednost se daje klipnja�ama sa koso razrezanom velikom pesnicom, zbog mogu�nosti lakše demontaže klipa i klipnja�e (bez va�enja radilice sa motora). Zbog velike odgovornosti klipnja�e u radu motora, mora se obezbijediti njena visoka krutost uz minimalnu težinu. Zbog toga se tijelo klipnja�e pravi sa vrlo razli�itim formama

�I

�I

=30÷60°

mala pesnica

stablo klipnjače

velika pesnica

poklopac velikepesnice

Ravno rasječena velika pesnica Koso rasječena velika pesnica

Sl. 2.30 Konstruktivni oblici klipnja�e


37

popre�nog presjeka (slika 2.31). Na slici 2.32 dato je nekoliko konstruktivnih

Sl. 2.31 Razni oblici presjeka tijela klipnja�e

I

II

III

IV

V

VI

Sl. 2.32 Razni oblici male pesnice klipnja�e rješenja formi male pesnice gdje su rješenja V i VI (slika 2.32) sa �vrstom vezom klipnja�e sa osovinicom, a kod ostalih izvedbi je tzv. plivaju�a osovinica. Klipnja�e se rade uglavnom kovanjem od visoko legiranih �elika za poboljšanje. Uglavnom su to hrom-molibden �elici (�4730 – �4733). 2.5.2 Osnovni nepokretni dijelovi motora Uobi�ajene konstrukcione forme gradnje nepokretnih dijelova motora prikazane su


na slici 2.33. To su: - tunelska gradnja (I, slika 2.33) - gradnja blok-karter (II, III, slika 2.33) - gradnja blok-glava (IV, slika 2.33) - gradnja blok motora velikih snaga (V, slika 2.33)

Osnovni nepokretni dijelovi motora su :

- blok motora (b, slika 2.33) - cilindarska glava (a, slika 2.33) - gornji dio motorske ku�ice (c1, slika 2.33) - donji dio motorske ku�ice (c2, slika 2.33)

Sl. 2.33 Forme gradnje nepokretnih dijelova motora Blok motora Blok motora sa cilindarskim košuljicama osnovni je dio motora, koji prima i prenosi sve inercione sile na oslonce motora. Kod konstrukcije bloka treba uzeti u obzir slijede�e zahtjeve:

- velika krutost i male deformacije, - minimalna težina, male dimenzije, velika kompaktnost, - jednostavnost, - mogu�nost jednostavne i lagane ugradnje bregastog vratila i ostalih

elemenata razvoda i - mogu�nost dobrog i ravnomjernog hla�enja.

U principu se razlikuju sljede�e konstrukcije :

- monoblok – integralna cjelina bloka i cilindarskih košuljica, - vodom hla�ene cilindarske košuljice u bloku, - suhe cilindarske košuljice i - zra�no hla�enje cilindarske košuljice.


39

a) Monoblok Prikazan je na slici 2.34.

Prednosti ovog rješenja su: - jednostavno se dobiva visoka

krutost i - konstrukcija je relativno kompaktna.

Nedostaci rješenja su:

- svaka greška zahtijeva bacanje cijelog bloka,

- legiranje je vrlo skupo, a mora se legirati cio blok i

- pri livenju se teško dobiva željena struktura klizne staze.

Koriste se uglavnom kod malih motora.

Sl. 2.34 Monoblok motora b) Mokre cilindarske košuljice Izgled takve košuljice u bloku, dat je na slici 2.35.

4 - 5minimum

4 - 5minimum

�k

Guma Cu

x

d)

a)

b) c )

1 1 1 1

2 2 2

3

33

3

1 - cilindarska košuljica; 2 - prostor za te�nost za hla�enje; 3 - blok motora

Sl. 2.35 Mokre cilindarske košuljice (sklop a) i razli�iti konstruktivni detalji b), c) i d)) Rješenje sa mokrim cilindarksim košuljicama naj�eš�e se susre�e u praksi. Postoji


mogu�nost zamjene cilindarskih košuljica pojedina�no. Obezbje�uje se dobro hla�enje. Kod ovog konstruktivnog rješenja postoji opasnost od pojave kavitacije

ako do�e do zna�ajnijeg smanjenja debljine zida košuljice (�k). Cilindarske košuljice se rade od sivog liva. Klizna staza košuljice se oplemenjuje zbog dobivanja boljih osobina klizanja (nitriranje, fosfatiranje, mrežasto hromiranje). Završna obrada klizne staze košuljice je honovanje, a u novije vrijeme se sve više koristi plato honovanje, sve sa ciljem postizanja boljih kliznih svojstava. Izgled jednog livenog bloka �etvorocilindri�nog motora sa mokrim cilindarskim košuljicama prikazan je na slici 2.36.

Sl. 2.36 Liveni blok linijskog �etvorocilindri�nog motora sa mokrim košuljicama c) Suhe cilindarske košuljice Suha cilindarska košuljica sa blokom data je na slici 2.37. Koriste se uglavnom u SAD-u.

osiguranjesanaleganjem

osiguranjesaprstenom

honovano honovano

brušeno

brušeno

a) b) c)

11

2

3

3

1 - cilindarska košuljica; 2 - prostor za te�nost za hla�enje; 3 - blok motora

Sl. 2.37 Suha cilindarska košuljica (sklop a) i razli�iti konstruktivni detalji b) i c)) Ova konstrukcija ima dobru krutost i kompaktnost, ali ima nešto lošije hla�enje. Sama košuljica se radi od kvalitetnih materijala. Dosta joj je otežana montaža i demontaža. Nakon montaže košuljica se podvrgava završnoj obradi unutarnje klizne staze.


41

d) Zra�no hla�ene cilindarske košuljice Zra�no hla�ena cilindarska košuljica ima izgled kao na slici 2.38. Na sebi ima rebra, koja pove�avaju intenzitet hla�enja. Koristi se naj�eš�e kod motora za motocikle gdje je nastrujavanje zraka za hla�enje prirodno, a kod vozilskih motora mora biti obezbije�en poseban sistem nastrujavanja zraka (ventilator, usmjeriva�i zraka, itd.).

Sl. 2.38 Zra�no hla�ena cinilndarska košuljica

Blokovi motora izra�uju se livanjem od sivog liva ili od legure aluminija. Zbog zahtjeva koji se postavljaju pred blok motora, on predstavlja jedan od najsloženijih liva�kih elemenata u praksi. Masa cilindarskog bloka, sa gornjim dijelom ku�ice motora kre�e se u granicama 25 ÷ 37 % od ukupne mase motora. Racionalnom konstrukcijom bloka (uvo�enjem orebrenja) može se zna�ajno utjecati na smanjenje mase bloka, odnosno mase motora. Cilindarska glava Osnovni zadatak cilindarske glave jeste da hermeti�ki zatvori prostor u kome se odvija proces izgaranja. Konstrukcija glave zavisi najviše od:

- oblika prostora za izgaranje, - rasporeda ventila, brizga�a i svje�ica, - oblika i rasporeda usisnih i izduvnih kanala i - vanjskih dovodnih cijevi i smjera te�enja te�nosti za hla�enje.


Cilindarska glava treba da ima i visoku krutost obzirom na sile koje prima. Zbog toga se vrlo �esto cilindarska glava radi za svaki cilindar posebno ili za po dva cilindra, a rje�e iz jednog dijela za cio motor (samo kod malih motora). Konstruktivni izgled glave mnogo zavisi od na�ina hla�enja. Na slici 2.39 date su dvije glave motora sa hla�enjem te�noš�u (za oto i dizel motor) a na slici 2.40 glava jednog zra�no hla�enog motora.

A A

B B

Presjek A-A

Presjek B-B

a) b)

Sl. 2.39 Konstruktivne izvedbe glave motora sa hla�enjem te�noš�u za oto motore a) i dizel motore b)

Pogled odozgo

FPresjek A-B

Presjek C-D Presjek E-F

B

A

E

C

D

Pogled odozdo

Sl. 2.40 Glava zra�no hla�enog motora


43

Na slici 2.41 prikazana je jednodijelna cilindarska glava motora sa poklopcem i odgovaraju�im zaptiva�ima.

1

2

3

4

1 – zaptiva� glave, 2 – glava, 3 – zaptiva� poklopca, 4 – poklopac

Sl. 2.41 Glava motora sa poklopcem Motorska ku�ica (karter) Konstrukcija kartera zavisi u najve�oj mjeri od na�ina uležištenja koljenastog vratila. Kod tunelske gradnje, koja posjeduje najve�u krutost, motorska ku�ica je izjedna, a koljenasto vratilo se pri montaži mora pomjerati aksijalno, što je kod višecilindri�nih motora veoma komplicirano. Kod motora za pogon motornih vozila karter je dvodijelan, pri �emu je gornji dio izliven sa cilindarskim blokom. Donji dio kartera služi kao uljno korito i obi�no je presovan od lima debljine 1 do 1,5 mm (slika 2.42 a) i b)) i preko prirubnice oja�ane spolja po cijeloj dužini ja�om limenom trakom pri�vrš�en za gornji dio kartera preko zaptiva�a (2). Kod

2

1

a) b)

1 - karter, 2 - zaptivka

Sl. 2.42 Prostorni izgled presovanih uljnih korita (kartera) – dvije razli�ite izvedbe


3

21

nekih motora donji dio kartera je odliven od livenog gvož�a ili aluminijske legure, pri �emu je kod vozilskih motora �esto orebren izvana, �ime se pospješuje hla�enje ulja, koje se tu sliva. Na slici 2.43 data je jedna izvedba livenog kartera motora.

1 – karter, 2 – �ep za ispuštanje ulja, 3 – zaptivka

Sl. 2.43 Liveni karter motora sa zaptivkom 2.6 Pomo�ni sistemi i ure�aji motora sui Pored ve� pobrojanih glavnih dijelova, svaki motor mora imati i niz pomo�nih ure�aja i sistema, koji su neophodni za pravilan rad motora. U pomo�ne sisteme i ure�aje ubrajaju se:

- sistem razvoda radne materije, - sistem napajanja motora gorivom, - sistem paljenja, - sistem podmazivanja, - sistem hla�enja i - sistem za startovanje.

Sistem razvoda radne materije Ima zadatak da u ta�no odre�enom vremenu vrši usisavanje svježe smješe (oto motor) ili zraka (dizel motor) u motor, te nakon obavljenog rada motora sui odstrani produkte izgaranja iz motora, kako bi radni prostor pripremio za slijede�i ciklus. Sistem za napajanje motora gorivom Zbog razli�itog na�ina pripreme i paljenja smješe kod oto i dizel motora, oni imaju i razli�ite sisteme dobave goriva. Kod oto motora, sistem dobave goriva sastoji se od:

- rezervoara za smještaj goriva, - odgovaraju�ih cjevovoda, - pre�ista�a goriva,

2.6 Pomo�ni sistemi i ure�aji motora sui

45

- pumpe za dobavu goriva i - rasplinja�a (karburatora).

Sistem za dobavu goriva kod dizel motora se sastoji od dijelova:

- rezervoar goriva, - dovodnih cijevi do napojne pumpe, - napojne niskotla�ne pumpe, - pre�ista�a goriva, - pumpe visokog pritiska, - cijevi visokog pritiska i - brizga�a.

U novije vrijeme se kod oto motora sve više istiskuju sistemi za dobavu goriva preko rasplinja�a, a njihovo mjesto zauzimaju razli�iti sistemi za ubrizgavanje goriva, sve sa ciljem postizanja ve�e efikasnosti procesa u motoru sui. Sistem za paljenje smješe Kod svih oto motora smješa u cilindru se pali elektri�nom varnicom u ta�no odre�enom trenutku. Osnovni dijelovi sistema za paljenje smješe su:

- baterija (akumulator), - indukcioni kalem (bobina), - razvodnik paljenja sa prekida�em i ragulatorom ugla pretpaljenja, - nisko i visokonaponski vodovi i - svje�ice.

Zavisno od izvora napajanja strujom postoje:

- sistemi baterijskog paljenja i - sistemi magnetnog paljenja.

Sistem podmazivanja Sistem za podmazivanje ima zadatak da svim sklopovima motora, �iji se elementi u radu me�usobno relativno kre�u, dovede odre�enu koli�inu ulja (sa odre�enim pritiskom i temperaturom ulja). Osnovna uloga podmazivanja je smanjenje trenja, zaštita dijelova od korozije pove�ana hermeti�nost sklopa i odvo�enje odre�enog dijela toplote. Glavni dijelovi sistema podmazivanja su: prostor u karteru gdje se slijeva ulje za podmazivanje, usisna korpa sa grubim pre�ista�em, zup�asta pumpa, eventulano izmjenjiva� toplote za hla�enje ulja, fini pre�ista�, glavna razvodna magistrala sa priklju�cima za manometar, sigurnosni ventili i ostale razvodne cijevi.


Sistemi za hla�enje Zbog visokih temperatura u procesu rada motora dolazi do zagrijavanja dijelova i sklopova. Prekomjerno zagrijavanje dijelova i sklopova narušava funkcije rada motora, a dolazi u kriti�nim slu�ajevima do zaribavanja i havarije motora. Zbog toga je neophodno hla�enje dijelova i sklopova motora, i na taj na�in održavati konstantnim temperaturne uslove u cijelom radnom podru�ju motora. Zavisno od medija kojim se vrši hla�enje, razlikuju se motori:

- sa hla�enjem te�noš�u i - sa zra�nim hla�enjem.

Sistem za startovanje Motori sui se ne mogu sami stavljati u pogon, nego je za to potrebno uložiti odgovaraju�i rad, koji se dovodi sa strane. Za startovanje motora potrebno je ostvariti odgovaraju�i startni broj obrtaja, koji zavisi od konstrukcije motora. Ure�aji za startovanje se mogu grupisati u:

- ru�ni starteri (pokreta�i), - elektrostarteri, - hidrostarteri, - startovanje preko komprimiranog zraka i - startovanje preko pomo�nog motora.

Pored naprijed nabrojanih sistema, na motoru se nalaze i drugi sistemi koji nisu obavezni, ali pomažu ostvarenju poboljšanja rada motora (bolja ekonomi�nost, manja buka, manja emisija zaga�uju�ih materija itd.) tako da danas predstavljaju prakti�no sisteme bez kojih motor ne bi mogao biti konkurentan na tržištu. Tu se ubrajaju i sistemi elektronske kontrole pojedinih procesa, sistem pre�iš�avanja izduvnih gasova itd. 2.7 Opis rada �etvorotaktnog oto i dizel motora Kod �etvorotaktnih motora sve faze radnog ciklusa obave se za �etiri takta (hoda klipa) ili dva obrtaja koljenastog vratila. Položaj klipa u cilindru najlakše se odre�uje uglom, koji zaklapa ru�ica koljena koljenastog vratila sa uzdužnom osom cilindra motora. Zna�i, za obavljanje svih faza radnog ciklusa motora potrebno je da koljeno koljenastog vratila opiše ugao od 720° KV (°KV – stepen koljenastog vratila). Ugao 0 °KV definira položaj kada je klip u spoljnoj mrtvoj ta�ki (SMT) i na po�etku takta usisavanja. U nastavku opisat �e se podrobnije radni taktovi �etvorotaktnog motora polaze�i od pretpostavke da on ve� radi, tj. razmatrat �e se jedan od njegovih radnih ciklusa. S obzirom na to da je princip rada sli�an kod oto i kod dizel motora, pri opisivanju

2.7 Opis rada �etvorotaktnog oto i dizel motora

47

rada oto motora paralelno �e se dati razlika oto motora u odnosu na dizel motor. Zbog boljeg uvida i razumijevanja narednih objašnjenja, na slici 2.44 i slici 2.45 date su skice oto i dizel motora sa neophodnim agregatima bez kojih ovi motori ne bi mogli raditi.

1615

14

541

2

11

12

1a

13

38

9

10

2321

24

25

26

27

28

1829

30

2019

18

22

15,16

176

7

1 - klip, 1a - osovinica, 2 - klipnja�a, 3 - koljenasto vratilo, 4 - cilindarska košuljica, 5 - cilindarska glava, 6 - blok motora sa gornjim dijelom motorne ku�ice, 7 – karter, 8 - zamajac, 9 - zup�asti vijenac, 10 - protuteg, 11, 12 - zup�asti par za pogon razvodnog mehanizma, 13 - pumpa za te�nost, 14 - vod za hla�enje, 15, 16 - usisni i izduvni ventil, 17 - bregasto vratilo, 18 - šipka podiza�a, 19 - klackalica, 20 - opruge ventila, 21 - pre�ista� zraka, 22 - rasplinja�, 23 - dovod goriva, 24 - plovak, 25 - difuzor, 26 - usisni kolektor, 27 - usisna cijev, 28 - izduvni kolektor, 29 - elektrostarter, 30 - svje�ica

Sl. 2.44 Skica oto motora (osnovna verzija)


16 15

14

541

2

11

12

1a

13

3

8

9

10

15,16

26

21

27

28

18 29

25

18

20

19

23

22

24

176

7

1 - klip, 1a - osovinica, 2 - klipnja�a, 3 - koljenasto vratilo, 4 - cilindarska košuljica, 5 - cilindarska glava, 6 - blok motora sa gornjim dijelom motorne ku�ice, 7 - karter, 8 - zamajac, 9 - zup�asti vijenac, 10 - protuteg, 11, 12 - zup�asti par za pogon razvoda, 13 - pumpa za te�nost, 14 - vod za hla�enje, 15, 16 - usisni i izduvni ventil, 17 - bregasto vratilo, 18 - šipka podiza�a, 19 - klackalica, 20 - opruge ventila, 21 – pre�ista� zraka, 22 - pumpa visokog pritiska, 23 - dovod goriva, 24 - cijev visokog pritiska, 25 - brizga�, 26 - usisni kolektor, 27 - usisna cijev, 28 - izduvni kolektor, 29 - elektrostarter

Sl. 2.45 Skica dizel motora (osnovna verzija) Za objašnjenje taktova motora koristi�e se pozicije motora date na slici 2.46.

usis

a) b) d)c)

izduv

a) – usisavanje; b) – sabijanje; c) – širenje; d) – izduvavanje

Sl. 2.46 Taktovi �etvorotaktnog motora

2.7 Opis rada �etvorotaktnog oto i dizel motora

49

Prvi takt: usisavanje (slika 2.46 a)) Dejstvom viška kineti�ke energije, koja je akumulirana u zamajcu tokom odvijanja prethodnog radnog ciklusa, dolazi, putem motornog mehanizma do povla�enja klipa iz spoljne mrtve ta�ke (SMT) ka unutarnjoj mrtvoj ta�ki (UMT). Pošto se zapremina cilindra, koja je ograni�ena gornjom površinom klipa, pove�ava, pritisak unutar cilindra se snižava i dostiže vrijednost manju od okolnog pritiska (po). Usisni ventil se odiže, otvara usisni otvor i zrak, zbog razlike pritiska (u cilindru i okolnoj sredini) kre�e kroz usisni kanal ka cilindru motora. Na putu ka cilindru motora u karburatoru dolazi do miješanja struje zraka sa kapljicama goriva i na taj na�in se obrazuje svježa smješa, koja kroz usisni otvor ulazi u cilindar. Na kraju takta usisavanja, apsolutni pritisak usisane smješe u cilindru motora kre�e se od 0,75 do 0,95 bar a temperatura usisne smješe 340 ÷ 400 K. Kod dizel motora usisava se �ist zrak a pritisak na kraju usisavanja je 0,85 ÷ 0,95 bar dok je temperatura 310 ÷ 350 K. Kod natpunjenih motora, nivoi pritisaka i temperatura su zna�ajno pove�ani, a dovo�enje zraka u motor se vrši prinudnim putem. Drugi takt: sabijanje (kompresija (slika 2.46 b)) Još uvijek pod utjecajem akumulirane kineti�ke energije, kao i energije susjednih cilindara, klip po�inje svoje kretanje od UMT ka SMT, zapremina cilindra se smanjuje, a svježa smješa se sabija. Oba ventila su za to vrijeme zatvorena. Zbog smanjenja zapremine u toku sabijanja svježoj smješi raste pritisak i temperatura. Na kraju takta sabijanja smješa u zapremini kompresionog prostora ima pritisak 20 ÷ 40 bar i temperaturu 430 ÷ 700 K. Prije nego što klip dospije u SMT, dolazi do paljenja smješe elektri�nom varnicom i po�inje process izgaranja. Brzina izgaranja smješe zavisi od pritiska i temperature na kraju sabijanja (uz uslov da je ostvarenje smješe idealno). Što je ve�a brzina izgaranja, ve�i su i pritisci gasova izgaranja i njihova temperatura. Kod oto motora stepen sabijanja je ograni�en da ne bi došlo do samopaljenja radne smješe. Kod dizel motora sabija se �ist zrak, �iji pritisak na kraju takta sabijanja iznosi 30 ÷ 50 bar a temperatura 800 ÷ 900 K. Pri kraju takta sabijanja u cilindar se ubrizgava gorivo, koje se upali uslijed visoke temperature sabijenog zraka. Tre�i takt: širenje–ekspanzija (slika 2.46 c)) Izgaranje koje je zapo�elo prije SMT sve je intenzivnije osloba�aju�i pri tome znatne koli�ine toplote. To dovodi do porasta pritiska i temperature gasova u cilindru motora. Maksimalni pritisak prilikom izgaranja kod oto motora dostiže se neposredno pošto je klip krenuo od SMT ka UMT, i iznosi 50 ÷ 90 bar dok je temperatura gasova


1900 ÷ 2500 K. Kod dizel motora maksimalni pritisak gasova iznosi 80 ÷ 150 bar, a temperatura oko 2100 ÷ 2300 K. U procesu širenja oba ventila su zatvorena, a sila pritiska gasova dejstvuje na klip te se preko klipnja�e predaje koljenastom vratilu na kome izaziva obrtni moment, kojim se savladavaju otpori i vrši koristan rad. Zamajac akumulira višak kineti�ke energije koju vra�a koljenastom vratilu u taktovima usisavanja, sabijanja i izduvavanja. Zna�i, širenje je jedini radni takt �etvorotaktnog motora. Na karaju takta širenja kod oto motora pritisak gasova izgaranja je 3 ÷ 4 bar, a temperatura 800 ÷ 900 K. Kod dizel motora na kraju takta širenja gasovi izgaranja imaju pritisak 4 ÷ 8 bar, a temperatura 900 ÷ 1200 K. �etvrti takt: izduvavanje (slika 2.46 d)) Klip se kre�e od UMT ka SMT, a izduvni ventil je otvoren. Pritisak u cilindru pada, jer teži da se izjedna�i sa atmosferskim pritiskom. Izduvni gasovi na kraju takta izduvavanja kod oto motora imaju pritisak oko 1,05 ÷ 1,25 bar, a temperatura se kre�e u granicama 700 ÷ 800 K. Kod dizel motora u trenutku otvaranja izduvnog ventila pritisak u cilindru se snižava od 4 ÷ 8 bar do 1,2 bar i ostaje do kraja takta skoro jednak, a temperatura izduvnih gasova je oko 900 K. Tokom izduvavanja završava se radni ciklus �etvorotaktnog motora. Cilindar je ponovo spreman primiti svježu smješu kako bi se svi taktovi ponovili. Navedeni podaci za pritiske i temperature zraka, mješavine zraka i goriva, kao i produkata izgaranja odnose se na konvencionalne usisne motore. Novi razvoj motora sui, uvode�i procese natpunjenja, elektronske kontrole dobave goriva, uvo�enja varijabilne geometrije razvodnog mehanizma, promjenjivog ugla pretpaljenja itd., zna�ajno mijenja gore navedene veli�ine pritiska i temperature.

2.8 Opis rada dvotaktnog oto i dizel motora

Pretvaranje energije iz jednog oblika u drugi kod dvotaktnih motora obavi se za dva hoda klipa (takta), odnosno za jedan pun obrtaj koljenastog vratila ili 360 °KV. Iz ovoga proizilazi da �e dvotaktni motor, koji ima isti broj obrtaja kao �etverotaktni, imati dva puta ve�i broj radnih ciklusa u jedinici vremena. Na osnovu ove konstatacije bilo bi za o�ekivati da dvotaktni motor pri istoj radnoj zapremini, istom broju obrtaja i istom stepenu punjenja ima dvostruko ve�u snagu od �etvorotaktnog motora. Me�utim, zbog specifi�nosti konstrukcije (razvo�enje radne materije kanalima) radni hod klipa je smanjen, što ima za posljedicu manji srednji indicirani pritisak u odnosu na �etvorotaktni motor, a uslijed ispiranja motora ima gubitak svježe smješe, te je snaga dvotaktnog motora 50 ÷ 60% ve�a od snage �etverotaktnog motora. Radni ciklus koji se sastoji od istih faza kao kod


51

I

U

a) b)

UMT

SMTP

�etvorotaktnog motora obavlja se za dva takta, te mora do�i do preklapanja tj. istovremenog odvijanja više faza ciklusa. Izgled kanala za razvo�enje radne materije i taktovi motora prikazani su na slici 2.47. Kod dvotaktnog oto motora sistem za razvod radne materije zamjenjuju tri kanala (slika 2.47), koji se nalaze blizu UMT. Gornji kanal je izduvni kanal (I), koji služi da izvede produkte izgaranja iz cilindra motora. Ispod njega nalazi se prelivni kanal (P), koji vezuje cilindar motora sa motorskom ku�icom (karterom), a služi za prestrujavanje svježe smješe (punjenje cilindra) iz motorske ku�ice u cilindar. S obzirom na ovakav sistem rada motorska ku�ica

U -usisni kanal; I - izduvni kanal; P - prelivni kanal a) takt sabijanja i usisavanja radne materije u karter; b) takt širenja i izmjene radne materije

Sl. 2.47 Taktovi dvotaktnog oto motora

mora biti dobro zaptivena. Tre�i kanal,koji je najniži, je usisni kanal (U), koji je sa jedne strane povezan sa karburatorom, a sa druge strane sa motorskom ku�icom. Prvi takt: sabijanje (kompresija) i usisavanje (slika 2.47 a)) Zahvaljuju�i kineti�koj energiji, akumuliranoj u zamajcu, klip �e se kretati od UMT ka SMT. U po�etku ovog kretanja svi kanali se otvoreni. Kada klip u svom kretanju nagore zatvori otvore prelivnog i izduvnog kanala nastupa kompresija svježeg punjenja (kao na slici). U završnom dijelu procesa sabijanja svježa smješa se, preko usisnog kanala (U), usisava u prostor motorske ku�ice. Nešto prije dolaska u SMT elektri�na varnica izvrši paljenje sabijene smješe. Drugi takt: širenje (ekspanzija) i izduvavanje (slika 2.47 b)) Izgaranje, koje je po�elo pri kraju prethodnog takta, nastavlja se i dalje, pove�avaju�i koli�inu oslobo�ene toplote, što direktno utje�e na porast pritiska i temperature produkata izgaranja te se klip pod dejstvom sila od gasova kre�e od SMT ka UMT. U svom kretanju sila se od klipa preko klipnja�e prenosi na radilicu gdje stvara obrtni moment. Ovo je ujedno i radni takt dvotaktnog motora. U svom kretanju ka UMT, klip najprije otvara izduvne kanale (I), omogu�uju�i izlazak produktima izgaranja u atmosferu. Odmah zatim osloba�a se otvor prelivnog kanala, kroz koji iznad klipa ulazi svježe punjenje. Ono naj�eš�e istiskuje još zaostale gasove


izgaranja (u tom trenutku otvoren je i izduvni kanal), tj. vrši ispiranje radnog prostora cilindra, a ujedno ga puni svježom smješom. Kod dvotaktnih motora, koji nemaju napojnog kompresora, tu ulogu igra prostor ku�ice ispod klipa. Pritisak potreban za punjenje i ispiranje motora dobiva se na taj na�in što se pri kretanju klipa naviše u prostoru ispod klipa ostvari depresija te svježa smješa, uslijed razlike pritiska, ulazi u prostor motorske ku�ice (ispod klipa). Kada se klip kre�e naniže donjom ivicom zatvori usisne kanale (U) pa �e, uslijed smanjenja zapremine ispod klipa, do�i do ustrujavanja svježe smješe kroz prelivni kanal (P) u prostor iznad klipa (u njemu je niži pritisak zbog pove�ane zapremine). Ovakvi motori bez napojnog kompresora zovu se motori sa ispiranjem kroz motorsku ku�icu. Na slici 2.48 data je shema dvotaktnog dizel motora sa napojnim kompresorom.

1 - napojni kompresor; 2 - komora oko cilindra; 3 - kanali za ubacivanje �istog zraka; 4 - izduvni ventil. a) izmjena radne materije; b) sabijanje–širenje

Sl. 2.48 Shema dvotaktnog dizel motora Po principu rada dvotaktni dizel motor se malo razlikuje od dvotaktnog oto motora, ipak on ima izvjesna preimu�stva nad oto motorom jer je npr. specifi�na potrošnja goriva u dvotaktnom dizel motoru manja, zahvaljuju�i ispiranju motora �istim zrakom. Na�in ostvarenja smješe identi�an je kao kod svih dizel motora, tj. u cilindar se ubacuje svjež zrak (slika 2.48 a)), koji vrši i ispiranje, a zatim se pri kraju sabijanja u zagrijan zrak ubrizgava gorivo. Zbog potrebnih uslova na kraju takta sabijanja (da bi se izvršilo samopaljenje goriva) dvotaktni dizel motori obi�no su snabdjeveni napojnim kompresorom (1). Pri kretanju klipa ka UMT otvaraju se kanali za ubacivanje �istog zraka i kroz njih u cilindar ulazi svjež zrak pod pritiskom


53

od oko 1,5 bar. Zrak koji puni cilindar ispred sebe gura sagorjele gasove kroz izduvni ventil (4) u atmosferu (ispiranje cilindra). Pri kretanju klipa od UMT ka SMT poslije zatvaranja kanala za ubacivanje �istog zraka (i izduvni ventil je zatvoren) dolazi do sabijanja �istog zraka (slika 2.48 b)). Na kraju takta sabijanja pritisak zraka u cilindru dostiže do 50 bar, a temperatura 900 ÷ 1000 K. Neposredno prije dolaska klipa u SMT, u kompresioni prostor ubrizgava se gorivo pod visokim pritiskom te se pod dejstvom zagrijanog zraka upali i po�ne izgaranje. Maksimalni pritisak je oko 70 ÷ 100 bar, a temperatura oko 2300 K. Pod pritiskom gasova izgaranja klip se kre�e od SMT ka UMT. Prije nego što klip otvori kanale za ubacivanje svježeg zraka, otvara se izduvni ventil i po�inje izduvavanje gasova izgaranja, pritisak u cilindru pada na 1,05 ÷ 1,2 bar, a temperatura na oko 900 K. Pri daljem kretanju ka UMT klip otvara kanale za ubacivanje �istog zraka i radni ciklus se ponavlja.

54

55

3. POGONSKE KARAKTERISTIKE MOTORA SUI 3.1 Vrste karakteristika U podacima o motoru daju se njegove nominalne karakteristike, tj. nominalna snaga i nominalni broj obrtaja pri kome se ta snaga razvija. Pod nominalnom snagom podrazumijeva se efektivna snaga za koju proizvo�a� garantuje da je motor može razvijati pod odre�enim eksploatacionim uslovima i koja je upisana u garantni list motora. Zavisno od primjene motora nominalna snaga je manje ili više udaljena od maksimalne snage pri tom broju obrtaja. Razli�itim nacionalnim standardima na razli�ite na�ine se definiraju optere�enja koja motor, zavisno od namjene, mora pri ispitivanju održavati ograni�eno ili neograni�eno dugo. Za stacionarne, agregatne, brodske i lokomotivske motore obi�no se definiraju slijede�i pojmovi: - Trajna snaga - najve�a efektivna snaga koju motor može razviti neograni�eno

dugo, ne prekora�uju�i granice termi�kog i mehani�kog optere�enja, pri �emu je ograni�enje snage podešeno tako da se motor može preopteretiti do razvijanja ograni�ene trajne snage.

- Ograni�ena trajna snaga - najve�a efektivna snaga, koju motor smije razvijati samo ograni�eno dugo, zavisno od namjene. Kod ove snage regulacioni organ je ograni�en i dalje pove�anje snage u eksploataciji je nemogu�e.

- Maksimalna snaga - najve�a efektivna snaga pri kojoj motor može raditi u toku 15 minuta, bez termi�kih i mehani�kih ošte�enja. Ova snaga dokazuje da motor na režimu ograni�ene trajne snage nije na granici svojih mogu�nosti.

Kod cestovnih vozila (putni�kih i teretnih) obi�no se definira maksimalna snaga, kao najve�a efektivna snaga, koja stoji na raspolaganju za pogon cestovnog vozila. Ova snaga može se uzeti i za nominalnu snagu. U toku eksploatacije snaga motora stalno se mijenja, shodno zahtjevima priklju�enog potroša�a. Bez obzira na to što je broj korisnika motorske snage vrlo veliki, po na�inu na koji se mijenja snaga, postoje tri glavne grupe korisnika: a) u uslovima pogona cestovnog vozila, zavisno od otpora kretanja, koji zavisi od

brzine kretanja vozila, konfiguracije terena, stanja puta i dr., bi�e korišteno �itavo podru�je snaga koje leži izme�u krive pune snage, apscisne ose i minimalnog i maksimalnog broja obrtaja (1, slika 3.1),

b) u uslovima stacionarnog i agregatnog pogona optere�enje se mijenja od 0 do maksimalnog pri približno konstantnom broju obrtaja, koji se pomo�u

3. Pogonske karakteristike motora sui 56

regulatora broja obrataja održava u željenim granicama, u ovakvim uslovima rade motori za pogon elektrogeneratora kao i motori za pogon mašina i ure�aja koji u eksploataciji, nezavisno od optere�enja, moraju raditi sa konstantnim brojem obrtaja (2, slika 3.1) i

c) u uslovima pogona broda i aviona potrebna snaga zavisi od broja obrtaja i nagiba elise. Otpor koji pruža elisa nepromjenljivog koraka, a koji motor savla�uje, srazmjeran je kvadratu broja obrtaja, tj.

,naM 21� (3.1)

gdje je a1 - konstanta. Efektivna snaga motora može se izraziti i preko obrtnog momenta koji koljenasto vratilo prenosi preko spojnice na priklju�nu mašinu, okre�u�i se ugaonom brzinom �

,naMP 32e �� (3.2)

gdje je a2 - konstanta. Prema izrazu (3.2), snaga se u ovom slu�aju mijenja po zakonu kubne parabole (3, slika 3.1). S obzirom na to da ovakvu promjenu uslovljava gonjena elisa (propeler), ova kriva naziva se elisna (propelerna) karakteristika. Na slici 3.1 dat je prikaz, za tri prethodno navedena slu�aja, mogu�ih na�ina korištenja motora u eksploataciji.

Sl. 3.1 Polje mogu�ih režima rada motora razli�itih namjena Na slici 3.1 sa 4 ozna�ena je eksploataciona kriva pune snage, sa 3 propelerna kriva, sa 2 kriva dejstva regulatora broja obrtaja. Stacionarna radna stanja brodskog

3.1 Vrste karakteristika 57

(avionskog) motora leže na propelernoj krivoj, stacionarnog motora na krivoj dejstva regulatora, a kod motora za pogon motornih vozila u cijelom šrafiranom podru�ju. Slicka 3.2, koja prikazuje ciklus promjenjivih režima kretanja cestovnog vozila u uslovima gradskog saobra�aja, potvr�uje da je režim rada vozila mogu� u cijelom šrafiranom podru�ju na slici 3.1.

Sl. 3.2 Režimi rada vozila u uslovima gradskog saobra�aja

(1 - brzina kretanja, 2 - broj obrtaja, 3 - hod regulacionog organa) U slu�aju brodskog, stacionarnog i lokomotivskog pogona zahtijeva se da motor ima mogu�nosti preoptere�enja za 10% - 15%. Zbog toga se nominalna ta�ka usvaja ispod krive pune snage. Preoptere�enje brodskog motora postiže se pri broju obrtaja ve�em od nnom’, dok kod stacionarnog motora preoptere�enje dovodi do pada broja obrtaja ispod nominalnog. Kod vozilskih motora nominalna snaga obi�no leži na eksploatacionoj krivoj pune snage. Ovo je omogu�eno time što se ova snaga koristi povremeno i relativno kratkotrajno. Traktorski motori mogu u eksploataciji biti �esto podvrgnuti dugotrajnom radu pod punim optere�enjem, uslijed �ega se nominalna ta�ka usvaja na nižem nivou optere�enja, nego kod odgovaraju�eg motora za pogon motornog vozila. Kako se iz prethodnog izlaganja vidi, motor se u eksploataciji ne koristi samo pri režimu koji odgovara nominalnim karakteristikama, ve� se radni režim mijenja na neki od ukazanih na�ina. Da bi se dobili podaci o tom kako se pojedini parametri motora mijenjaju pri promjeni režima rada, pristupa se eksperimentalnom odre�ivanju najvažnijih pogonskih veli�ina motora, kao što su efektivna snaga, broj obrtaja, obrtni moment, �asovna i specifi�na efektivna potrošnja goriva, pokazatelji termi�kog stanja motora itd. Pri tome se režim rada mijenja u cijelom radnom podru�ju motora, prema njegovoj namjeni, ali se mjerenja vrše na ustaljenim režimima rada. Prema tome, postoje i tri glavne grupe karakteristika: a) Brzinske karakteristike, kod kojih se ustanovljava zakon promjene snage


(uglavnom efektivne), obrtnog momenta, potrošnje goriva, temperaturnog stanja i drugih parametara u funkciji brzine obrtanja koljenastog vratila, odnosno u funkciji broja obrtaja. Ove karakteristike imaju naro�itu važnost kod motora za pogon cestovnih vozila. No, one imaju i opšti zna�aj jer pružaju podatke o promjeni parametara motora u širokom podru�ju promjene broja obrtaja i optere�enja.

b) Karakteristike optere�enja (stacionarne karakteristike) kod kojih se ustanovljava

promjena potrošnje goriva, termi�kog stanja i drugih veli�ina u funkciji optere�enja motora. Pri tome se optere�enje mijenja pri konstantnom broju obrtaja ili se snimanja vrše pri promjeni optere�enja uz dejstvo regulatora broja obrtaja. U ovom zadnjem slu�aju prikazuje se i promjena broja obrtaja pri promjeni optere�enja, što pruža izvjesnu sliku o osjetljivosti regulatora.

c) Propelerne (elisne) karakteristike kod kojih se ustanovljava zakon promjene

istih veli�ina kao i kod brzinskih karakteristika (snage, potrošnje goriva itd.) u funkciji broja obrtaja, s tim što se pri pojedinim brojevima obrtaja motor optere�uje snagom koja leži na kubnoj paraboli koja predstavlja karakteristiku propelera. Ovakve karakteristike se ustanovljavaju kod brodskih i avionskih motora.

d) Pored navedenih triju grupa karakteristika, snimaju se i grafi�ki prikazuju i

druge kao što su regulatorske karakteristike, reglažne karakteristike, univerzalne karakteristike, karakteristike praznog hoda i druge specijalne karakteristike.

U daljem izlaganju bi�e predstavljene detaljnije najvažnije grupe karakteristika sa stanovišta cestovnih vozila. 3.2 Brzinske karakteristike motora Pod brzinskim karakteristikama podrazumijeva se grafi�ki prikazana promjena pojedinih parametara motora u zavisnosti od promjene broja obrtaja. Najvažnije karakteristike motora koje se prikazuju u formi brzinskih karakteristika, su krive zavisnosti njegove efektivne snage i efektivog obrtnog momenta od broja obrtaja. Ove krive pružaju se u domenu od minimalnog broja obrtaja (nmin), pri kome motor još sigurno radi bez gašenja, tj. daje dovoljno snage za savla�ivanje unutarnjih otpora, do maksimalnog broja obrtaja (nmax), koji je ograni�en veli�inom inercijalnih sila, termi�kim optere�enjem kriti�nih dijelova motora, kvalitetom odvijanja radnih procesa i dr. Odre�ivanje promjene efektivne snage i obrtnog momenta u funkciji broja obrtaja, vrši se ispitivanjem motora na probnom stolu, gdje se odre�uju i ostale motorske

3.2 Brzinske karakteristike motora 59

veli�ine obrtni moment motora (Me), specifi�na efektivna potrošnja goriva (ge), srednji efektivni pritisak (pe), �asovna potrošnja goriva (Gh), temperatura izduvnih gasova (Tr) itd. Ako se dobivene vrijednosti predstave grafi�ki, dobit �e se slika njihove promjene u zavisnosti od broja obrtaja pri doti�nom položaju organa za dobavu goriva, tj. za promjenu optere�enja. Važnost brzinske karakteristike efektivnog obrtnog momenta ima posebnu ulogu u definiranju dinami�kih karakteristika (dinami�nosti) vozila. Iako se kriva snage odre�uje eksperimentalno, na�elan tok promjene snage u funkciji broja obrtaja može se ustanoviti i analiti�ki. Analiti�ko razmatranje je od posebnog zna�aja pri objašnjenju tendencija promjene snage odnosno pri pore�enju toka ovih krivih kod oto i dizel motora. Polaze�i od izraza za efektivnu snagu i obuhvataju�i sve parametre, koji su za konkretan motor konstantni, može se napisati zavisnost

npkP e1e � (3.3) gdje je

�� huk

1V2k - konstanta.

Kada bi srednji efektivni pritisak pri fiksnom položaju regulacione poluge ostao konstantan pri promjeni broja obrtaja, mogla bi se napisati jednakost k1 pe = k2, te je snaga data izrazom

nkP 2e � (3.4) Ovo zna�i da bi se u tom slu�aju pri promjeni broja obrtaja snaga mijenjala po zakonu prave linije (slika 3.3 crtkano). Koriste�i izraze za efektivnu snagu (3.3), dolazi se do zaklju�ka da je obrtni moment motora proporcionalan srednjem efektivnom pritisku

.pKn2

nVp2PM e1hee

euk �

��

�� (3.5)

Ako se srednji efektivni pritisak pri promjeni broja obrtaja ne mijenja, onda je i obrtni moment konstantan (slika 3.3, crtkana linija). Ustvari, srednji efektivni pritisak mijenja se pri promjeni broja obrtaja pa se i snaga i obrtni moment motora mijenjaju po odgovaraju�im krivim linijama. Intenzitet povijanja krive snage pri pove�anju broja obrtaja zavisi od intenziteta opadanja srednjeg efektivnog pritiska. Pomo�u realnih tokova promjene stepena punjenja (�v) i stepena mehani�kih


gubitaka (�m), kao i poznavanja uticajnih veli�ina za snagu (Pe), efektivni stepen korisnosti (�e) i srednji efektivni pritisak (pe), može se

analizirati kriva efektivne snage i efektivnog obrtnog momenta sa pove�anjem broja obrtaja. Pri tome je važno definirati pri kom se optere�enju ta promjena posmatra. Ako je regulacioni organ za dobavu goriva postavljen u položaj koji odgovara punom optere�enju (pun otvor leptira kod oto motora, maksimalna ciklusna dobava goriva, koja odgovara punom optere�enju kod dizel motora), onda se govori o krivoj pune snage i momenta motora (vanjskim brzinskim karakteristikama). Ako se regulacioni organ postavi u položaj manjeg optere�enja, dobit �e se kriva

Sl. 3.3 Na�elni tok promjene efektivne snage i efektivnog obrtnog momenta motora u funkciji broja obrtaja

parcijalne (djelomi�ne) snage, odnosno momenta motora. Važno je naglasiti da se snimanje krive pune snage (momenta) i krive parcijalne snage (momenta) vrši pri fiksnom položaju regulacionog organa za dobavu goriva. Prvo �e se posmatrati kako se vrši promjena srednjeg efektivnog pritiska oto i dizel motora pri punom optere�enju i pri pove�anju broja obrtaja. Kod oto motora postojanje suženog grla karburatora i leptira izazivaju ve�e opadanje koeficijenta punjenja sa pove�anjem brzine obrtanja radilice motora. Relativno naglo opadanje koeficijenta punjenja utje�e i na brzo opadanje mehani�kog stepena iskorištenja, što �ini da srednji efektivni pritisak oto motora brže pada sa pove�anjem broja obrtaja. Kod dizel motora nepostojanje karburatora �ini da stepen punjenja opada znatno sporije pri pove�anju broja obrtaja nego što je to slu�aj kod oto motora. Mehani�ki stepen iskorištenja dizel motora tako�er opada sa pove�anjem broja obrtaja, ali sporije nego kod oto motora. Pri radu dizel motora sa konvencionalnom pumpom visokog pritiska koli�ina goriva ubrizganog po ciklusu lagano se pove�ava pri pove�anju broja obrtaja, dok �i ostaje prakti�no isto, što doprinosi relativno sporom opadanju �m, a preko njega i sporoj promjeni pe. Na slici 3.4 dat je, u uporednom dijagramu, na�elan tok krive pune snage (Pe) i punog obrtnog momenta (Me) za oto i dizel motor. I ovdje je uslovno uzeto da vrijednosti maksimalnih momenata budu iste da bi se lakše uo�ila razlika u tendenciji promjene ovih parametara pri promjeni broja obrtaja. Može se zaklju�iti da se krive snage i krive obrtnih momenata povijaju prema apscisnoj osi pri pove�anju broja obrtaja, i to brže kod oto nego dizel motora.


Ova tendencija povijanja krive snage i obrtnog momenta izražena je kod oto motora u još ve�oj mjeri kod djelomi�nih optere�enja (pritvoren leptir) i to utoliko

više, ukoliko je leptir više pritvoren. Pritvaranje leptira utje�e na smanjenje srednjeg efektivnog pritiska preko smanjenja punjenja cilindra, pove�anja pumpnih gubitaka i sve bržeg smanjenja koeficijenta mehani�kog iskorištenja. Kod dizel motora može se uzeti da stepen punjenja malo zavisi od optere�enja, tj. tok promjene �v pri djelomi�nim optere�enjima sli�an je kao i pri punom optere�enju. Maksimalna snaga na vanjskoj brzinskoj karakteristici kod dizel motora (slika 3.4) data je na granici dima, gdje se promjena optere�enja regulira promjenom ciklusne dobave goriva, uz prakti�no isti

Sl. 3.4 Na�elni tok promjene efektivne snage (Pe) i efektivnog obrtnog momenta (Me)

oto i dizel motora u funkciji broja obrtaja, pri punom optere�enju

dotok zraka. Brzinske karakteristike efektivne snage i efektivnog obrtnog momenta, s obzirom na karakter rada konvencionalnih oto i dizel motora, principijelno se mjenjaju po zakonitosti prikazanoj na slici 3.4 kako za puno, tako i za parcijalna optere�enja. Na slici 3.5 date su brzinske karakteristike efektivne snage i efektivnog obrtnog momenta oto i dizel motora, i to pri punom optere�enju (krive 1 i 1’) (vanjske brzinske karakteristike) i pri parcijalnim optere�enjima (krive 2 i 2’) (parcijalne karakteristike).

Pe max

Pe nom

Pe nom

Me Me

nMe max nMe maxnnomnnomnmax nmax

1’ 2’

1

1’

1

2

2’

3’32

n na) b)

granica dima

P

PP

P

MM

e

ee

e

ee

1 – kriva pune snage, 2 – krive parcijalne snage, 1’ – kriva obrtnog momenta pri punom optere�enju, 2’ – krive obrtnog momenta pri parcijalnim optere�enjima, 3 – kriva snage pod dejstvom regulatora, 3’ – kriva obrtnog momenta pod dejstvom regulatora broja obrtaja Sl. 3.5 Dijagram brzinskih karakteristika efektinve snage (Pe) i ekektivnog obrtnog momenta (Me) oto motora a) i dizel motora b)


Upore�uju�i ova dva dijagrama, uo�ava se da se krive snage kod oto motora pri pove�anju broja obrtaja naglo povijaju, tako da �ak i pri punom otvoru leptira kriva pune snage presijeca apscisnu osu pri broju obrtaja koji je za oko 30% do 50% ve�i od nominalnog broja obrtaja. Na mjestu gdje kriva efektivne snage presijeca apscisnu osu efektivna snaga jednaka je nuli, a cjelokupna indicirana snaga, koja je zbog opadanja koeficijenta punjenja jako umanjena, troši se na savladavanje mehani�kih gubitaka. Danas se kod brzohodih oto motora primjenjuje specijalno konstruirani leptir koji igra ulogu ograni�iva�a broja obrtaja. Pod utjecajem dinami�kog dejstva gasne struje leptir se pri velikim brojevima obrtaja pritvara ne dozvoljavaju�i ve�e prekora�enje nominalnog broja obrtaja. Ako su elementi motora provjereni na dejstvo inercionih sila pri nmax, eventualno kratkotrajno dostizanje ovog broja obrtaja ne bi dovelo do havarije motora. Me�utim, treba naglasiti da je takvo brzinsko forsiranje motora krajnje štetno sa gledišta mehani�kih naprezanja i habanja vitalnih dijelova motora i kao takvo nedopustivo. Na osnovu ovakvog toka brzinskih karakteristika oto motora može se zaklju�iti da se on može koristiti i bez regulatora broja obrtaja, izuzev kada radna mašina zahtijeva rad sa stalnim brojem obrtaja ili ukoliko bi pri radu �esto dolazilo do naglih promjena optere�enja motora (npr. pogon broda – uslijed njihanja i ispadanja elise iz vode ili kod traktorskih motora pri izvjesnim vrstama obrade tla). Tok brzinskih krivih dizel motora takav je da bi i pri malim optere�enjima naglo rastere�enje vrlo brzo dovelo do velikog porasta broja obrtaja, što bi bilo opasno po motor zbog velikih inercijalnih sila. Zbog toga se kod dizel motora uvijek mora primijeniti regulator broja obrtaja. Na slici 3.5 b), sa 3 i 3’ nazna�ene su krive promjene snage i obrnutog momenta pod dejstvom regulatora. Upore�enjem toka brzinskih karakteristika oto i dizel motora (slika 3.5) uo�avaju se znatne razlike. Maksimumi krivulja snage kod oto motora pomjeraju se pri smanjenju optere�enja ka koordinatnom po�etku, što je posljedica velikog utjecaja položaja leptira na veoma složene gasodinami�ke procese u zoni leptira. Kod dizel motora maksimumi snaga odgovaraju približno istom broju obrtaja koji može ležati i iznad nnom. Karakteristi�na je i velika razlika u toku obrtnog momenta. Kod oto motora povijanje krivulja momenata pri porastu broja obrtaja ve�e je nego kod dizel motora i sve izraženije što je pritvaranje leptira ve�e. Kod dizel motora krivulje momenta su veoma malo povijene i pri punom i djelomi�nim optere�enjima skoro ekvidistantne linije. Treba tako�er uo�iti da krive snage pa i krive momenta trpe manje promjene u zoni manjih brojeva obrtaja. Na slici 3.6 dat je uporedni dijagram brzinskih karakteristika momenta (Me) i specifi�ne potrošnje goriva (ge) za oto i dizel motor.


Kod dizel motora vidi se znatno manja specifi�na potrošnja goriva na parcijalnim optere�enjima nego kod oto motora, zbog �ega dizel motor ima znatno ve�u ekonomi�nost u uslovima �esto promjenjivih optere�enja.

Sl. 3.6 Dijagram brzinskih karakteristika (vanjske i parcijalnih) obrtnog momenta (Me) i specifi�ne potrošnje goriva (ge) kod oto (a) i dizel (b) motora

Za ocjenu karakteristika motora potrebno je definirati karakteristi�ne ta�ke pojedinih parametara na dijagramima brzinskih karakteristika motora sui. Ove ta�ke najbolje se vide na slici 3.7 gdje su prikazane vanjske brzinske karakteristike snage (Pe), obrtnog momenta (Me), �asovne potrošnje goriva (Gh) i specifi�ne potrošnje goriva (ge) oto i dizel motora.

Sl. 3.7 Vanjske brzinske karakteristike snage (Pe), obrtnog momenta (Me), specifi�ne potrošnje goriva (ge) i �asovne potrošnje goriva (Gh) za oto (a) i dizel (b) motor, sa karakteristi�nim ta�kama


Interesantne ta�ke za ocjenu karakteristika motora su: ta�ka 1 - prazan hod sa brojem obrtaja motora nph = 500 ÷ 800°/min kod

sporohodih motora i nph = 800 ÷ 1000°/min kod brzohodih motora, ta�ka 2 - minimalni broj obrtaja (nmin) koji dozvoljava optere�enje, ta�ka 3 - maksimalni obrtni moment pri broju obrtaja

maxeMn ,

ta�ka 4 - minimalna specifi�na potrošnja goriva pri broju obrtaja minegn ,

ta�ka 5 - maksimalna snaga pri broju obrtaja maxePn ,

ta�ka 6 - maksimalni broj obrtaja motora (nmax).

Osnovni parametri koji se koriste za ocjenu brzinskih karakteristika motora jesu - elasti�nost momentne karakteristike koja se definira kao

,MM

emaxeeP

maxeM � (3.6)

koji se zove i koeficijent prilagodljivosti. Ovaj koeficijent za oto motore kre�e se u granicama 1,25 ÷ 1,35, a kod dizel motora bez korektora ciklusne dobave goriva 1,05 ÷ 1,15. Kod dizel motora sa korektorom ovaj koeficijent dostiže vrijednost 1,25 ÷1,35. Kod natpunjenih motora uz primjenu reguliranog turbokompresora koeficijent dostiže vrijednosti i preko 2,0. Pored elasti�nosti momentne karakteristike vrlo važna osobina je i položaj maksimalnog momenta u odnosu na brzinski režim. Ovaj položaj se definira tzv. brzinskim koeficijentom elasti�nosti koji se ra�una kao

.n

ne

maxe

maxe

P

Mn � (3.7)

Vrijednosti ovog koeficijenta kre�u se u intervalu od 0,4 ÷ 0,8, zavisno od vrste i namjene motora. Manje vrijednosti odnose se na karakteristike motora za teretna vozila i autobuse, a ve�e vrijednosti se odnose na motore za putni�ka vozila. Pri analizama dinami�kih karakteristika vozila, posebno transformacije efektivnog obrtnog momenta (Me) u transmisiji, poželjno je raspolagati analiti�kim izrazima koji približno oslikavaju tok krive obrtnog momenta (Me) i snage mtora (Pe). U literaturi se susre�u razli�iti poluempirijski izrazi za brzinsku karakteristiku snage, a jedan od naj�eš�ih je (prema Lajderman-u)

,n

ncn

nbn

naPP3

P

2

PPmaxee

maxemaxemaxe

�

��

�

��

��

��

��

��

��

��

��

�� (3.8)

gdje su a, b i c konstante,


odnosno obrtni moment je

./PM ee �� (3.9) 3.2.1 Brzinske karakteristike motora nove generacije Kompletna objašnjenja o brzinskim karakteristikama data u prethodnom dijelu teksta, odnosila su se na tzv. konvencionalne usisne i natpunjene oto i dizel motore. Ovo podrazumijeva da su karakteristike dobave zraka i goriva bile bez nekih ozbiljnijih korekcija, izuzev LDA korektora goriva na niskim brojevima obrtaja motora i eventualno korekcije dobave zraka na maksimalnim brojevima obrtaja. Na današnjem stupnju razvoja prakti�no kod svih motora prisutno je elektronsko upravljanje dobave goriva i dobave zraka. Elektronskim upravljanjem dobave goriva prilago�ava se ciklusna dobava goriva (qc) koja je najprihvatljivija za optimalne karakteristike obrtnog momenta motora. Ovu korekciju (elektronsku kontrolu) dobave goriva prati adekvatna kontrola dobave zraka preko turbokompresora sa varijabilnom geometrijom turbine. Pri ovakvim ulsovima karakteristi�ne ta�ke

(slika 3.7), kao i ocjenski kriteriji (jedna�ine (3.6) i (3.7)) gube smisao. Primjer brzinskih karakteristika snage i efektivnog obrtnog momenta jednog dizel motora, sa naprijed pomenutim upravljanjem, dat je na slici 3.8. Iz dijagrama se vidi, da je u jednom širem podru�ju broja obrtaja dobiven konstantan efektivni obrtni moment (Me), što omogu�ava njegovu bolju transformaciju u transmisiji i poboljšava vozne karakteristike cestovnog vozila pri savladavanju uspona, kao i pri velikim brzinama kretanja. Poslije toga je snaga motora skoro konstantna, što približno odgovara hiperboli obrtnog momenta na izlazu iz transmisije.

M

M

P

P

e

e

e

e

n Sl. 3.8 Dijagram vanjskih brzinskih karakteristika Pe i Me jednog savremenog motora 3.3 Karakteristika optere�enja (stacionarne karakteristike) U uslovima stacionarnog pogona potrebno je da se pri promjeni optere�enja broj obrtaja mijenja u što užim granicama. Zbog toga je potrebno, za ocjenu rada ovih motora, koristiti karakteristike ustanovljene u funkciji optere�enja, pri konstantnom broju obrtaja ili uz promjenu broja obrtaja pod dejstvom regulatora. Pri grafi�kom


prikazivanju stacionarnih karakteristika na apscisnoj osi nanosi se neki parametar, koji karakterzira optere�enje motora srednji efektivni pritisak, obrtni moment, efektivna snaga ili procenti pune snage koju motor razvija pri broju obrtaja pri kome se vrši snimanje karakteristika. U pravcu ordinate nanose se ostali parametri važni za ocjenu rada motora kao: �asovna (Gh) i specifi�na (ge) potrošnja goriva, temperatura izduvnih gasova (Tr), mehani�ki (�m), efektivni (�e) i indikatorski (�i) stepen korisnosti, broj obrtaja (n) itd. Na slici 3.9 dat je na�elan tok promjene razli�itih parametara dizel motora, pri promjeni optere�enja uz dejstvo regulatora. Na slici 3.10 date su karakteristike optere�enja oto motora pri n = const., za tri razli�ita broja obrtaja.

T

T

g

g

G

G

P

P

(p )P %P

P

r

r

e

e

h

h

e

e max

eem

i

100 115

gran

ica

dim

a

3 21

1 - granica dima, 2 - granica normalne vrijednosti ekvivalentnog odnosa zraka �z, 3 -�min. specifi�na potrošnja goriva

Sl. 3.10 Karakteristika optere�enja krive �asovne (Gh) i specifi�ne efektivne (ge) potrošnje goriva u funkciji optere�enja pri n = const, za tri razne vrijednosti n, kod karburatorskog oto motora. Crtkastim linijama prikazana je promjena ekvivalentonog odnosa zraka �z i koeficijenta zaostalih gasova �, koji utje�u na tok krive ge pri n1=const.

Sl. 3.9 Karakteristika optere�enja specifi�ne potrošnje goriva (ge), �asovne potrošnje goriva (Gh) i temperature izduvnih gasova (Tr) jednog dizel motora

Na slici 3.9 prikazana je i približna metoda odre�ivanja mehani�kog stepena korisnosti (tzv. metod Romberga). U tu svrhu koristi se kriva �asovne potrošnje goriva u funkciji optere�enja pri n =const. Produženje ove linije, koja je u zoni nižih optere�enja skoro prava linija, dobiva se u negativnom podru�ju apscise vrijednost snage (Pm) ili srednjeg pritiska (pm) mehani�kih gubitaka (slika 3.9). Na osnovu ovako dobivenih veli�ina Pm i Pe može se odrediti mehani�ki stepen korisnosti kao

.PP

PPP

me

e

i

em �

�� (3.10)

3.5 Ostale karakteristike motora 67

Prema tome, mehani�ki stepen korisnosti odre�en je odnosom dužina na dijagramu, koje predstavljaju pe i pi pri nekom optere�enju. Ova metoda primjenjiva je kod dizel motora, dok bi kod oto motora, uslijed specifi�nog na�ina stvaranja smješe i promjene optere�enja, tok krive Gh bio nepovoljan za ta�nije odre�ivanje srednjeg pritiska trenja, te bi i vrijednost �m bila nepouzdana. 3.4 Kombinirane (univerzalne) karakteristike Kombinirane karakteristike motora predstavljaju se tzv. Kombiniranim ili univerzalnim dijagramom karakteristika, na kome su u pravcu koordinatnih osa naneseni po jedan karakteristi�an parametar motora, a u polju dijagrama je dat �itav snop linija jednakih snaga, jednakih specifi�nih efektivnih potrošnji goriva, ponekad i linije jednakih temperatura izduvnih gasova itd. Naj�eš�e se u pravcu apscise nanosi broj obrtaja, a u pravcu ordinate srednji efektivni pritisak ili njemu proporcionalni obrtni moment motora (slika 3.11). Rje�e je u primjeni Kombinirani dijagram dat na slici 3.12. �esto ovi dijagrami nose naziv “školjkasti” dijagrami. Za crtanje kombiniranog dijagrama u pe – n - koordinatnom sistemu potrebno je prethodno brižljivo odrediti i ucrtati karakteristike optere�enja ge = f (pe) pri n = const za ve�i broj razli�itih brojeva obrtaja izme�u nmin i nmax doti�nog motora. Pri tome se dobiva dijagram kao na slici 3.13. Povla�enjem horizontalnih linija dobiva se u presjeku sa linijama ge ta�ke jednake potrošnje, za koje je poznato pe i n, pa ih je lako prebaciti i povezati u kombiniranom dijagramu.

g P

P

P

P

e e

e

e

e

52

3

4

5

ge4

ge2

g

P = const.

e

e

1

1

p[b

ar]

M[N

m]

ee

ge3= const.

n

A

[ ]o/min

g

P

M

MMM

M

P

P

P

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

5

2

1

3

4

5

2

4

3

5

ge4

ge2

g

P = const.

e

e

1

1

p [bar]

G[k

g/h]

e

h

ge3= const.

= const. A

Sl. 3.11 Dijagrami univerzalne karakteristike pe (Me) - n sa parametrima ge=const., Pe=const. ( ne2e1e g...gg �� ;

ne2e1e P...PP �� ).

Sl. 3.12 Dijagrami univerzalne karakteristike Gh - pe sa parametrima ge=const. i Pe=const. ( ne2e1e g...gg �� ;

ne2e1e P...PP �� )


Primjer univerzalne karakteristike pe - n za jedan dizel motor teretnog vozila, sa konkretnim podacima dat je na slici 3.14.

[ ]bar

g

g

g

e

e

e min

pe

n = const.1

n = const.6

= const.

n1 < < ... <n n2 6[g

kWh[

n2n3

600 1400 1800 2200 26000

16

8

24

4

20

12

n[ ]min-1

190

300250230

210g = 200 g/kWhe

195

188

1000

190

p[b

ar]

e

Sl. 3.13 Pomo�ni dijagram za crtanje linija konstantne specifi�ne potrošnje goriva u kombiniranom pe - n dijagramu

Sl. 3.14 Dijagram univerzalne karakteristike jednog dizel motora za teretno vozilo

Krive jednake specifi�ne efektivne potrošnje goriva okružuju i na taj na�in definiraju tzv. pol najve�e ekonomi�nosti motora, odnosno, odre�uju broj obrtaja i optere�enja pri kome se postiže najbolja ekonomi�nost (ta�ka A, slika 3.11 i slika 3.12). Univerzalni dijagrami karakteristika pružaju mogu�nost objektivnog upore�ivanja razli�itih motora u pogledu ekonomi�nosti. Razrije�ene linije jednakih specifi�nih potrošnji goriva pokazuju da takav motor pruža ekonomi�an rad u širem podru�ju promjene režima brzine i optere�enja. U tom pogledu dizel motori daleko su povoljniji od oto motora. Položaj pola ekonomi�nosti i tok linija jednakih potrošnji goriva rezultat su me�usobnih utjecaja složenih pojava od kojih su najvažnije izmjena radne materije, stvaranje smješe i izgaranje, mehanizam toplotnih i mehani�kih gubitaka i dr. Zavisno od namjene, nominalne karakteristike motora potrebno je usvojiti vode�i ra�una i o tome da naj�eš�e i najduže korišteni radni režimi obuhvataju što ekonomi�nije podru�je univerzalnog dijagrama. Uz pomo� ovih dijagrama provode se istraživanja ekonomi�ne vožnje, posebno u gradskim uslovima. 3.5 Ostale karakteristike motora Pored naprijed navedenih karakteristika, koje se smatraju najvažnijim za motore kod cestovnih vozila, postoje i druge karakteristike, koje su važne u pojedinim oblastima primjene motora. To su:


- regulatorske karakteristike, - regulacione karakteristike, - karakteristike usaglašavanja rada motora i kompresora za natpunjenje, - specifi�ne karakteristike avionskih motora, - karakteristike dizel elektri�nih lokomotiva, - dinami�ke karakteristike motora, - karakteristike praznog hoda, itd.

U nastavku �e biti objašnjene samo neke od ovih karakteristika. 3.5.1 Regulatorske karakteristike Predstavljaju tok promjene krive snage, obrtnog momenta i ostalih parametara, izazvan promjenom optere�enja motora u podru�ju dejstva regulatora. U motorima se uobi�ajeno ugra�uju tri vrste regulatora: jednorežimski, dvorežimski i sverežimski, tako da postoje i odgovaraju�e vrste regulatorskih karakteristika. Na slici 3.15 prikazana je regulatorska karakteristika snage i momenta na punom optere�enju sa jednorežimskim regulatorom, a na slici 3.16 odgovaraju�a karakteristika sa dvorežimskim regulatorom. Na ovim dijagramima veli�ina nR je broj obrtaja na kome po�inje djelovati regulator, a nR max je maksimalni broj obrtaja motora koga dozvoljava regulator.

Sl. 3.15 Regulatorske karakteristike motora sa jednorežimskim regulatorom

Sl. 3.16 Regulatorske karakteristike motora sa dvorežimskim regulatorom

Na slici 3.17 date su regulatorske karakteristike snage motora (vanjska i parcijalne karakteristike) sa dvorežimskim regulatorom, a na slici 3.18 i slici 3.19 regulatorske karakteristike snage i momenta motora (vanjska i parcijalne) sa sverežimskim regulatorom.

3. Pogonske karakteristike motora sui 7. Pogonske karakteristike motora sui

70

1 - kriva pune snage, 2 - krive parcijalne snage, 3 i 4 - regulatorske karakteristike

1 - kriva pune snage, 2 do 7 - regulatorske karakteristike

Sl. 3.17 Regulatorske karakteristike efektivne snage dizel motora sa dvorežimskim regulatorom

Sl. 3.18 Regulatorske karakterisktike efektivne snage dizel motora sa sverežimskim regulatorom

1 - kriva punog momenta, 2 do 7 - regulatorske karakteristike Sl. 3.19 Regulatorske karakteristike efektivnog obrtnog momenta dizel motora sa sverežimskim regulatorom 3.5.2 Regulacione (reglažne) karakteristike Predstavljaju zavisnost pokazatelja optere�enja motora (snaga, obrtni moment, srednji efektivni pritisak) ili pokazatelja ekonomi�nosti (�asovna ili specifi�na potrošnja goriva) o bilo kom faktoru, koji utje�e na rad motora, kao na primjer sastav smješe, moment paljenja, moment ubrizgavanja, pritisak ubrizgavanja, intenzitet hla�enja itd. U nastavku su data dva primjera regulacionih karakteristika.


Na slici 3.20 data je regulaciona karakteristika snage (Pe) i specifi�ne potrošnje goriva (ge) u funkciji ekvivalentnog odnosa zraka (�z), a na slici 3.21 regulaciona karakteristika snage (Pe), specifi�ne potrošnje goriva (ge) i ciklusne dobave goriva (mgc) u zavisnosti od ugla predubrizgavanja (�p).

Pe

Pe

ge

ge

Pe max

ge min

n = const.

0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 � [-]z

mgc

10 20 30 40 50

n = const.

m = const.gc

g

g

P

P

e

e

e

e

� [°KV]pprije SMT

Sl. 3.20 Regulaciona karakteristika oto motora. Utjecaj sastava smješe

Sl. 3.21 Regulaciona karakteristika dizel motora. Utjecaj ugla predubrizgavanja za n = const.

Ostale karakteristike ovdje se ne�e posebno izu�avati.

3. Pogonske karakteristike motora sui 7. Pogonske karakteristike motora sui

72

73

4. STVARANJE SMJEŠE KOD OTO MOTORA 4.1 Potrebe oto motora u pogledu sastava smješe zrak-gorivo Pripremanje smješe gorivo-zrak se kod oto motora vrši izvan cilindra motora, a u novije vrijeme u cilindru motora, a završetak stvaranja smješe i njena priprema za paljenje elektri�nom varnicom vrši se u cilindrima motora za vrijeme taktova usisavanja i sabijanja. Cilj je da se svaki cilindar motora napuni takvom smješom goriva i zraka koja se može upaliti i ekonomi�no izgarati bez štetnih posljedica po motor. U idealnom slu�aju ova smiješa mora biti potpuno homogena i gorivo se mora nalaziti u gasnom stanju. Za pravilan rad motora jako je važan odnos zraka i goriva u smješi jer gorivo se može upaliti i gorjeti samo u slu�aju, kada se ovaj odnos nalazi u odre�enim granicama. Smiješa goriva i zraka, u kojoj su definirane koli�ine goriva i zraka u takvom me�usobnom odnosu da bi nakon izgaranja izgorjela cjelokupna koli�ina goriva i utrošila se cjelokupna koli�ina kiseonika iz zraka, naziva se stehiometrijska, teorijska ili normalna smiješa. Definira se sa tzv. stehiometrijskim odnosom zrak/gorivo (lo). Odstupanje stvarno usisne koli�ine zraka od minimalno potrebne za potpuno izgaranje goriva definirano je koeficijentom viška zraka �z (ekvivalentni odnos). Kod stehiometrijske smješe je �z=1. Ako nakon izgaranja u produktima izgaranja ostane neizgorjelog goriva, onda se radi o bogatoj smješi �z<1, a ako ostane neutrošenog kiseonika radi se o siromašnoj smješi �z>1. Granice težinskih odnosa nakon kojih više nije mogu�e upaljenje smješe zovu se granice upaljenja smješe. Kao granice upaljenja smješe zrak-benzin u jednocilindri�nom motoru su dobiveni slijede�i težinski odnosi 6 : 1 kao granica upaljenja bogate smješe, 20 : 1 kao granica upaljenja siromašne smješe, što odgovara vrijednostima �z = 0,4 i �z = 1,35. Nemogu�nost paljenja suviše bogate smješe, do koje se dolazi ili pove�anjem koli�ine goriva ili smanjenjem koli�ine zraka u odnosu na granicu upaljenja, javlja se kao posljedica suviše male koli�ine zraka jer se zapali samo mala koli�ina goriva koja potroši sav raspoloživi kiseonik, te se plamen zbog nedostatka kiseonika (nemogu�nost daljeg izgaranja goriva) gasi. Nemogu�nost paljenja siromašne smješe preko granice upaljenja dolazi kao posljedica velike udaljenosti �estica goriva i prevelikih koli�ina zraka oko svake �estice goriva. Tako, pri paljenju siromašne smješe, razvijena toplota na elektrodama svje�ice nije dovoljna da zagrije veliku masu zraka do temperature potrebne za paljenje ostalih dijelova smješe koji su udaljeni od svje�ice i zato se smiješa ne može upaliti. Pojam bogata ili siromašna

4. Stvaranje smješe kod oto motora 74

smiješa zasniva se na koli�ini goriva, a ne koli�ini zraka, u odnosu na teorijsku koli�inu. To zna�i da u bogatoj smješi postoji višak goriva u odnosu na koli�inu goriva u teorijskoj smješi. U uslovima izgaranja smješe benzin-zrak kod višecilidri�nih motora ranije napomenuti odnosi za granice upaljenja ne važe zbog nejednake raspodjele smješe na pojedine cilindre pa je raspon znatno uži. Maksimalne vrijednosti srednjeg indiciranog pritiska javljaju se pri vrijednostima �z 0,9. Na savremenim motorima s karburatorom gorivo se dozira tako da je sastav smješe koja ulazi u cilindar u granicama 0,8 < �z < 1,15 što sa stanovišta emisije zaga�uju�ih materija, pa i ekonomi�nosti ne predstavlja optimalne vrijednosti. Rad motora u podru�ju �z =1,0 ÷ 1,15 obezbije�uje potpuno, ekonomi�no i stabilno izgaranje, dok rad motora na režimima pune snage zahtijeva vrijednosti �z = 0,8 ÷ 1,0. Osnovna shema instalacije za napajanje oto motora sa lakim gorivom, kakva se naj�eš�e koristi na automobilu, prikazana je na slici 4.1. Na shemi su nazna�eni osnovni elementi instalacije i odnose se, sa jedne strane na dovod goriva, a s druge strane na dovod zraka. Obje osnovne komponente sastaju se u karburatoru (13). Ovo mjesto može biti rasplinja� (karburator), usisna cijev motora sa brizga�em goriva ili cilindar motora sa brizga�em goriva.

1 - cijev za punjenje, 2 - lijevak, 3 - odušna cijev, 4 - spremnik za gorivo, 5 – mehani�ki mjera� nivoa goriva, 6 - slavina, 7 - odvodna cijev, 8 - pre�ista� goriva, 9 - pumpa za dobavu goriva, 10 - regulator pritiska (nepovratni ventil), 11 - pre�ista� zraka, 12 - prigušiva� buke, 13 – karburator (rasplinja�), 14 - elektri�ni dava� nivoa goriva, 15 - �ep za ispuštanje goriva, 16 - usisna korpa

Sl. 4.1 Shema instalacije za napajanje gorivom automobilskog oto motora Gorivo se može dovesti u karburator prinudnim putem (sa pumpom), kako je prikazano na slici 4.1 ili slobodnim padom. Izbor na�ina dovoda goriva zavisi od smještaja spremnika za gorivo i karburatora na motoru, namjene motora i drugih faktora. Prilikom dovoda goriva slobodnim padom, visinska razlika izme�u ta�ke ulaza goriva u karburator i najnižeg nivoa goriva u spremniku mora biti najmanje

4.1 Potrebe oto motora u pogledu sastava smješe zrak-gorivo 75

od 300 do 500 mm kako bi bio obezbije�en normalan rad motora kod svih mogu�ih položaja vozila. Prilikom rada motora u taktu usisavanja u cilindru se stvara potpritisak i zrak, kroz pre�ista� zraka (11) i prigušiva� buke (12), dolazi do mjesta miješanja goriva i zraka (13). Sa druge strane napojna pumpa (9) kroz pre�ista� goriva (8) povla�i gorivo iz rezervoara (4) i preko nepovratnog ventila (10) transportira ga do mjesta miješanja sa zrakom (13). Na taj na�in su zrak i gorivo dovedeni do mjesta miješanja (13) zraka i goriva gdje omjer zavisi od režima rada motora, ali tako da se ostvari ekonomi�na potrošnja goriva na srednjim optere�enjima i brojevima obrtaja, zatim da se obezbijedi postizanje maksimalne snage i pri punom optere�enju te da se u cjelokupnom radnom podru�ju obezbijedi stabilan rad motora uklju�uju�i i prazan hod. Na slici 4.2 su prikazani naprijed nabrojani na�ini miješanja goriva i zraka. Naime, uobi�ajeni na�in pripreme miješavina zrak-gorivo u rasplinja�u (karburatoru), koji je dugo egzistirao kao jedini na�in pripreme smješe zrak-gorivo kod oto motora (slika 4.2 a)) predstavlja tzv. konvencionalni na�in pripreme goriva i zraka kod oto motora. Sedamdesetih godina prošlog stolje�a, u želji da se poboljšaju karakteristike, ali i izbjegnu nedostaci oto motora, razvijaju se razli�iti sistemi ubrizgavanja benzina. Prvo se javljaju sistemi sa centralnim brizga�em u usisnoj grani, zatim ubrizgavanje goriva ispred usisnih venitla (slika 4.2 b)), sve do direktnog ubrizgavanja lakog goriva (benzina) u cilindar oto motora (slika 4.2 c)). O prednostima i nedostacima pojedinih od

Sl. 4.2 Na�in miješanja zraka i goriva kod oto motora ovih sistema bi�e kasnije detaljnije govora. Pri razmatranju osnovnih parametara oto motora, sa aspekta stvaranja smješe zrak - gorivo posmatraju se:

- ekonomi�nost rada motora, - efektivna snaga motora i - toksi�nost izduvnih gasova.


Za analizu parametara motora (ekonomi�nost i snaga) pri n=const. i promjenom optere�enja (�) podrazumijeva se da su ostali parametri optimalno podešeni. Na slici 4.3 prikazana je zavisnost efektivne snage (Pe) i efektivne specifi�ne potrošnje goriva (ge) u funkciji od ekvivalentnog odnosa zraka (�z)(tzv. regulatorske karakteristike). Sa slike 4.3 jasno se vidi da se optimalna ekonomi�nost postiže u zoni siromašne smješe (�z 1÷1,1), dok se maksimalna snaga postiže u zoni bogate smješe sa �z = 0,9÷0,98. Ova ispitivanja izvršena su za konstantan broj obrtaja i razli�ite otvore leptira. Sa slike vide se položaji maksimuma snage i minimuma potrošnje goriva. Iz toka krivih vidi se da sa pove�anjem �z snaga u po�etku raste, dostiže svoj maksimum, a zatim se smanjuje. Specifi�na potrošnja goriva se sa porastom �z smanjuje, dostiže svoj minimum a zatim raste. Svaka ta�ka regulatorske karakteristike (slika 4.3) snima se pri ustaljenom toplotnom režimu motora, optimalnom uglu pretpaljenja, konstantnom broju obrtaja i nepromijenjenom položaju leptira. Pri takvim uslovima potrošnja zraka se ne mijenja. Prelaz od jedne ta�ke na drugu vrši se promjenom koli�ine goriva. Snižavaju�i optere�enje, uspostavlja se prethodni broj obrtaja uz pronalaženje optimalnog ugla pretpaljenja. O�igledno je sa slike 4.3 da se sastav smješe pri kome se postiže maksimalna snaga

[ ]kW [g/ ]kWhe ee,max

e,min

praz n hoda

praz n hoda

0,75

0,75

0,50

0,50

0,25 1,00

0,7 0,70,9 0,91,0 1,01,1 1,11,3 1,3

= 1,00

= 0,25

P

g

�gP

a) b)� �

zz

Sl. 4.3 Utjecaj ekvivalentnog odnosa zraka (�z) na efektivnu snagu a) i specifi�nu potrošnju goriva b). Relativni položaj leptira je definiran: �=�/90° ne poklapa sa sastavom smješe pri kojoj se postiže minimalna potrošnja. Ako se ta�ke razli�itih krivih koje odgovaraju maksimalnoj snazi spoje dobije se kriva Pe max, ako se spoje ta�ke koje odgovaraju minimalnim potrošnjama goriva dobije se kriva .g min e

4.1 Potrebe oto motora u pogledu sastava smješe zrak-gorivo 77

Na taj na�in kriva max eP odgovara sastavu smješe koji obezbije�uje maksimalnu snagu, a kriva ge min maksimalnu ekonomi�nost. Ako bi se sistem za gorivo regulirao tako da se omogu�i rad pri kome bi se dobila maksimalna ekonomi�nost, jasno je da se pri takvoj regulaciji ne bi mogla ostvariti maksimalna snaga. Ako bi se sistem za gorivo regulirao prema maksimalnoj snazi motora, tada gorivo ne bi potpuno izgaralo

)1( z �� i rad motora bi bio neekonomi�an. Ako se kriva maxeP i mineg (slika 4.3) predstave u funkciji �z, odnosno odnosa zrak-gorivo i snage motora Pe, dobiju se karakteristike optere�enja sistema slika 4.4. Kriva 1 odgovara regulaciji karburatora na maksimalnu snagu motora a kriva 2 odgovara regulaciji na maksimalnu ekonomi�nost. Na apscisi se može, umjesto relativnog srednjeg pritiska ( maxee p/p ), koristiti i protok

zraka zm� kao mjera optere�enja. Poželjna karakteristika oto motora sa promjenom broja obrtaja (n), može se prikazati kao na slici 4.5.

[ ]%

odno

szr

akgo

rivo

-

Relativno opterećenje za dati broj obrtaja ( ), mZ

18 1,2

16 1,1

141,0

12

0,9

10

0,8

0,7

8

1

2

20 40 60 80 100p /pe emax

sir.gran. gran.

gran.

gran.

smješe (stab. izg.)

max. ekonomičnosti

poželjnakarakteristika

max. snage

bog. smješe (stab. izg.)

� z

mZ

1,2

1,1

1,0

0,9

0,8

0,7

n1 n n n2 3 4

n4n3n2n1

�z

Sl. 4.4 Karakteristika optere�enja ekvivalentnog odnosa zraka

Sl. 4.5 Karakteristika optere�enja ekvivalentnog odnosa zraka (�z) za razli�ite brojeve obrtaja motora (n1, n2 ...)

Pošto automobilski motori znatan dio vremena rade sa djelomi�no otvorenim leptirom, najbolje je regulirati sistem na karakteristiku koja odgovara maksimalnoj ekonomi�nosti, a pri prelazu motora na rad sa potpuno otvorenim leptirom smiješa se mora obogatiti zbog postizanja maksimalne snage. Na osnovu toga, karakteristika sistema za gorivo mora imati oblik kao kriva prikazana crtkanom linijom, kao poželjna karakteristika, na slici 4.4. Na kraju ovog izlaganja potrebno je napomenuti da su pri drugim brojevima obrtaja motora krive 1 i 2 nešto druga�ije ali se tok krivih ne mijenja (slika 4.5), te se ograni�avamo na posmatranje tipi�nih karakteristika. Na praznom hodu i na malim optere�enjima, tj. pri znatnije zatvorenom leptiru, u cilju dobivanja stabilnog rada smiješa mora biti oboga�ena jer je u tim uslovima raspršivanje i isparavanje goriva nedovoljno zbog malih brzina kretanja zraka u difuzoru. Osim toga, pritvaranjem leptira pove�ava se koli�ina


zaostalih produkata izgaranja u cilindru motora te se smanjuje brzina izgaranja. U odre�enom stepenu ovo se može prevazi�i oboga�enjem smješe. Kod motora za vozila, naro�ito prilikom eksploatacije u gradu, �esto dolazi do naglog otvaranja leptira (pri ubrzavanju vozila, pri preticanju itd.). Pri naglom otvaranju leptira nastupa kratkotrajno osiromašenje smješe. Ako se ne preduzmu odgovaraju�e mjere, to osiromašenje može biti toliko da dolazi do gušenja motora. Da bi se izbjeglo osiromašenje smješe potrebno je da se smiješa prilikom naglog otvaranja leptira obogati, kako bi se poboljšalo prihvatanje motora. Pri startovanju hladnog motora proces obrazovanja smješe te�e normalno. Gorivo koje ulazi u hladan cilindar kroz hladne usisne cijevi isparava samo djelomi�no, i to njegove najlakše frakcije. Prije skakanja varnice u cilindru postoji gorivo koje je isparavalo u neznatnoj koli�ini. Prema rezultatima ispitivanja, prilikom startovanja motora kod vanjske temperature 14 ÷ 15°C samo 17 ÷ 20% goriva je isparilo, a 8 ÷ 10% je bilo u vidu sitnih kapljica (magle). Ako je smiješa prilikom startovanja imala koeficijent viška zraka �z = 0,1 ÷ 0,15 odnos parne faze goriva pomiješanog sa zrakom dao bi vrijednost �z = 1,3 što zna�i da je smiješa prije skakanja varnice bila siromašna. Zna�i ako se smiješa ne obogati znatno u toku startovanja motora može se desiti da se ona ne upali ili da se upali samo djelomi�no što zna�i da start motora ne�e uspjeti. Pri startovanju motora potrebna je veoma bogata smiješa, na praznom hodu bogata smiješa (�z = 0,55÷0,65), na srednjim optere�enjima (ve�im od 50%) siromašna smiješa (�z = 1,1÷1,15), pri potpunom otvorenom leptiru bogata (�z = 0,8÷0,95), a pri naglom otvaranju leptira mora biti omogu�eno kratkotrajno oboga�enje smješe. Sa stanovišta toksi�nosti komponenti u izduvnim gasovima, treba imati u vidu da je kocentracija ugljenmonoksida (CO) i neizgorjelih ugljikovodonika (CxHy) minimalna u intervalu ekvivalentnog odnosa zraka (koeficijenta viška zraka) �z = 0,8÷1,1, gdje oto motori naj�eš�e i rade. Nažalost, tu je maksimalna koncentracija azotnih oksida NOx, �ija emisija se regulira drugim sredstvima (npr. smanjenje ugla pretpaljenja, primjena katalizatora itd.). 4.2 Podjela sistema za obrazovanje smješe zrak-gorivo kod oto

motora U prethodnoj ta�ki izneseni su na�enlni zahtjevi na koje treba odgovoriti sistem za obrazovanje smješe kod oto motora. S obzirom na to da su zahtjevi dosta složeni, �ak su neki i kontradiktorni, kod sistema za formiranje miješavine zrak-gorivo postoji dosta razli�itih konstruktivnih rješenja. Principijelno se oni mogu podjeliti na

- sisteme sa karburatorom (rasplinja�em) i - sisteme sa ubrizgavanjem goriva.

4.2 Podjela sistema za obrazovanje smješe zrak-gorivo kod oto motora 79

Prvi sistemi su klasi�ni sistemi sa spoljnjom pripremom miješavine zrak-gorivo, a sistemi sa ubrizgavanjem mogu imati i spoljnju i unutarnju pripremu miješavine zrak-gorivo. Sistemi ubrizgavanja goriva kod oto mtora se u tom smislu i dijele na:

- sisteme centralnog ubrizgavanja, gdje se gorivo ubrizgava na jednom mjestu u usisnom kolektoru, a miješavina zrak-gorivo se odatle razvodi po pojedinim cilindrima (tzv. SPI - Single Point Injection sistemi); shema jednog ovakvog sistema prikazana je na slici 4.6 a); sistem je sa tzv. spoljnom pripremom smješe;

- sisteme ubrizgavanja goriva ispred usisnih venirla (slika 4.6 b)), koji tako�er predstavlja sistem spoljne pripreme smješe (tzv. MPI - Multi Point Injection sistemi) i

- sisteme sa direktnim ubrizgavanjem goriva u cilindre motora (slika 4.6 c)); �esto nosi oznaku GDI - Gasoline Direct Injection ili FSI – Fuel Stratified Injection; to je sistem koji ima unutarnje formiranje miješavine zrak-gorivo; ovaj sistem ubrizgavanja omogu�ava oto motoru poboljšanje karakteristika s obzirom na to da proces u motoru koristi dosta prednosti ciklusa dizel motora.

a) SPI sistem, b) MPI sistem, c) GDI sistem1 - dovod goriva, 2 - dovod zraka, 3 - leptir, 4 - usisni kolektor, 5 - brizga�i, 6 - motor

Sl. 4.6 Shematsi prikaz sistema ubrizgavanja kod oto motora

Na�in regulacije i ostvarenje željenih karakteristika stvaranja miješavine zrak-gorivo na razli�itim režimima rada bi�e dati uz objašnjenje pojedinih sistema za dobavu goriva.


4.3 Napajanje oto motora pomo�u karburatora (rasplinja�a) 4.3.1 Elementarni (prosti) karburator Shematski prikaz prostog (elementarnog) karburatora zajedno sa usisnim sistemom motora dat je na slici 4.7. Prosti karburator sastoji se od komore plovka sa

plovkom, siska (dizne), raspršiva�a (rasprskiva�a), difuzora, komore smješe i leptira. Karburator je pomo�u prirubnice vezan za usisnu cijev motora. Pod dejstvom pumpe ili slobodnim padom gorivo dolazi u komoru plovka. Plovak služi da održava uvijek odre�eni nivo goriva u komori plovka i stoga je vezan za iglu koja, zavisno od položaja plovka, otvara ili zatvara otvor za ulaz goriva. Komora plovka je preko otvora spojena sa okolnom atmosferom, zna�i, pritisak u komori plovka jednak je pritisku okolne atmosfere (po). U toku takta usisavanja, tj. kada klip motora ide ka UMT i kada je otvoren usisni ventil, pritisak u cilindru zbog pove�anja zapremine postaje niži od pritiska okolne sredine. Na taj na�in obrazuje se razlika pritiska okolne sredine (po) i u cilindru (pa). Pod dejstvom razlike pritiska okolni zrak ulazi kroz pre�ista� zraka u karburator i kroz komoru

zrak

gorivo

4

56

7

8

9

12

3

p

p

o

�

1 - raspršiva�; 2 - difuzor; 3 - komora smješe; 4 - igla; 5 - glavni sisak; 6 - plovak; 7 - komora plovka; 8 - leptir (regulacioni element); 9 - usisna cijev Sl. 4.7 Shema prostog karburatora (rasplinja�a)

smješe i usisnu cijev kroz otvor usisnog ventila ulazi u cilindar. Prilikom prolaska kroz difuzor struja zraka zbog suženog popre�nog presjeka pove�ava svoju brzinu, zbog �ega se na tom mjestu smanjuje pritisak, tj. pove�ava razrje�enje. Pod dejstvom razrje�enja u difuzoru iz raspršiva�a izlazi raspršeno gorivo koje u raspršiva� dolazi iz komore plovka kroz sisak. Sisak (dizna) je osnovni element karburatora koji odre�uje protok goriva pri datom razrje�enju u difuzoru. Siskovi se obi�no prave od bronze sa ta�no kalibrisanim otvorima. Promjeri otvora su obi�no od 0,2 do 1,5 mm. Kod starijih konstrukcija karburatora siskovi su obi�no postavljeni na izlaznom dijelu raspršiva�a. Kod novijih konstrukcija karburatora siskovi se obi�no postavljaju na izlazu iz komore plovka (slika 4.7). Takav položaj siska daleko je lakši za održavanje. Prilikom izlaska iz raspršiva�a struja goriva dolazi u zra�nu struju, i pod dejstvom

4.3 Napajanje oto motora pomo�u karburatora (rasplinja�a) 81

razli�itih brzina (brzina zraka je ve�a od brzine goriva oko 25 puta), mlaz goriva se raspršuje te se na taj na�in pove�ava dodirna površina �estica zraka i goriva. Raspršeno gorivo pod dejstvom toplote iz zraka isparava i u miješavini sa zrakom stvara svježu smješu (nekada se smiješa dopunski zagrijava). �estice goriva koje nisu isparile ostaju na stjenkama karburatora i usisne cijevi i otežavaju pravilnu raspodjelu smješe po cilindrima. Da bi to gorivo isparilo usisna cijev se obi�no zagrijava toplotom izduvnih gasova. Koli�ina svježe smješe, koja se formira u karburatoru i koja ulazi u cilindar motora, regulira se otvorom leptira. Zatvaranjem leptira pove�ava se otpor na putu kretanja smješe a samim tim se smanjuje razrje�enje u difuzoru, što ima za posljedicu smanjenje koli�ine goriva i zraka u komori smješe i u cilindru motora. Zna�i, kod karburatorskih motora regulacija je koli�inska (kvantitativna). Pri konstantnom pritisku okolne sredine, konstantnom položaju leptira (regulacionog organa) i konstantnom broju obrtaja motora, koli�ina i sastav svježe smješe se ne mijenjaju. Ako je pre�ista� zraka na motoru zaprljan (djelomi�no za�epljen), koli�ina zraka koja ulazi u cilindar pri stalnom položaju leptira i stalnom broju obrtaja, je manja i smiješa je bogatija. Ovakva pojava se objašnjava tim da ukoliko otpor pre�ista�a zraka raste, manje zraka dolazi u karburator, a razrje�enje u popre�nom presjeku difuzora raste i iz raspršiva�a izlazi ve�a koli�ina goriva. Da bi se obezbijedio potrebni sastav smješe trebalo bi smanjiti popre�ni presjek dizne (siska), drugim rije�ima, neophodno je izmijeniti regulaciju karburatora. Da bi se eliminirao utjecaj stanja pre�ista�a zraka na sastav smješe, u današnjim konstrukcijama karburatora komora plovka povezana je sa izlazom iz pre�ista�a zraka. Tada se zaprljanost pre�ista�a zraka, �ija je posljedica smanjenje pritiska, ne samo u popre�nom presjeku difuzora nego i u komori plovka, eliminira. Takvi karburatori nazivaju se balansirani karburatori. 4.3.2 Podjela karburatora Naj�eš�e se podjela karburatora vrši s obzirom na konstruktivne specifi�nosti, ali mogu se uzti u obzir i drugi kriteriji. Tako se pominju podjele karburatora: 1) S obzirom na pravac kretanja zraka kroz difuzor i komoru smješe:

a) zrak se na prolazu kroz karburator diže (slika 4.8 a)), b) zrak na prolazu kroz karburator pada (slika 4.8 b)) i c) zrak struji na prolazu kroz karburator horizontalno (slika 4.8 c)).

Na automobilskim motorima primjenjuje se naj�eš�e karburator sa padaju�im protokom zraka. Njegova prednost je da omogu�uje bolje punjenje cilindra zbog manjeg otpora u usisnom sistemu i pogodniji je za opsluživanje. Karburatori sa horizontalnim protokom zraka najviše se upotrebljavaju na motorima za motocikle, motorima za trka�e automobile i sl.


2) S obzirom na broj komora (grla) gdje se formira smješa:

a) jednokomorni (jednogrli) i b) dvo ili višekomorni karburatori.

Višekomorni karburatori koriste se na motorima ve�ih snaga da bi se smanjenjem aerodinami�kih otpora poboljšao stepen punjenja motora i dobila homogenija smješa, odnosno obezbijedila ravnomjernost raspodjele goriva po cilindrima.

Sl. 4.8 Vrste karburatora s obzirom na pravac kretanja zraka 3) S obzirom na konstrukciju regulacionog organa:

a) karburatori sa leptirom, b) karburatori sa zasunom.

Zasun za regulaciju koli�ine smješe koristi se kod jedno i dvocilindri�nih motora kod kojih naro�ito dolazi do izražaja nestacionarnost protoka zraka. Zasun omogu�ava promjenu presjeka u vrlo širokim granicama, što je važno za stvaranje potrebnog razrje�enja u difuzoru i dobivanja odgovaraju�eg sastava smješe pri mijenjanju optere�enja. 4) Prema na�inu dovoda goriva:

a) karburatori sa plovkom, b) karburatori sa membranom i ventilom (sistem Stromberg).

Rasplinja�i (karburatori) sa plovkom se najviše upotrebljavaju i obezbije�uju relativno jednostavno dovo�enje goriva do pojedinih mjesta gdje se gorivo dozira. U komori plovka održava se prakti�ki konstantan nivo goriva. Na zrakoplovnim, pa i na brodskim motorima karburatori sa plovkom postaju


nepodesni i tamo se koriste membranski karburatori. Trenutni protok goriva, odnosno ubrizgana koli�ina zavisi od razlike stati�kog i dinami�kog pritiska jer je difuzor izveden u vidu venturi cijevi. Razlika pritiska djeluje na površinu membrane koja se savija i pomjera ventil za doziranje goriva. Na slici 4.9 data je zavisnost stvarnog ( zm� ) i teoretski potrebnog ( og lm� ) protoka

zraka i koeficijenta viška zraka (ekvivalentnog odnosa) (�z) u funkciji pada pritiska na difuzoru. Ove krive predstavljaju karakteristiku optere�enja prostog karburatora za ekvivalentni odnos zraka (�z).

�

�

mgl0

mZ

mgl0

mZ 8,34

5,56

2,78

1,2

I II III

1,0

1 3 52 4 6

0,8

0,6�pd

� �h gg

[kPa]

z

z

I – zona praznog hoda II – zona srednjih optere�enja III – zona maksimalnog optere�enja h �g g - pad pritiska u difuzoru pri kome dolazi do po�etka istjecanja goriva iz raspršiva�a

Sl. 4.9 Karakteristika optere�enja prostog karburatora

Istjecanje goriva po�inje u trenutku ghp gd �� nakon �ega je smiješa

siromašna (�z > 1). Vrijednost �z = 1 postiže se za slu�aj ogz lmm �� , a zatim sa

pove�anjem dp� smiješa se oboga�uje i dalje (�z < 1), ali znatno intenzivnije u zoni manjih optere�enja. Kod visokih optere�enja vrijednost �z se skoro stabilizira. Upore�uju�i karakterisktiku prostog karburatora (�z=f(�pd)) na slici 4.9 i poželjnu karakteristiku �z za elementarni karburator (slika 4.4) (crtkana linija, a na nižim optere�enjima preklopljena sa krivom max. ekonomi�nosti), jasno je da karakteristika prostog karburatora ne odgovara zahtjevima motora. Zbog toga, da bi se karakteristika optere�enja elementarnog karburatora za ekvivalentni odnos (�z), približila karakteristici idealnog karburatora (zahtjevima motora), neophodno je elementarnom karburatoru dodati:

- ure�aj za kompenzaciju (osiromašenje smješe) na malim i srednjim optere�enjima,

- ure�aj za oboga�enje smješe, - ure�aj za ubrzanje motora, - ure�aj za startovanje motora na niskim temperaturama,


- ure�aj za prazan hod, - ostale pomo�ne ure�aje.

4.3.3 Dodatni ure�aji na karburatoru U nastavku �e biti kratko objašnjeni principi rada gore nabrojanih dodatnih ure�aja na karburatorima, sa najvažnijim karakteristikama. 4.3.3.1 Ure�aji za kompenzaciju

Ure�aji za kompenzaciju osiromašuju smješu koja se stvara u prostom karburatoru pri radu u zoni II (slika 4.9), tj. na srednjim optere�enjima. Pove�anje ekvivalentnog odnosa zraka (�z) na�elno se može izvršiti dodavanjem zraka pri nepromijenjenoj koli�ini goriva ili ko�enjem dovoda goriva pri nepromjenjenom masenom protoku zraka. U prakti�nim konstrukcijama zastupljena su oba principa rada. Konstrukcija ure�aja za osiromašenje smješe uvo�enjem dopunskog zraka shematski prikazama je na slici 4.10. Na slici 4.10 a) i b) zrak se dovodi mimo difuzora. Otvaranjem leptira pove�ava se brzina zraka koji struji kroz difuzor. �eoni otpor iskorištava se za savijanje elasti�nog poklopca �ijim otvaranjem se regulira veli�ina efektivnog presjeka za ulazak dopunskog zraka (mjesto B) koji razrje�uje smješu (slika 4.10 b)).

a) i b) - uvo�enjem zraka pored difuzora, c) i d) - uvo�enje zraka iza difuzora. A - osnovni protok zraka, B - dopunski protok zraka

1-2 ventil za dovod dopunskog zraka Sl. 4.10 Ure�aji za kompenzaciju osiromašenjem smješe dovo�enjem dopunskog zraka Uvo�enje zraka iza difuzora, prikazano shematski na slici 4.10 c) i d), bazira se na promjeni potpritiska u komori iza difuzora. Pravilnim izborom krutosti opruge (2) i efektivnog presjeka ventila (1) dobiva se željena karakteristika korekcije smješe u


zavisnosti od položaja leptira, odnosno razrije�enja u difuzoru. Principijelan izgled takve karakteristike prikazan je na dijagramu na slici 4.11 za koga se može dati slijede�e objašnjenje – na dijelu a-c karburator radi kao elemetarni karburator (elasti�ni poklopac nije otvoren). Od ta�ke c po�inje otvaranje elasti�nog poklopca i

�

�

m m

m l m l

m

d

c

e

n

l

1,2I

II

1,0

01

0,8

0

a

�p� �h g

Z

Z

d

ZZ

g

g

g0 0

Sl. 4.11 Karakteristika karburatora sa ure�ajem za osiromašenje smješe uvo�enjem dopunskog zraka iza difuzora završava se u ta�ki d. Na dijelu c-d smiješa se osiromašuje uslijed dovo�enja dodatnog zraka (B, slika 4.10) iza difuzora. Od ta�ke d do ta�ke e (elasti�ni poklopac potpuno otvoren) po�inje ponovno oboga�enje smješe (sli�no elementarnom karburatoru) jer je sada presjek za prolaz zraka konstantan. Dio karakteristike c-d odgovara procesu od po�etka otvaranja elasti�nog poklopca (ta�ka I) do trenutka kada je potpuno otvoren (ta�ka II). Kriva 0-II pokazuje zavisnost potrošnje zraka od dp� pri potpuno otvorenom elasti�nom poklopcu, a kriva 0-m pri potpuno zatvorenom poklopcu. Crtkana linija 0-I-II predstavlja stvarnu potrošnju zraka prilikom rada ure�aja za kompenzaciju. Stvarna potrošnja goriva prikazana je krivom 01-n koja odre�uje teoretsku minimalnu koli�inu zraka za izgaranje gm� koli�ine goriva. Osnovne prednosti ovakvog na�ina kompenzacije su jednostavnost konstrukcije i dosta dobro prilago�avanje uslovima rada. Zbog ventila za zrak, mogu se ostvariti velike brzine strujanja zraka u difuzoru (smanjenje pre�nika difuzora), što daje vrlo dobro raspršivanje goriva i pri radu sa pritvorenim leptirom. Nedostaci su postojanje pokretnih dijelova, trošenje dijelova, šum i dopunsko pulsiranje zraka. Sli�na karakteristika dobiva se i za ure�aj za konpenzaciju prikazan na sl. 4.10 c) i d). Principijelna mogu�nost i konstrukcija ure�aja za osiromašenje smješe ko�enjem dovoda goriva shematski je prikazana na slici 4.12. U tom slu�aju karburator dobiva dodatni zra�ni sisak (2) koji stvara razrje�enje pred siskom za gorivo (1), po zakonu


koji se razlikuje od zakona promjene pada pritiska u difuzoru. Kod takvog karburatora razrje�ivanje u prostoru (3) raste otvaranjem leptira sporije nego razrje�ivanje (pad pritiska) u difuzoru. Željena karakteristika podešava se pravilnim izborom i oblikom siska za zrak i gorivo. Sisak ima u tom slu�aju poseban konstruktivni oblik i iz njega ne istje�e kontinuirani mlaz goriva, nego emulzija zraka i goriva. Osiromašenje smješe mogu�e je vršiti i ure�ajem sa dva siska. Principijelna shema takvog ure�aja data je na slici 4.13. Pri malom i srednjem optere�enju gorivo se dozira u difuzor kroz dva siska. Kompenzacioni sisak vezan je za komoru plovka preko specijalne komore (3) i posebnog siska. Protok goriva kroz glavni sisak (1) zavisi od pada pritiska u difuzoru zbog �ega potrošnja goriva raste otvaranjem leptira, brže nego potrošnja zraka koji prolazi kroz difuzor. Kod malog razrje�enja u difuzoru, kompenzaciona komora je napunjena gorivom i popunjava se u zavisnosti od potrošnje goriva proticanjem kroz kompenzacioni sisak (2). Ako se pad pritiska u difuzoru pove�ava, gorivo u kompenzacionoj komori brže se potroši nego što se komora puni i kroz raspršiva� (5) ulazi emulzija goriva i zraka. Zbog toga, istjecanje goriva kroz kompenzacioni sisak (2) više ne zavisi od pada pritiska u difuzoru i protok goriva se

1 - sisak za gorivo, 2 - sisak za zrak, 3 - kanal i 4 - raspršiva�

1 - glavni sisak, 2 - pomo�ni sisak, 3 - komora pomo�nog siska, 4 i 5 - cijev glavnog i pomo�nog siska za gorivo

Sl. 4.12 Shematski prikaz konstrukcije kompenzacionog ure�aja sa osiromašenjem smješe ko�enjem doziranja goriva

Sl. 4.13 Ure�aj za osiromašenje smješe sa dva siska

više ne mijenja. Na taj na�in se pomo�u glavnog siska smješa otvaranjem leptira oboga�uje, a pomo�u kompenzacionog siska osiromašuje. Željena karakteristika karburatora dobiva se pravilnim izborom odnosa provrta glavnog i kompenzacionog siska, odnosno karakteristka njihovih


koeficijenata istjecanja. Karakteristika osiromašenja smješe može se definirati i mehani�kim reguliranjem istjecanja goriva. Shema takvog ure�aja prikazana je na slici 4.14. Prolazni presjek siska za gorivo mijenja se položajem igle koji opet zavisi od položaja leptira. Željena karakteristika karburatora u podru�ju zone (II) – slika 4.9, regulira se pravilnim izborom zakona promjene aktivnog presjeka siska (konusa igle i koeficijenta istjecanja). Nedostatak ovog ure�aja je ve�i broj pokretnih elementa koji stvaraju dodatno trenje. Jedna od slijede�ih mogu�ih konstrukcija ure�aja za osiromašenje smješe je ure�aj sa promjenom prolaznog presjeka difuzora, prikazan na slici 4.15. Pri radu prostog karburatora sa nepromjenjivim presjekom difuzora, pritvaranje leptira pra�eno je brzim padom razrje�enja, što ima za posljedicu znatno osiromašenje smješe. Ako postoji mogu�nost da se pritvaranjem leptira smanji i presjek difuzora, �ime se sprije�i brzi pad razrje�enja u difuzoru, onda je mogu�e realizirati karakteristiku postepenog osiromašenja smješe prikazanu na slici 4.16.

1 - glavni sisak, 2 - igla, 3 - poluga i veza sa osovinom leptira Sl. 4.14 Ure�aj za osiromašenje smješe mehani�kim reguliranjem doziranja goriva

1 - leptir, 2 - difuzor, 3 - sisak, 4 - oprugaa) efektivni presjek difuzora kada su polutke difuzora u nomalnom položaju b) efektivni presjek difuzora pri razmaknutim polutkama difuzora Sl. 4.15 Shema ure�aja za postepeno osiromašenje smješe kontinuiranom promjenom efektivnog presjeka difuzora


Sl. 4.16 Karakteristika karburatora sa postepenim osiromašenjem smješe kontinuiranom promjenom presjeka difuzora 4.3.3.2 Ure�aji za oboga�ivanje smješe

Prelazom motora na rad u podru�je maksimalnih optere�enja smješu treba brzo obogatiti. Ovaj zadatak na karburatoru izvršavaju posebni ure�aji koji se nazivaju oboga�iva�i smješe. Danas postoje vrlo razli�ite konstrukcije oboga�iva�a koje se baziraju na raznim fizikalnim principima, od kojih su kao primjer na slici 4.17 shematski prikazane dvije. Sheme su, zbog lakšeg uo�avanja principa rada, znatno pojednostavljene. Ako je leptir djelomi�no otvoren, gorivo dolazi u komoru smješe samo kroz glavni sisak (4). Ako je leptir potpuno otvoren, poluga (2) otvara ventil oboga�iva�a (3) i gorivo se dozira i kroz dopunski sisak (1). Kod nekih drugih konstrukcija ventil oboga�iva�a otvara se pomo�u pneumatskog dejstva slika 4.17 b).

b)a)

4

5

47

6

33Detalj “A”

2 81

1

“A”

a - ure�aj mehani�kog dejstva, b - ure�aj pneumatskog dejstva 1 - pomo�ni sisak, 2 - poluge, 3 - propusni ventil, 4 - glavni sisak, 5 - cilindar, 6 - klip, 7 - opruga klipa, 8 - posebna komora za dopunsko gorivo

Sl. 4.17 Shematski prikaz ure�aja za oboga�ivanje smješe Ako je leptir djelomi�no otvoren, u prostoru iza njega nastaje veliko razrje�enje, klip (6) se pomjera prema gore, a propusni ventil (3) ostaje zatvoren, �ime su obezbije�eni uslovi da nema dodatnog prolaska goriva kroz pomo�ni sisak (1). Ako


je leptir potpuno otvoren, ovo razrje�enje se smanjuje i klip (6) cilindra (5), koji je spojen sa prostorom iza leptira, pod dejstvom opruge (7) pomjera se nadolje i otvara ventil (3), a time osloba�a dopunski put gorivu kroz sisak (1). Na nekim motorima karburatori imaju oboga�iva�e oba navedena tipa. Pri tome se oboga�iva� sa mehani�kim dejstvom smatra osnovnim i on radi samo ako je leptir potpuno otvoren. Oboga�iva� sa pneumatskim djelovanjem je dopunski. Pomo�u njega motor može da radi sa bogatom smješom, ne samo ako je leptir potpuno otvoren, ve� i ako je djelomi�no otvoren . Kada motor radi sa pritvorenim leptirom, a optere�enje kratkotrajno naraste, broj obrtaja motora se smanji �ime se smanji i pad pritiska, kako u difuzoru, tako i u prostoru iza leptira. U tom slu�aju uklju�uje se u rad oboga�iva�a sa pneumatskim djelovanjem, motor dobiva dopunsku koli�inu goriva �ime su stvoreni uslovi da motor savlada privremeno pove�ane otpore. Dopunski oboga�iva�i znatno poboljšavaju elasti�nost vanjske brzinske karakteristike motora. 4.3.3.3 Ure�aji za ubrzavanje motora U radu motora na prelaznim režimima na savremenim automobilskim motorima važnu ulogu imaju dinami�ke karakteristike motora, tj. da prelaz sa jednog režima rada na drugi bude što kra�i. Pri ubrzavanju obi�no se sa režima srednjeg optere�enja prelazi na režim maksimalne snage, što zna�i da smješu treba obogatiti, ali na takav na�in da se zadrži stabilno izgaranje sa postepenim ili relativno brzim pove�anjem koli�ine izgorene miješavine. Prelazni režimi su veoma važni i sa stanovišta emisije toksi�nih supstanci jer se izgaranje vrši u uslovima nedovoljnog prisustva kiseonika, a ako se smješa suviše brzo oboga�uje, to nije pra�eno adekvatnim miješanjem zraka i goriva (mjenja se �z), a samim tim smanjuje se brzina izgaranja, odnosno raste emisija neizgorjelih ugljikovodonika. Na�elna zavisnost vremena ubrzanja od sastava smješe prikazana je na slici 4.18, a važi, naravno, samo za ispitivani motor koji je ubrzavan od 250 do 1500 min-1 pri punom optere�enju i normalnom stanju okolne atmosfere. Na rad motora pri ubrzavanju pogotovo utje�e temperatura okolnog zraka. Ako se motor ubrzava od režima praznog hoda (u posmatranom slu�aju sa 250 min-1), proces stvaranja smješe opisan je na slijede�i na�in. Na praznom hodu se iza zatvorenog leptira stvara visoko razrje�enje, koje obezbije�uje da gorivo koje izlazi iz siska praznog hoda brzo isparava i da se pare goriva nalaze u pregrijanom stanju. Ako se leptir brzo otvara, zbog naglog pove�anja razrje�enja, sisak praznog hoda prestaje sa radom, a doziranje goriva iz glavnog siska, zbog inercije goriva i drugih razloga, za kratko vrijeme zaostane za protokom zraka koji proti�e kroz difuzor. Ovo dovodi do naglog osiromašenja smješe. Na slici 4.18 prikazana je promjena temperature smješe pri brzom otvaranju leptira. Smanjenje temperature i pove�anje pritiska odmah utje�u na prelaz para goriva iz pregrijanog u vlažno stanje, što isto tako izaziva osiromašenje smješe. Na taj na�in, umjesto oboga�enja smješe, koje je za ubrzavanje motora nužno, nastaje osiromašenje smješe.


Oboga�enje smješe se pri brzom otvaranju leptira može posti�i: 1. prinudnim ubrizgavanjem goriva u difuzor, 2. iskorištenjem goriva koje popunjava komoru pomo�nog siska (slika 4.13), 3. specijalnim prigušenim ventilima za zrak.

a) b)0 20 40 60 80 100 120 140 160 t [s]

0

250

500

750

1250

1500

1000

n [min ]-1

nT [K]sm

313

303

293

2830,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 �02

4

6

8

10

12[s]

t�

z

a) - utjecaj sastava smješe (�z) na vrijeme ubrzavanja motora od 250 na 1500 min-1; b) - vremenska zavisnost temperature smješe i broja okretaja motora pri ubrzavanju (promjena brzinskog režima od n = 250 do n = 1500 min-1). t� - vrijeme ubrzavanja motora; Tsm - temperatura smješe

Sl. 4.18 Zavisnost vremena ubrzanja od ekvivalentnog odnosa zraka (�z) a) i tok promjene temperature smješe (Tsm) sa vremenom u fazi ubrzavanja

Kao primjer jedne od mogu�ih koncepcija konstrukcije ure�aja sa prinudnim ubrizgavanjem goriva u difuzor, na slici 4.19 prikazan je shematski ure�aj sa potiskivanjem goriva pomo�u klipa. Ako se leptir brzo otvara, polužni mehanizam (2) preko opruge (5) pritiskuje klip (4). Gorivo se potiskuje kroz raspršiva� (1) u komoru smješe. Istjecanje goriva ispod klipa u komoru plovka spre�ava nepovratni ventil (3). Ako se leptir lagano otvara, klip se kre�e relativno sporo, što omogu�ava da gorivo proti�e u prostor iznad klipa, kroz zazor izme�u klipa i vo�ice, a nepovratni ventil ne stupa u rad. Veza izme�u klipa, pumpe za ubrizgavanje i leptira može se ostvariti mehani�kim ili pneumatskim putem.

1 - pomo�ni sisak, 2 - polužni mehanizam za vezu sa osovinom leptira, 3 - nepovratni ventil sa kuglicom, 4 - klip, 5 - potisna poluga. Sl. 4.19 Ure�aj za brzo oboga�ivanje smješe

Osim pumpi sa mehani�kim dejstvom, upotrebljavaju se za dodatno ubrizgavanje goriva i pumpe pneumatskog dejstva nalik na pneumatske oboga�iva�e,


membranske pumpe i sl. Kombinacija pumpi jednog i drugog dejstva daje najbolje rezultate. 4.3.3.4 Ure�aji za startovanje motora na niskim temperaturama Stvaranje smješe odgovaraju�eg sastava pri niskim temperaturama predstavlja poseban problem. Da bi se obezbijedilo da motor i na niskoj okolnoj temperaturi dobiva smješu koja je potrebna za sigurno zapaljenje i izgaranje, na karburator se ugra�uje poseban ure�aj. Procesi isparavanja lakih goriva kasnije su posebno tretirani i ovdje se daje samo jedan kvalitativni pregled problematike stvaranja smješe u uslovima niskih okolnih temperatura i malih obrtnih brzina koje se javljaju pri startovanju motora. Na niskoj temperaturi okoline (zraka, zidova usisnih cijevi), malom razrje�enju i brzini zraka u difuzoru, istjecanje goriva iz siska, njegovo raspršivanje i isparavanje ne mogu se odvijati tako kako bi to bilo potrebno za brzo i lako startovanje. U tim uslovima mogu isparavati samo lake frakcije goriva. Što je ve�i procenat lakih frakcija u gorivu lakše je startovanje motora. Ali u automobilskim benzinima koli�ina lakih frakcija nije znatna. Da bi se u ovim uslovima startovanja dozirala smješa koja sadrži dovoljno lakih frakcija benzina, mora se u komoru smješe karburatora dodavati znatna koli�ina te�nog goriva. Ekvivalentni odnos zraka u tom slu�aju vrlo je mali ( 20,015,0z � � ). Prolaze�i kroz usisnu cijev, zavisno od temperature zraka (okoline) i zidova cijevi, brzine strujanja i potpritiska (parcijalni pritisci), isparavaju prvenstveno lake frakcije benzina, a ostalo nesagoreno gorivo slijeva se duž zidova

cijevi. Da bi se obezbijedilo sigurno i brzo startovanje motora, karburator mora dozirati odgovaraju�u koli�inu goriva i za tu svrhu imati poseban ure�aj. Naj�eš�e se susre�u slijede�i ure�aji 1. ure�aj za startovanje sa posebnim

leptirom ispred difuzora 2. posebni ure�aji za startovanje

a) sa okretljivim zasunom b) sa klipnim zasunom.

Ovim ure�ajima može se upravljati ru�no ili automatski. Na slici 4.20 shematski prikazana je konstrukcija ure�aja za startovanje motora posebnim leptirom. Ventil (1) se zatvara pri startovanju motora na niskim temperaturama zbog �ega nastane znatan pad pritiska u difuzoru

4

3

1 2

1 - specijalni ventil (chok), 2 - propusni ventil za zrak, 3 - glavni sisak, 4 - leptir. Sl. 4.20 Ure�aj za startovanje motora sa posebnim leptirom


�ime se protok goriva kroz glavni sisak pove�ava. Protok zraka znatno je smanjen i strujanje je prakti�ki mogu�e samo kroz rupice specijalnog ventila, koji se otvara uslijed djelovanja zra�nog otpora na plo�ice ventila, koji je ina�e zatvoren djelovanjem opruge vrlo male krutosti.Rad motor u uslovima prigušenog strujanja zraka i vrlo lošeg isparavanja goriva, treba, zbog naprijed navedenih razloga, ograni�iti na što kra�i period zagrijavanja motora. Iz tih razloga na mnogim automobilskim motorima ugra�eni su ure�aji koji obezbije�uju automatski prelaz karburatora na rad sa glavnim siskom �im toplotno stanje motora obezbije�uje normalno stvaranje gorive smješe. Na slici. 4.21 shematski je prikazan raspored elementa takvog ure�aja, koji je u

a

3

4

p=p -p0 1

5 p1

1

2potpritisak�

1 - bimetalna opruga, 2 - specijalni leptir za prigušenje protoka zraka, 3 - klip vakumskog ure�aja, 4 - poluge, 5 - glavni leptir, a - strujanje izduvnih gasova zraka ili te�nosti za hla�enje motora

Sl. 4.21 Ure�aj za startovanje sa vakumskim regulatorom

tom slu�aju uklju�en prilikom svakog startovanja motora. Kada je leptir (5) zatvoren, potpritisak iza klipa (3) održava zatvoren leptir (2). Kada se motor zagrije, topli fluid opstrujava bimetalnu oprugu (1) i nastala sila polagano otvara poseban ventil (2). Konstrukcije ovih regulatora su vrlo raznolike s obzirom na zahtjevani stepen automatizacije i ta�nosti rada. 4.3.3.5 Ure�aji za prazan hod Pri analizi karakteristike prostog karburatora konstatirano je da je za pripremanje odgovaraju�e smješe u podru�ju praznog hoda potreban poseban ure�aj. Prosti karburator, zbog malog razrje�enja u difuzoru daje tako siromašnu smješu koja ne bi garantovala zapaljenje i stabilno izgaranje. Naj�eš�i slu�aj jeste da se ure�aj za pripremanje smješe na režimu praznog hoda smješti iza glavnog leptira. Postoji vrlo velika raznolikost konstrukcija ovih ure�aja pa su zbog toga shematski prikazani samo neki tipi�ni primjeri. U slu�aju da zrak pri strujanju kroz rasplinja� pada, vrlo �esto se koristi principijelna izvedba ure�aja za prazan hod, shematski prikazana na slici 4.22.


45

1

6

2

3

glavni zrak

pomoćni zrak

�p =0d

Ako je glavni leptir pritvoren, iza njega se stvara jako razrje�enje i kroz otvor (5) se dovodi gorivo, �iji se protok (a time i broj obrtaja motora na praznom hodu) regulira zavrtnjem (4). Pri otvaranju leptira potrebno je da do�e do postepenog pove�avanja koli�ine doziranog goriva. Zbog toga su otvori (3) i (5) tako raspore�eni da se pri otvaranju leptira prvo zatvara otvor (3) i gorivo izlazi kroz otvor (5) bez dodatka zraka, a kasnije leptir osloba�a i drugi otvor (3) tako da gorivo, odnosno smješa goriva i zraka izlazi kroz oba otvora. Time je omogu�en kontinualan prelaz sa režima rada motora na praznom hodu na režime malih i srednjih optere�enja. Kada zrak na putu kroz karburator struji vertikalno prema gore, za doziranje goriva

1 - posebna komora za gorivo, 2 - dovodni kanal za dovod emulzije goriva i zraka, 3 - otvor za gorivo, 4 - zavrtanj za podešavanje protoka goriva, 5 - otvor za gorivo, 6 - sisak za zrak

Sl. 4.22 Ure�aj za stvaranje smješe za rad motora na praznom hodu

na praznom hodu koriste se ure�aji �ije su principijelne sheme date na slici 4.23 a) i b). Kako je prikazano na slici 4.23 a), gorivo za smješu na praznom hodu usisava se kroz cijev kompenzacionog ure�aja tako da cijev (1) ima na drugoj strani proširenje sa injektorom (3) kroz koga ulazi izvjesna koli�ina zraka.

3

1

2

a) b)

ulazzraka

u motor

4

a) sa injektorskim usisavanjem zraka, b) sa zaronjenom cijevi za doziranje goriva, 1 - cijev za gorivo, 2 - sisak za gorivo, 3 - injektor, 4 - zavrtanj za podešavanje doziranja goriva.

Sl. 4.23 Ure�aj za stvaranje smješe za rad motora na praznom hodu. (karburator sa strujanjem zraka nagore)


Konstruktivna koncepcija, koja je prikazana na slici 4.23 b), omogu�ava da se gorivo na režimu praznog hoda dozira kroz sisak (2) iza leptira, a obrtna brzina motora na praznom hodu podešava se zavrtnjem (4). 4.3.3.6 Ostali ure�aji na karburatoru U prethodnim ta�kama analizirana je konstrukcija osnovnih dodatnih ure�aja, koje ima skoro svaki karburator, da bi se njegova karakteristika sastava smješe podesila prema zahtjevima koje postavljaju uslovi eksploatacije motora. Za rad motora u pojedinim specifi�nim uslovima, da bi se zadovoljili zakonski propisi o dozvoljenoj emisiji toksi�nih materija, zahtjev višegorivosti i sli�no, na karburator se ugra�uju i drugi ure�aji, od kojih se ovdje navode samo neki: a) Regulator broja obrtaja – ugra�uje se na karburator za motore koji rade na

odre�enom broju obrtaja, a koga treba održavati u zadanim tolerantnim granicama (npr. motori za pogon elektri�nih generatora, kompresora, pumpi i sl.).

b) Ure�aji za predgrijavanje smješe – koriste se na karburatoru da bi se

sprije�ila segregacija goriva i poboljšala homogenost smješe. Ovim se djelomi�no rješavaju slijede�i problemi: otežano startovanje motora na niskim temperaturama, bolji sastav smješe (sa stanovišta zapaljenja i izgaranja) na praznom hodu, gubitak snage pri ubrzavanju motora, ujedna�enje raspodjele goriva po cilindrima višecilindri�nih motora (kako po sastavu, tako i po koli�ini) i time manja sumarna emisija nekih toksi�nih supstanci, spre�avanje zale�ivanja rasplinja�a na niskim temperaturama, startovanje i normalan rad motora pri korištenju �istih alkohola ili smješa alkohola i benzina, kada je sadržaj alkohola ve�i od 30% i dr. Predgrijavanje karburatora vrši se opstrujavanjem komore smješe sa spoljnje strane izduvnim gasovima, toplim zrakom, te�nosti iz sistema za hla�enje motora i sl.

c) Ure�aji za visinsku korekciju ugra�uju se na karburatore zrakoplovnih motora, odnosno na motore koji se eksploatišu u uslovima velikih nadmorskih visina, kada je smanjenje gustine zraka znatno pa zbog toga dolazi do osiromašenja smješe. Utjecaj promjene nadmorske visine može se kompenzirati tako da se ili dovede ve�a koli�ina zraka ili manja koli�ina goriva. Principijelno se koristi jedan od slijede�ih na�ina:

1) kroz posebni otvor ili ventil dovodi se dopunski zrak, 2) ugra�uje se poseban sisak za gorivo sa mogu�noš�u regulacije protoka goriva, 3) smanjenje pritiska u komori plovka zna�i smanjenje ukupne razlike

pritiska dp� koja je mjerodavna za proto�nu koli�inu goriva.


Korekcija s obzirom na gustinu zraka postiže se i uvo�enjem prehranjivanja motora, ali je odnos punjenja u tom slu�aju relativno mali.

d) Balansiranje komore plovka primjenjuje se kod ve�ine karburatora automobilskih motora i sastoji se u tome da se komora plovka ne povezuje sa atmosferom, ve� sa dovodnom cijevi spojenom sa komorom pre�ista�a iza filtriraju�eg elementa. Time se postiže da se promjena otpora pre�ista�a, do koje vremenom dolazi, podjednako odražava na protok goriva jer se mijenja razrje�enje u difuzoru

d'od ppp �� (4.1)

gdje je

)t(fp'o � - pritisak iza pre�ista�a koji se smanjuje pove�anjem otpora

uslijed skupljanja mehani�kih �estica na umetku pre�ista�a; t - vrijeme rada motora.

4.3.4 Dvogrli (dvokomorni) karburator Kod motora ve�ih zapremina i sa ve�im rasponom brojeva obrtaja u random podru�ju motora javlja se problem uskla�ivanja dimenzija difuzora. Ako se izabere difuzor ve�eg popre�nog presjeka, �ime je obezbije�en visok stepen punjenja motora i odgovaraju�a snaga na visokim brojevima obrtaja i optere�enja, pri nižim režimima brzina zraka je niska, što ima za posljedicu lošu homogenost smješe. Sa druge strane, difuzor manjeg popre�nog presjeka daje dobru smješu na niskim režimima rada (brzinskom i režimu optere�enja), ali pri punom optere�enju i makimalnom brzinskom režimu stvara veliko prigušenje što se negativno odražava na karakteristike motora. Ovaj problem rješava se tzv. dvogrlim (dvokomornim) karburatorom. Primjer jednog takvog karburatora dat je na slici 4.24 koji na sebi ima primarnu (a) i sekundarnu (b) komoru, gdje je svaka opremljena neophodnim ure�ajima (difuzor, rasplinja�, siskovi za gorivo i zrak), dok su neki ure�aji zajedni�ki (komora plovka), a neki ure�aji mogu postojati samo na primarnom grlu (prazan hod, akcelerator).


a) osnovno grlo; b) dopunsko grlo1 - ventil praznog hoda, 2 - pumpa za ubrizgavanje, 3 - ure�aj praznog hoda, 4 - leptir za startovanje hladnog motora (�ok), 5 - dopunski difuzor, 6 - glavni sistemi da doziranje goriva, 7 - oboga�enje smješe pri punom optere�enju, 8 - plovak, 9 - dovod goriva, 10 - igla plovka, 11 - bajpas, 12 - regulacioni vijak za podešavanje smješe zrak-gorivo, 13 - glavni leptir, 14 - difuzor (grlo), 15 - kontrolni ventil za parcijalna optere�enja motora, 16 - grlo dopunskog karburatora.

Sl. 4.24 Shema dvokomornog (dvogrlog) karburatora Pri nižim optere�enjima i nižim brzinskim režimima rada otvara se samo primarno (glavno) grlo sa �ijim je leptirom i povezana komanda gasa, dok se sekundarno grlo otvara pri visokim optere�enjima i brojevima obrtaja motora. Konstruktivno rješenje za otvaranje leptira sekundarnog grla izvodi se preko mehani�kog mehanima povezanog s leptirom primarnog grla, dok je �eš�i slu�aj pneumatskog sistema za otvaranje leptira sekundarnog grla. 4.3.5 Karburatori sa elektonskim upravljanjem Ovi karburatori razvijeni su u cilju zadovoljavanja zahtjeva koji se postavljaju pred sistem za stvaranje smješe, kako bi se dobili odgovaraju�i energetski i ekološki parametri motora. Na sici 4.25 data je shema jednog karburatora, koji umjesto niza ure�aja za kotrolu smješe gorivo-zrak, koristi elektronsko upravljenje procesom rada karburatora na svim režimima rada motora. Elektronska upravlja�ka jedinica


Sl. 4.25 Shema karburatora sa elektronskim upravljanjem (ECU) prima informacije od senzora za parametre koji su važni za rad karburatora. To su:

- temperature zraka, - položaj glavnog leptira, - broj obrtaja motora, - sastav izduvnih gasova (O2 senzor (� - sonda)), - temperatura rashladne te�nosti i sl.

Elektronska upravlja�ka jedinica obra�uje podatke koji se mjere na sistemu i utje�e, preko prenosnih elementa, na položaj glavnog i primarnog leptira, �ime se može, na svim režimima rada motora, obezbijediti optimalna miješavina zrak-gorivo. Najsavremeniji karburatori sa elektronskim upravljanjem koriste i funkciju regulacije sastava smješe u povratnoj sprezi, pomo�u tzv. lambda sonde, na bazi �z=1. Ovaj efekat ostvaruje se djelovanjem na primarni leptir, odnosno finom regulacijom pada pritiska pod kojim istje�e gorivo. Ovo je uslov za korištenje tzv. trostaznih katalizatora izduvnih gasova. I pored dodatnih ure�aja na karburatorima, elektronskog upravljanja i regulacije procesa rada karburatora, karburatori nisu izdržali konkurentsku utakmicu sa naglim prodorom sistema ubrizgavanja lakog goriva. Danas,


skoro svi oto motori nove proizvodnje koriste sisteme ubrizgavanja lakog goriva. 4.3.6 Ostala oprema instalacije za napajanje gorivom pomo�u karburatora

U instalaciju za napajanje motora gorivom osim karburatora ubrajaju se:

- pumpa za dobavu goriva - fini i grubi pre�ista�i za gorivo, - pre�ista� za zrak, - vodovi goriva, - prelivni ventili i - kontrolni ure�aji.

Pumpe za dobavu goriva služe za prinudni transport goriva od spremnika do karburatora. Do sada su na automobilskim motorima najviše primjenjivane membranske pumpe sa mehani�kim pogonom, koje u pogledu sigurnosti rada imaju odre�ene prednosti pred pumpama sa pneumatskim i elektri�nim pogonom. Na slici 4.26 prikazan je presjek membranske pumpe. Pogon je ostvaren pomo�u podiza�a membrane i ekscentra koji dobiva pogon od motora. Dobava goriva se ostvaruje cikli�nim kretanjem membrane, koju naniže povla�i dvokraka poluga (5), a u polazni položaj je vra�a opruga (4). Pumpa ima ugra�en jednosmjerni usisni ventil (2) i ispusni ventil (1). Hod membrane pod dejstvom poluge je usisni, a povratni hod je potisni, kada se gorivo potiskuje kroz cijev do karburatora. Dobava goriva pumpom se automatski prilago�ava potrošnji goriva od motora. U slu�aju da je potrošnja goriva manja od dobave, pritisak u vodu i prostoru iznad membrane poraste, ona se savija, �ime je aktivni hod prilikom usisavanja goriva manji. Pre�ista�i za gorivo služe za izdvajanje vode i mehani�kih �estica �ije su dimenzije ve�e od 0,1 mm. Za takvo grubo pre�iš�avanje koriste se filteri izra�eni od kerami�kih plo�ica, papira i sl. Mehani�ke �estice izdvajaju se zadržavanjem na površini pora kroz koje prolazi gorivo. Vodovi goriva služe za transport goriva od rezervoara do karburatora. Kao materijal vodova koristi se bakar, plastika i �elik. Promjer cijevi zavisi od protoka goriva, odnosno snage motora. Za pre�iš�avanje zraka pored fizi�kog zadržavanja �estica mogu se, zbog velike razlike izme�u gustine mehani�kih �estica i zraka, koristiti i drugi fizi�ki efekti. Zna�i, osim ve� pomenutog fizi�kog zadržavanja �estica na prolazu kroz uske kanale, �estice se izdvajaju inercionim efektom i sedimentacijom. Prema na�inu izdvajanja �estica, pre�ista�i se mogu podijeliti na slijede�e tipove: sa suhim ili mokrim filtriraju�im umetkom, inercioni i ciklonski pre�ista�i, pre�ista�i sa uljnim kupatilom i pre�ista�i koji predstavljaju kombinaciju naprijed navedenih tipova.


1

2

3

4

5

6

7

8

usis

potis

1 - jednosmjerni ventil na potisu 2 - jednosmjerni ventil na usisu 3 - membrana 4 - opruga 5 - mehanizam za pomjeranje membrane 6 - opruga 7 - potiskiva� 8 - prostor iznad menbrane

Sl. 4.26 Pumpa za dobavu goriva sa membranom i mehani�kim pogonom preko ekscentra i podiza�a 4.4 Sistemi za ubrizgavanje lakog goriva Težnja za optimiziranjem smješe, kako po sastavu, tako i po koli�ini, postaje neophodna ako se žele zadovoljiti u potpunosti svi zahtjevi koji se postavljaju pred instalaciju za dobavu goriva sa aspekta sve strožijih propisa o zaštiti �ovjekove sredine. Kvalitativna regulacija, tj. doziranje goriva ubrizgavanjem, ima niz prednosti pred karburacijom i koli�inskom regulacijom zbog ve�ih mogu�nosti regulacije cjelokupnog procesa doziranja goriva i zraka i njegove automatizacije. Instalacije sa cikli�nim ili kontinualnim ubrizgavanjem goriva i automatskom regulacijom doziranja, radi održavanja potrebnog ekvivalentnog odnosa (�z) i drugih parametara, danas su ve� dosta u upotrebi. Teoretske osnove i konstruktivne koncepcije cikli�nog doziranja lakih goriva su identi�ne kao na instalacijama za ubrizgavanje na dizel motorima, što �e se naknadno objasniti, a kontinualno doziranje predstavlja samo specifi�ni slu�aj nestacionarnog ubrizgavanja goriva. U sklopu ovog razmatranja žele se samo istaknuti neke specifi�nosti ovih instalacija, koje potje�u od fizi�kih osobina lako isparljivih ugljikovodoni�nih goriva i koje, naravno, znatno utje�u i na konstrukciju instalacije za doziranje: 1. Zbog isparavanja pojedinih frakcija benzina ve� na relativno niskim okolnim

temperaturama, postoji znatna opasnost od stvaranja gasnih mjehuri�a u instalaciji. Gasni mjehuri�i mogu se sastojati iz para goriva i zraka. Iz tih razloga postoji velika osjetljivost sistema na temperaturu goriva. Radna temperatura benzina u instalaciji ne smije prelaziti temperaturu 70 ÷ 80°C.


Natpritisak goriva u instalaciji iznosi 1,75 ÷ 2 bar ako se ubrizgavanje vrši kontinualno u usisnu cijev. Kada se ubrizgavanje benzina vrši direktno u cilindar motora, pritisak ubrizgavanja znatno je viši od maksimalno mogu�eg pritiska gasova u cilindru motora, u toku procesa ubrizgavanja goriva. Pojava gasnih mjehuri�a i varijacije temperature goriva u instalaciji znatno utje�u na stvarno doziranu koli�inu goriva, što dovodi do pove�ane ciklusne i geometrijske neujedna�enosti ubrizganih koli�ina benzina, a time i ekvivalentnog odnosa zraka (�z). To zahtijeva da se poduzmu posebne konstruktivne mjere za izdvajanje gasnih mjehuri�a, kontrolu temperature goriva i dr. Brza cirkulacija benzina i pove�anje pritiska u sistemu su vrlo efikasne mjere za otklanjanje ovih nedostataka.

2. Problem startovanja motora na niskim temperaturama okolnog zraka može, iz gore navedenih razloga, isto tako biti otežan.

3. Posebnu pažnju treba posveti obezbije�enju dobrog podmazivanja dijelova pumpe, brizga�a, regulatora i dr., koji su uslijed me�usobnog kretanja pojedinih dijelova izloženi utjecaju trenja. Benzin, nasuprot dizel gorivu, ne sadrži frakcije ugljikovodonika koje bi mogle vršiti podmazivanje ovih površina.

4. Cijela instalacija relativno je sofisticirana pa za njeno održavanje i opravaku treba dodatno obu�avati osoblje.

Instalacija koja se primjenjuje za ubrizgavanje benzina kod automobilskih motora obi�no se sastoji od pumpe za gorivo, brizga�a, regulatora i cjevovoda. Sa stanovišta održavanja sistemi za ubrizgavanje benzina znatno su složeniji nego karburatori. Kod napajanja automobilskih motora benzin se ubrizgava na slijede�e na�ine:

- u cilindre dvotaktnih motora ciklusnim doziranjem poslije zatvaranja izduvnih kanala, da bi se izbjegao gubitak goriva prilikom ispiranja,

- u usisne cijevi �etverotaktnih motora (obi�no u neposrednoj blizini usisnih ventila) ciklusnim ili kontinualnim doziranjem i

- u cilindre �etverotaktnih motora.

Najve�i efekti postižu se ciklusnim doziranjem u cilindre dvotaktnih motora, jer se u tom slu�aju ispiranjem cilindra vrši ispiranje samo zrakom, pri �emu se specifi�na potrošnja goriva može smanjiti i do 20 %. Prilikom ubrizgavanja benzina u usisne cijevi ili cilindre �etverotaktnih motora njihov radni ciklus dobiva posebne osobine u odnosu na radni ciklus u kome se obrazovanje smješe vrši pomo�u karburatora, i to:

a) Gorivo se ravnomjernije raspore�uje po pojedinim cilindrima motora i stvarni sastav smješe u svakom od cilindra veoma je blizak srednjem sastavu smješe za sve cilindre. Kao posljedica toga lakše se regulira toksi�nost izduvnih gasova i motor može raditi sa siromašnijim smješama. Ova prednost manje je izražena pri ubrizgavanju benzina kontinualnim doziranjem u usisnu cijev.

b) Koeficijent punjenja se, unekoliko, pove�ava, što se objašnjava manjim gubicima u usisnom kolektoru, manjim intenzitetom predgrijavanja smješe i ve�im masenim

4.4 Sistemi za ubrizgavanje lakog goriva 101

punjenjem pri ubrizgavanju goriva neposredno u cilindar na kraju procesa usisavanja, kada se isparavanje benzina vrši poslije zatvaranja usisnog ventila.

c) Stepen sabijanja može se pove�ati, što se objašnjava sniženjem temperature u procesu usisavanja i sabijanja, jer se zagrijavanje usisnih cjevovoda smanjuje i ve�i dio goriva isparava u unutarnjosti cilindra.

d) Prihvatanje (naglo ubrzavanje) motora, saglasno objavljenim rezultatima, se znatno poboljšava jer je zaostajanje struje goriva za strujom zraka prilikom ubrizgavanja manje izraženo.

e) Doziranje goriva pri ubrizgavanju u cilindar u procesu startovanja hladnog motora znatno je ta�nije, nego kod karburatora, što ima za posljedicu olakšan start hladnog motora.

Nabrojane osobine znatno su više izražene prilikom ubrizgavanja goriva u cilindre nego pri ubrizgavanju u usisnu cijev. Ubrizgavanje goriva u cilindre motora može se vršiti u po�etku procesa usisavanja, za vrijeme procesa sabijanja ili na kraju procesa sabijanja što direktno utje�e na pritisak ubrizgavanja. S obzirom na ciklusnu dobavu kod oto motora koja je veoma mala, instalacija za ubrizgavanje goriva mora biti izra�ena sa visokom ta�noš�u, što znatno utje�e na cijenu, što je jedan od nedostataka. Još jedan od nedostataka je skra�enje vremena za obrazovanje smješe, što je naro�ito izraženo prilikom ubrizgavanja goriva u cilindre. Iako iznesena preimu�stva ubrizgavanja goriva u odnosu na karburaciju nisu toliko izražena, na osnovu ispitivanja može se ocijeniti da ona ipak imaju znatan utjecaj. Na slici 4.27 prikazana je efektivna snaga (Pe) i specifi�na potrošnja goriva ge pri

ubrizgavanju i karburaciji za konkretan primjer motora. Instalacija za ubrizgavanje goriva (pumpe za gorivo i brizga�i) pri kontinualnom ubrizgavanju goriva u usisnu cijev konstruktivno je prostija i manje zahtjevna sa aspekta upravljanja u odnosu na instalaciju za ubrizgavanje goriva u cilindre i ona radi pri manjim pritiscima. Kod ubrizgavanja u usisnu cijev pritisak obi�no ne prelazi 3 ÷ 5 bar. Osnovna podjela sistema ubrizgavanja lakog goriva je:

a) Prema dužini trajanja ubrizgavanja koristi se - ciklusno i - kontinualno ubrizgavanje.

b) Prema mjestu ubrizgavanja postoji - ubrizgavanje u usisnu cijev

(SPI),

2000 4000 n °/min200

300

400

g [g/kWh]e

0

10

20

30

40

50

60

70

[kW]Pe

Pe

karburacijaubrizgavanje

Sl. 4.27 Brzinska karakteristika snage i specifi�ne potrošnje goriva


- ubrizgavanje ispred usisnog ventila ili direktno u cilindar (MPI) i - direktno u cilindarmotora (GDI).

c) Prema na�inu reguliranja sistema postoje: - sistemi sa mehani�kom regulacijom, - sistemi sa elekronskom regulacijom.

Primjer sistema ubrizgavanja lakog goriva sa mehani�kom regulacijom dat je na slici 4.28, gdje su dati i svi osnovni elementi instalacije.

1 - spremnik za benzin, 2 - pumpa za gorivo, 3 - prekida�, 4 - pre�ista�, 5 - elektromagnetni ventil za startnu koli�inu goriva, 6 - prigušiva� oscilacija pritiska goriva, 7 - sekcija pumpe visokog pritiska, 8 - cijev za zrak pri startovanju motora, 9, 10 - razvodnik goriva, 11 - glavni brizga�, 12 - brizga� za startovanje (emulzija zraka i goriva), 13 - usisna cijev za zrak sa leptirom za koli�insku regulaciju, 14, 15, 16 - polužje, 17 - komandna pedala u kabini voza�a, 18 - cijev

Sl. 4.28 Shema instalacije za ubrizgavanje lakog goriva sa mehani�kom regulacijom Sistema ubrizgavanja lakog goriva sa elektronskom regulacijom ima razvijeno više razli�itih tipova, sve sa ciljem optimiziranja procesa ubrizgavanja i formiranja smješe. Tako firma Bosch, kao najpoznatiji proivo�a� ovih sistem posjeduje varijante sistema ubrizgavanja benzina:

- K Jetronic – mehani�ko-hidrauli�ki sistem sa kontinuiranim ubrizgavanjem benzina i mehani�kom regulacijom koli�ine ubrizgavanja goriva,

- L Jetronic – elektronskim putem upravljani sistem sa ciklusnim ubrizgavanjem goriva i direktnim mjerenjem koli�ine usisanog zraka,


- KE Jetronic – mehani�ko-hidrauli�ki sistem za ubrizgavanje benzina sa dodatnim elektronskim ure�ajem za reguliranje smješe,

- LH Jetronic – elektronskim putem upravljani sistem sa ciklusnim ubrigavanjem benzina i mjerenjem mase usisanog zraka putem dava�a na pricipu „vrele žice”,

- D Jetronic – elektronsko upravljanje ubrizgavanjem benzina sa mjerenjem pritiska u usisnom kanalu,

- MONO Jetronic – elektronsko upravljani sistem ubrizgavanja benzina sa centralnim ubrizgavanjem i

- MOTRONIC – elektronsko upravaljani sistem ubrizgavanja benzina i elektronsko upravljanje sistemom paljenja.

Sa stanovišta trajanja ubrizgavanja, ovi sistemi se dijele na:

- sisteme sa kontinualnim ubrizgavanjem (K Jetronic, KE Jetronic) i - sisteme sa cikli�nim ubrizgavanjem (L Jetronic, LH Jetronic, D Jetronic,

Motronic) U nastavku su dati primjeri dva razli�ita sistema ubrizgavanja lakog goriva sa elektronskom regulacijom (slika 4.29 i slika 4.30).

1 - rezervoar goriva, 2 - elektri�na pumpa goriva, 3 - pre�ista� goriva, 4 - elektronska upravlja�ka jedinica, 5 - brizga�, 6 - razvodnik goriva, 7 - regulator pritiska goriva, 8 - sabirni kolektor na usisu, 9 - dava� položaja leptira, 10 - ure�aj za mjerenje protoka zraka toplom žicom, 11 - lambda sonda, 12 - senzor temperature rashladne te�nosti, 13 - razvodnik paljenja, 14 - dava� za podešavanje broja obrtaja pri praznom hodu, 15 – baterija (akumulator), 16 - prekida� startovanja

Sl. 4.29 Shema instalacije za ubrizgavanje lakog goriva sa elektronskim upravljanjem (LH Jetronic)


Na slici 4.30 prikazan je Motronic sistem ubrizgavanja lakog goriva sa svim važnim elementima.

1 - rezervoar goriva, 2 - elektri�na pumpa za gorivo, 3 - pre�ista� goriva, 4 - prigušiva� oscilacija pritiska, 5 - centralna upravlja�ka jedinica, 6 - regulator pritiska, 7 - razvodnik goriva, 8 - svje�ica, 9 - brizga�, 10 - ure�aj za mjerenje protoka zraka, 11 - senzor temperature zraka, 12 - dava� položaja leptira, 13 - senzor temperature rashladnog medija motora, 14 - dava� ugla okretanja radiolice, 15 - dava� broja obrtaja motora 16 - razvodnik paljenja, 17 - autotransformator, 18 - lambada sonda, 19 - glavni relej, 20 - relej pumpe, 21 - prekida� paljenja, 22 - baterija (akumulator), 23 - leptir na usisu, 24 - kontrola toka zraka na leptiru

Sl. 4.30 Shema instalacije za ubrizgavanje goriva sa elektronskim upravljanjem (Motronic) 4.4.1 Osnovni elementi sistema za ubrizgavanje lakog goriva U nastavku �e biti navedeni osnovni elementi instalacije za ubrizgavanje benzina, sa najvažnijim karateristikama. Rezervoar goriva – opremjeljen je opremom prikazanom na slici 4.1. Tako�er mora zadovoljavati sigurnosne uslove kao što su otpornost na koroziju, hermeti�nost pri pritisku dva puta ve�em od radnog pritiska. Potrebno je da bude smješten dovoljno daleko od motora, da bi, �ak i u slu�aju nesre�e, vjerovatno�a upaljenja izlivenog goriva uslijed varni�enja bila svedena na minimalnu mjeru. U nekim konstrukcijama dobavna pumpa za gorivo nalazi se u rezervoaru goriva.


Pumpa za gorivo – ima zadatak da obezbijedi dovoljan protok goriva pod

pritiskom ubrizgavanja. Položaj pumpe, osim u rezervoaru, može biti na potisnom vodu izme�u rezervoara goriva i pre�ista�a goriva. Izgled jedne elektri�ne pumpe za gorivo dat je na slici 4.31. Element pumpe (3) može biti razli�it. Tako se danas koriste slijede�i elementi pumpe na osnovu �ega nosi naziv i kompletna pumpa:

- klipna pumpa sa valj�i�ima (do 6,5 bar pritiska goriva),

- zup�asta pumpa sa unutarnjim ozubljenjem (do 4 bar pritiska goriva),

- periferna pumpa (modificirana centrifugalna pumpa) (do 4 bar pritiska goriva) i

- pumpa sa bo�nim kanalima (do max. 1 bar pritiska goriva),

3

2

1

5

6

4

A

B

C

Sl. 4.31 Elektri�na pumpa za laka goriva

Sve ove pumpe koriste se kod sistema sa ubrizgavanjem benzina u usisnu granu (sistema SPI) ili ispred usisnih ventila (sistem MPI). Ubrizgavanje lakog goriva u cilindar motora ostvaruje se sa pumpama visokog pritiska koje su u principu jednoklipne ili dvoklipne, i razvijaju pritiske ubrizgavanja 50 ÷ 200 bar. Pre�ista� goriva nalazi se iza pumpe za gorivo. Filtriraju�i element pre�ista�a je naj�eš�e od impregniranog papira sa poroznoš�u od oko 10 !m. Zadatak pre�ista�a jeste zaštiti instalaciju za ubrizgavanje od ve�ih ne�isto�a. Magistralni put goriva (common rail) proteže se duž motora i na njega su prikop�ani brizga�i svih cilindara. Dimenzije magistralnog voda su tako izabrane da rad brizga�a ne izazove znatnije oscilacije pritiska. Pritisak goriva u magistralnom vodu reguliran je posredstvom regulatora pritiska. Regulator pritiska obezbije�uje konstantnu razliku pritiska izme�u brizga�a i sredina u koju se vrši ubrizgavanje. Skica regulatora pritiska data je na slici 4.32. Membrana (4) na kraju djeluje sa jedne strane opurga (2) i pritisak u usisnom vodu preko priklju�ka (1), a sa druge strane pritisak dovodnog goriva (ulaz 6),

A - usisna stana sa pumpom, B - elektromotor, C - potisna strana,

1 - potisak goriva, 2 - elektromotor, 3 - element pumpe, 4 - ograni�ava� pritiska, 5 - usisna strana, 6 - nepovratni ventil.


7

6

5

4

3

2

1zatvaraju prelivni ventil sa kuglicom (5). Kada pritisak goriva dostigne odre�enu vrijednost membrana (4) otvara prelivni ventil (5) i višak goriva ide u rezervoar preko povratnog voda. Na taj na�in zadržava se približno kostantna razlika pritisaka u magistrali za gorivo (brizga�a) i mjestu gdje se vrši ubrizgavanje.

Brizga� ima elektromagnetno otvarenje. Postavlja se, ili u usisnoj cijevi na odgovaraju�e mjesto, ili na glavi motora. Izgled tipi�nog brizga�a za ubrizgavanje benzina dat je na slici 4.33. Gorivo pod reguliranim pritiskom ispunjava brizga�, a izlaz brizga�a zatvoren je iglom (1) pod dejstvom opruge (4). Igla (1) je u gornjem dijelu �vrsto spojena sa kotvom (3). Kada elektronska upravlja�ka jedinica formira strujni impuls, koji se propušta kroz namotaj (5), elektromagnetna sila, djeluju�i na kotvu, (3) savladava silu u opruzi (4), iglica se odiže i otvara mlaznicu, tako da po�inje ubrizgavanje goriva. Ubrizgavanje goriva traje sve do prestanka strujnog impulsa, kada se igla (1) ponovno spušta. Maksimalni hod igle brizga�a je 0,1 ÷ 0,2 mm ograni�en mehani�kim grani�nikom. Pored osnovnih elementa sistema za ubrizgavanje lakog goriva, nezaobilazni su dava�i–senzori, koji prikupljaju informacije potrebne za ta�no definiranje parametara ubrizgavanja posredstvom elektronske upravlja�ke jedinice. U nastavku �e biti samo nabrojani uobi�ajeni senzori.

1 - priklju�ak na usisni vod motora, 2 - opruga, 3 - nosa� ventila, 4 - membrana, 5 - ventil, 6 - dovod goriva (priklju�ak na magistralni vod), 7 - povratni vod goriva prema rezervoaru

Sl. 4.32 Skica regulatora pritiska

1 - igla, 2 - jezi�ak, 3 - kotva, 4 - opruga, 5 - namotaj elektromagneta, 6 - mreža za pre�iš�avanje goriva na ulazu, 7 - elektri�ni priklju�ak Sl. 4.33 Brizga� sa elektromagnetnim ventilom


4.4.2 Sistem senzora Tu se ubrajaju:

a) Senzori optere�enja motora. Susre�u se naj�eš�e: - mehani�ki protokomjeri zraka, - protokomjeri zraka sa vrelim elementom, - senzor depresije u usisnoj cijevi motora i - senzor položaja leptira.

b) Senzori broja obrtaja i položaja koljenastog vratila, c) Senzori temperatura, d) Senzori detonantnog izgaranja u cilindru i e) Senzor sastava izduvnih gasova – O2 senzor (lambda sonda).

Na kraju se nalazi i centralna upravlja�ka jedinica, koja prikuplja signale od svih senzora na sistemu motor–sistem za dobavu lakog goriva, obra�uje ih prema algoritmu definranom za konkretan motor i preko izlaznih signala upravlja sistemom ubrizgavanja goriva.

108

109

5. STVARANJE SMJEŠE KOD DIZEL MOTORA Instalacija za ubrizgavanje goriva kod dizel motora ima klju�nu ulogu u procesu formiranja smješe zrak-gorivo i njenog izgaranja, što najdirektinjie utje�e na ekomomi�nost motora i emisiju zaga�iva�a u izduvnim gaosvima. Zbog toga je za instalaciju ubrizgavanja goriva važno

- definirati osnovne zahtjeve koje treba ispuniti instalacija za ubrizgavanje, - navesti razlog raspršivanja goriva i - definirati uslove u kojima se odvija proces izgaranja.

5.1 Osnovni zahtjevi koje treba ispuniti instalacija za ubrizgavanje

goriva Uslovi koje trebaju ispunjavati savremeni motori sui konkretno zahtjevaju od instalacija za ubrizgavanja goriva u dizel motorima slijede�e:

1. ta�no definiranu koli�inu ubrizganog goriva za jedan radni ciklus i njenu stabilnu periodi�nost, sa mogu�noš�u odgovaraju�e promjene, shodno promjeni režima rada motora;

2. ubrizgavanje goriva u odre�enom trenutku, u odgovaraju�em trajanju i po zadatoj karakteristici;

3. raspored i disperziju goriva po zapremini komore koja obezbje�uje što potpunije u�eš�e zraka pri izgaranju uz povoljne pokazatelje ciklusa;

4. hidrodinami�ku uniformnost s ciljem obezbje�enja identi�ne radne smješe po komorama višecilindri�nih motora;

5. regulaciju brzinskih karakteristika ubrizganih koli�ina goriva u zavisnosti od željenih karakteristika obrtnog momenta motora i

6. obezbje�enje potrebne koli�ine goriva za startovanje motora, stabilan prazan hod i ograni�enje maksimalnog broja obrtaja motora.

Pomenuti zahtjevi kompliciraju se zbog:

a) vrlo kratkog ukupnog trajanja ubrizgavanja; zavisno od veli�ine motora i režima rada ovo iznosi svega 5 10-4 ÷ 1 10-2 s;

b) malih ubrizganih koli�ina po ciklusu (brzohodi motori – razne veli�ine i režimi rada 10 ÷ 250 mm3/cikl. cil.) uz relativno veliki odnos promjene sa praznog hoda na puno optere�enje (1:5);

5. Stvaranje smješe kod dizel motora 110

c) uvo�enja dvostepenog, pa i trostepenog ubrizgavanja goriva u toku jednog ciklusa;

d) visokih mehani�kih optere�enja (pritisci u gorivu su od 400 ÷ 3000 bar) i visokih temperatura brizga�a;

e) brzih promjena pritisaka i pojava koje prate nestacionarno strujanje fluida i f) promjenjivih prigušenja uslovljenih kretanjem elemenata koji reguliraju

proto�ne presjeke. 5.2 Osnovni razlozi raspršivanja goriva Niz energetskih ure�aja i mašina koriste te�na goriva raspršena u vidu finih kapljica ili tanki sloj goriva koji se nanosi na površinu komore za izgaranje. Ove dvije grube podijele, primijenjene na dizel motor, podrazumijevaju tzv. zapreminsko stvaranje smješe ili stvaranje smješe putem isparavanja goriva sa površine (npr. M-postupak). �esto je nemogu�e izvršiti ovu podijelu strogo na gore opisani na�in. Tako, prilikom tzv. zapreminskog stvaranja smješe, naro�ito kod manjih dimenzija komora (kompresionog prostora motora), uvijek postoji i izvjesno taloženje na zid radnog prostora. Osnovni razlozi raspršivanja goriva su:

a) uve�anje njegove kontaktne površine radi ubrzanja razmjene toplote i mase (isparavanja),

b) homogenizacija makroraspodijele u radnom prostoru motora (u komori za izgaranja) ili raspodijela radi reguliranja brzine osloba�enja toplote pri izgaranju i

c) namjerna ili organizirana nehomogena raspodijela goriva po radnom prostoru motora zbog kontroliranog zapaljenja i izgaranja tako nastale smješe (slojevito punjenje ili sli�ni na�ini pripreme smješe).

Kada bi gorivo istjecalo pod sasvim malim natpritiskom u prostor izgaranja, �emu bi odgovarala i mala brzina istjecanja, do raspršivanja ne bi došlo. Pove�ani, ali nedovoljni, natpritisak izazvao bi raspadanje struje, ali struktura �estica raspršenog mlaza ne bi bila dobra. Pošto je pritisak u komori u po�etku ubrizgavanja 25 ÷ 30 bar, zadovoljavaju�a fino�a raspršivanja dobiva se pri znatnim natpritiscima koji obezbje�uju brzinu istjecanja goriva iz mlaznica brizga�a od 50 ÷ 150 m/s. Raspadanje struje mlaza na male kapljice (raspršivanje) dešava se pod utjecajem sila aerodinami�kog otpora gasne sredine u koju se vrši ubrizgavanje. Sila aerodinami�kog otpora zavisi od relativne brzine �estice goriva u zraku, površine �estice upravne na pravac kretanja, fizikalnih osobina zraka u komori za izgaranje u trenutku ubrizgavanja i veli�ina koje odre�uju brzinu istjecanja goriva i fizikalne osobine goriva.

5.2 Osnovni razlozi raspršivanja goriva 111

Pri velikim brzinama istjecanja goriva, raspadanje struje goriva po�inje odmah pri izlazu iz mlaznice. Pri tome se struja mlaza raspada na pojedine �estice. �estice goriva koje se kre�u u gasnoj sredini deformišu se pod utjecajem aerodinami�kih sila i sila površinskog napona i dolazi do njihovog raspadanja na male kapljice. Raspršivanje kapljica doga�a se sve dok veli�ina sila površinskog napona ne bude ve�a od veli�ine sila koje izazivaju raspad struje. Brzine kretanja �estica goriva po presjeku struje u pojedinim trenucima ubrizgavanja su razli�ite, pa dolazi do neravnomjernog raspadanja struje mlaza. Kao rezultat toga obrazuju se kapljice �iji se pre�nici mijenjaju u širokom dijapazonu (prosje�no 10÷100 !m). Na osnovu ranijeg može se zaklju�iti da se struja ubrizganog goriva raspala na veliki broj sitnih kapljica koje obrazuju mlaz raspršenog goriva. Veli�ina i raspored kapljica u mlazu raspršenog goriva može se dosta ta�no odrediti mjerenjem sa LDA (laser-dopler anemometrom). 5.3 Formiranje prostora izgaranja kod dizel motora Proces stvaranja smješe kod dizel motora vremenski se poklapa sa dovo�enjem goriva u cilindar, a djelomi�no i sa procesom izgaranja. U takvim uslovima stvaranja smješe nemogu�e je posti�i takvu ravnomjernost miješanja goriva i zraka koja bi obezbijedila potpuno izgaranje ubrizganog goriva u stehiometrijskoj koli�ini zraka (�z=1). Zadovoljavaju�i rad dizel motora sa teorijskom koli�inom zraka skoro je nedostižna granica. Me�utim, kako od koeficijenta viška zraka (�z), tj. od iskoriš�enja zraka za izgaranje zavisi srednji indikatorski pritisak i, u krajnjoj liniji, i specifi�na snaga motora, to je zavisno od namjene motora, izražena manja ili ve�a težnja da motor radi zadovoljavaju�e sa što manjim viškom zraka. Motori za vozila u stvarnim uslovima eksploatacije rade pod promjenjivim režimima optere�enja. Najnepovoljniji režimi u pogledu ostvarenja smješe su režimi punog optere�enja i preoptere�enja, naro�ito pri visokim brojevima obrtaja. Pri smanjenju optere�enja smanjuje se koli�ina ubrizganog goriva uz prakti�no nepromijenjenu koli�inu usisanog zraka te se srednji koeficijent viška zraka (�z) pove�ava i uslovi ostvarenja smješe postaju blaži. Da bi se ostvarila dobra smiješa, kako u pogledu potpunosti izgaranja sa što manjim viškom zraka, tako i u pogledu vremenskog faktora, tj. obezbje�enje blagovremenog ali bezudarnog izgaranja, može se utjecati sa dejstvom slijede�a dva glavna faktora

a) podešavanjem oblika, veli�ine i dometa mlaza goriva konfiguraciji kompresionog prostora i obrnuto, podešavanjem kompresionog prostora karakteristikama mlaza i

b) formiranjem usmjerenog strujanja zraka odgovaraju�eg intenziteta. Ovaj faktor posebno je važan kod manjih motora.


U gradnji savremenih dizel motora postoji veliki broj konstruktivnih rješenja prostora izgaranja, ali se sva ona mogu grupisati po izvjesnim zajedni�kim osobinama. Tako, prema na�inu stvaranja smješe postoje dvije osnovne grupe motora:

- dizel motori sa jedinstvenim prostorom izgaranja, gdje je jedinstven prostor izgaranja ome�en klipom, cilindarskom glavom i cilindarskom košuljicom; prostor izgaranja obrazuje se obi�no na ra�un udubljenja u klipu; ovi motori se �esto nazivaju i motori sa direktnim ubrizgavanjem;

- dizel motori sa podijeljenim prostorom izgaranja ili komorni motori gdje se prostor izgaranja sastoji iz dijela iznad klipa (glavni dio kompresionog prostora) i komore smještene obi�no u cilindarskoj glavi; komora i glavni dio kompresionog prostora spojeni su preko jednog ili više otvora, tzv. spojnih kanala; u ovu grupu motora ubrajaju se motori sa pretkomorom, motori sa vihornom komorom i motori sa komorom povratnog dejstva. Ubrizgavanje goriva može se vršiti u komoru (kod pretkomore i vihorne komore) ili u glavni prostor, ispred ulaza u komoru (kod komore povratnog dejstva), ali se prvo paljenje i izgaranje odvija u komori.

5.3.1 Stvaranje smješe kod dizel motora sa jedinstvenim prostorom

izgaranja Kod ovih motora prostor izgaranja je jedinstven, jednostavne i kompaktne gradnje, mahom sa udubljenjima u klipu ili u cilindarskoj glavi u cilju izazivanja vrtloženja zraka ili spre�avanja udara mlazeva goriva o hladnu cilindarsku košuljicu. Gorivo se ubrizgava obi�no preko centralno smještenog brizga�a (raspršiva�a) sa više otvora, a raspored i oblik mlazeva prilago�eni su prostoru izgaranja sa ciljem što boljeg rasprostiranja goriva u sabijenom zraku. Glavni nosilac stvaranja smješe kod ovih motora je mlaz goriva, u ve�ini slu�ajeva potpomognut strujanjem zraka u cilindru. Ovo strujanje zraka mora biti naro�ito intenzivno kod brzohodnih motora. Kod dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem koriste se naj�eš�e tri na�ina izazivanja strujanja zraka, i to:

a) prikladno oblikovanim udubljenjem u �elu klipa ili u cilindarskoj glavi. Na slici 5.1 data su tri primjera komore izgaranja dizel motora CNIDI a), dizel motora Daimler-Benz b) i dizel motora Tatra c); strujanje zraka u komori prikazanoj pod a) sasvim je skromno dok je strujanje u komori prikazanoj pod b) znatno, zbog pove�anja širine gornjeg prstena na klipu; uslijed brže promjene zapremine iznad prstenaste površine na �elu klipa zrak �e u hodu sabijanja biti istiskivan iz ove zone i struja�e ka udubljenju u klipu; brzine strujanja najve�e su nešto prije nego što klip do�e u SMT, a baš oko tog intervala po�inje ubrizgavanje goriv;

5.3 Formiranje prostora izgaranja kod dizel motora 113

1

2

12

1

2

a) CNDI b) Daimler-Benz c) Tatra

Sl. 5.1 Razli�ite konstrukcije komora u klipu motora (motori sa direktnim ubrizgavanjem) 1 - brizga�, 2 - komora

b) uvo�enjem zraka preko tangencijalno postavljenog usisnog kanala; ovaj na�in �esto ne pruža zadovoljavaju�e rezultate, pa se zato rje�e upotrebljava kao jedini na�in izazivanja vrtloženja zraka u komori izgaranja;. �esto se ovaj na�in kombinira sa ostalim na�inima izazivanja vrtloženja zraka u komori izgaranja u cilju pospješenja intenziteta vrtloženja i

c) postavljanjem usmjeriva�a (deflektora) na usisnom ventilu da bi se dobilo usmjereno kretanje zraka pri ulasku u cilindar motora.

Dobre osobine direktnog ubrizgavanja u motorima sa jedinstvenim prostorom izgaranja su:

- rad sa nižim stepenom kompresije nego motori sa podijeljenim prostorom izgaranja jer je kod direktnog ubrizgavanja odnos površine kompresionog prostora prema njegovoj zapremini najmanji pa nema znatnog odavanja toplote fluidu za hla�enje;

- da imaju nisku efektivnu specifi�nu potrošnju goriva koja se kre�e u granicama 190 ÷ 230 g/kWh i

- da rade i sa manjim viškom zrakam (�z=1,7÷2,0), pa u vezi sa dobrim koeficijentom iskorištenja goriva mogu posti�i relativno visok srednji efektivni pritisak.

Nedostaci direktnog ubrizgavanja su:

- “tvrd rad” motora jer klip prima direktno pritiske izgaranja (100 ÷ 160 bar), a istovremeno je i ve�i gradijent promjene pritiska u cilindru motora (dp/d�"#

- pove�ani zahtjevi prema sistemu za dobavu goriva; - visoki pritisci ubrizgavanja (400 ÷ 3000 bar i više) naro�ito kod motora bez

unutrašnjeg strujanja zraka i - upotreba brizga�a sa ve�im brojem malih otvora koji su skuplji prilikom

izrade i skloni za�epljenju. Visoki pritisci ubrizgavanja i upotreba brizga�a sa ve�im brojem malih otvora potrebni su da bi se ostvarila kineti�ka energija mlaza koja je kod ovih motora glavni nosilac stvaranja smješe.


Kod dvotaktnih dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem udubljenje je smješteno u glavi motora, a klip je ravan zbog velikog termi�kog optere�enja. Kada bi se upotrebljavao klip sa udubljenjem, ve�a površina bi bila izložena vrelim gasovima pa bi i zagrijavanje bilo ve�e. Svi do sada navedeni primjeri direktnog ubrizgavanja pripadaju zapreminskom na�inu obrazovanja smješe jer se ubrizgavanje goriva vrši neposredno u prostor izgaranja, a neravnomjernost sastava smješe dobiva se zbog neravnomjernosti raspodijele goriva u mlazu, dok je vrtloženje zraka samo dopuna boljem stvaranju smješe. Originalno rješenje motora sa direktnim

ubrizgavanjem predstavlja motor firme MAN. Kod ovog motora stvaranje smješe se vrši po jednom novom principu koji se znatno razlikuje od dosad opisanih. Pronalaza� ovog postupka je Mojrer (S. Maurer), a postupak je poznat pod imenom M-postupak. Oblik prostora za izgaranje u klipu za M-postupak dat je na slici 5.2. Osnovna ideja M-postupka jeste da se razlaganje goriva izvede pri nižim temperaturama, bez prisustva kiseonika, a da se potom vrši postepeno miješanje pripremljenog goriva sa kiseonikom. Ako je na neki na�in izgaranje ve� u toku, onda �e ovako formirana smiješa kontinualno izgorjeti, bez ostatka koksa, jer �e cijepanje goriva pri nižim temperaturama dati grupe �estica koje �e sa kiseonikom izgorjeti bez ostatka.

4

3

2

1

1 – brizga�, 2 – film goriva na zidu, 3 – smjer

strujanja zraka, 4 – mlaz ulja za hla�enje klipa Sl. 5.2 Skica prostora izgaranja sa ubrizgavanjem na zid komore izgaranja, MAN-ov M-postupak Kod M-postupka gorivo se ubrizgava preko dva dijela mlaza u komoru izgaranja, tako da se 95% goriva ubrizgava u obliku tankog sloja (filma) tangencijalno u loptasto udubljenje u klipu gdje formira, po �itavom prostoru u klipu, film goriva velike površine sa srednjom debljinom 12 ÷ 14 !m pri punom optere�enju, a 5% goriva se ubrizgava u vidu mlaza raspršenog goriva u centar loptastog udubljenja u klipu. Gorivo, koje je raspore�eno u vidu filma, nije izloženo visokim temperaturama zraka, nego se toplota za isparavanje goriva uglavnom dovodi od klipa �ija se temperatura održava u grnaicama 450 ÷ 610 K (klip se hladi sa donje strane uljem za podmazivanje). Po�etne centre upaljenja daje onaj dio goriva (5%) koji je u vidu mlaza ubrizgan u vreli zrak. Ovakav na�in obrazovanja smješe u literaturi se �esto naziva slojeviti na�in ostvarenja smješe (a ubrizgavanje slojevito ubrizgavanje).


5.3.2 Stvaranje smješe kod dizel motora sa podijeljenim prostorom izgaranja

Znatno pove�anje energije struje zraka kod dizel motora ostvaruje se primjenom podijeljenog prostora za izgaranje. Prostor izgaranja dijeli se na dva ili više prostora koji su me�usobno spojeni kanalima. Jedan prostor je smješten izme�u klipa i glave cilindra (glavni prostor), a drugi u glavi cilindra (dopunska komora). Kod dizel motora sa podijeljenim prostorom izgaranja, za razliku od motora sa jedinstvenim prostorom izgaranja, obrazovanje smješe se vrši uz pomo� kineti�ke energije kretanja zraka koja se formira u procesu sabijanja. Ubrizgavanje goriva kod motora sa podijeljenim prostorom izgaranja vrši se u dopunsku komoru gdje postoji intenzivno strujanje zraka ostvareno u toku sabijanja kao posljedica kretanja zraka iz glavnog prostora kroz spojne kanale u dopunsku komoru. Jedan od razloga uvo�enja motora sa podijeljenim prostorom izgaranja su i male dimenzije klipa i nemogu�nosti direktnog ubrizgavanja goriva u prostor iznad klipa. To se da vrlo jednostavno zaklju�iti, jer ve�ina dizel motora na putni�kim vozilima imali su do nedavno pretkomoru. Nove tehnologije procesa kontrole ubrizgavanja goriva i kontrole samog izgaranja omogu�uju da se i kod dizel motora na putni�kim vozilima koriste komore sa nepodijeljenim prostorom izgaranja. Tako danas prakti�no kod dizel mtora preovla�uju motori sa nepodijeljenim prostorom izgaranja, dok se dizel motori sa podijeljenim prostorom izgaranja koriste samo kod specifi�nih primjena. Motori sa podijeljenim prostorom izgaranja nazivaju se još i komorni motori. a) Dizel motori sa pretkomorom Kod dizel motora sa pretkomorom prostor izgaranja podijeljen je u dva dijela, i to dio izme�u klipa i cilindarske glave (glavni dio kompresionog prostora) i dio u cilindarskoj glavi (pretkomora) koji su me�usobno povezani sa više kanala manjeg pre�nika postavljenih na donjem dijelu pretkomore. Mlaznica brizg�a nalazi se u pretkomori, pa se u nju vrši ubrizgavanje goriva. Zapremina pretkomore iznosi 25 ÷ 40% ukupnog kompresionog prostora, te je otprilike toliki dio zraka u pretkomori jer u hodu sabijanja jedan dio zraka prestrujava u pretkomoru pri �emu dolazi do vrtloženja, mahom neorganiziranog karaktera. Uslijed prigušenja u spojnim kanalima pritisak u pretkomori niži je nego u glavnom prostoru (za oko 6 ÷ 8 bar). Ubrizgavanje goriva i prvo izgaranje vrši se u pretkomori. Uslijed izgaranja goriva dolazi do porasta pritiska u pretkomori koji je sada iznad pritiska u glavnom prostoru, te �e produkti izgaranja, smiješa koja izgara i naknadno ubrizgano gorivo istjecati velikom brzinom iz pretkomore prema glavnom prostoru izgaranja. Spojni kanali izme�u pretkomore i glavnog prostora postavljeni su tako da izazovu vrtloženje u glavnom prostoru gdje se vrši izgaranje neizgorjelog goriva. Nakon po�etka izgaranja


u glavnom prostoru, mogu�e je da se odnos pritisaka promijeni u korist glavnog prostora te da do�e do kratkotrajnog strujanja ka pretkomori, ali poslije nekoliko ovakvih oscilacija struje slijedi smirenija ekspenzija gasova iz cijelog prostora izgaranja. Na slici 5.3 prikazano je jedno konstruktivno rješenje prostora izgaranja kod dizel motora sa pretkomorom. Dobre osobine ostvarenja smješe kod motora sa pretkomorom su: - mekši rad motora, jer prve i nagle

pritiske koji slijede iza perioda pritajenog izgaranja prima pretkomora, a samim tim je i mehani�ko optere�enje motornog mehanizma manje;

- blaži kriteriji za sistem ubrizgavanja, niži pritisci ubrizgavanja i ve�i otvori na mlaznici;

- mogu�nost primjene goriva sa manjim cetanskim brojem, zbog mogu�nosti razlaganja i težih frakcija na ugrijanim spojnim kanalima i

- mogu�nost forsiranja motora na osnovu pove�anog broja obrtaja jer intenzivno vrtloženje pri istjecanju gasa iz pretkomore u glavnu komoru omogu�ava dobro obrazovanje smješe i izgaranje i pri ve�im brojevima obrtaja.

1 - brizga�a, 2 - glavna komora, 3 - pretkomora, 4 – grija� Sl. 5.3 Izgled prostora izgaranja kod pretkomornog motora

Nedostaci motora sa pretkomorom su: - pove�ani toplotni gubici uslijed ve�e razu�enosti površine prostora izgaranja i

pove�anog vrtloženja; ovo dovodi i do pove�anja potrošnje goriva; - visoki stepeni kompresije, uslijed toga što je odnos površine prostora za

izgaranje u odnosu na njegovu zapreminu ve�i, da bi se obezbijedila potrebna temperatura za sigurno samopaljenje goriva i

- otežano startovanje hladnog motora zbog intenzivne predaje toplote zraka zidovima spojnih kanala i komore. Za olakšavanje startovanja primjenjuju se grija�i.

b) Dizel motori sa vihornom komorom Kod motora sa vihornom komorom ve�i dio prostora izgaranja obuhvata vihorna komora (60 ÷ 75%), a ostali dio glavni prostor izgaranja koji se nalazi direktno iznad klipa. Vihorna komora i prostor iznad klipa spojeni su kanalima relativno velikog presjeka, u odnosu na spojne kanale kod pretkomore, koji ulaze tangencijalno u vihornu komoru. Na slici 5.4 prikazana su neka od rješenja prostora


izgaranja kod dizel motora sa vihornom komorom, a na slici 5.5 dat je nešto detaljniji izgled jedne vihorne komore.

1 – brizga�, 2 – mlaz goriva, 3 – grija�

Sl. 5.4 Skica prostora izgaranja sa vihornom komorom

U toku sabijanja zrak prolazi kroz spojne otvore u vihornu komoru gdje dolazi do njegovog kružnog kretanja (zbog tangencijalno postavljenih kanala). Brizga� se postavlja tako da mlaznice daju mlazeve goriva skoro normalne na pravac kružnog kretanja zraka. Dobre osobine motora sa vihornom komorom su:

- mekši rad motora u odnosu na direktno ubrizgavanje, ali tvr�i u odnosu na sistem sa pretkomorom,

- dobro iskorištenje zraka, pa se može posti�i bezdimno izgaranje pri koeficijentu viška zraka �z =1,15÷1,25,

1 - brizga�, 2 - glavni prostor izgaranja, 3 - mlaz

Sl. 5.5 Prostor izgaranja sa vihornom komorom

- mogu�nost rada motora na niskim brzinskim režimima sa zadovoljavaju�om ekonomi�noš�u, bezdimnim izgaranjem i malom bukom, zbog promjene intenziteta vihorenja u komori sa promjenom broja obrtaja motora i

- primjena ve�ih otvora na mlaznici i nižih pritisaka ubrizgavanja zbog intenzivnog vihorenja u komori.

Nedostaci motora sa vihornom komorom su

- više specifi�ne potrošnje goriva kao posljedica dopunskih toplotnih i hidrodinami�kih gubitaka zbog prelaska gasova iz jednog prostora u drugi i zbog ve�e površine prostora sa koga se odvodi toplota i


- otežano startovanje hladnog motora zbog intenzivnog odvo�enja toplote na stijenke koje imaju ve�u površinu.

c) Dizel motori sa komorom povratnog dejstva Kod dizel motora sa komorom povratnog dejstva ubrizgavanje se vrši u glavni dio prostora izgaranja, ali pred ulazom u komoru, za razliku od pretkomore i vihorne komore gdje se ubrizgavanje i prvo izgaranje vršilo u pretkomori. Na slici 5.6. dato je nekoliko skica prostora izgaranja kod dizel motora sa komorom povratnog dejstva.

1

43

2

32

1

143 2 1 3

2

4

a) b) c) d) a) Akro-komora u cilindarskoj glavi, b) Akro-komora u klipu,

c) komora povratnog dejstva motora MWM, d) komora sistema Lanova 1- brizga�, 2 – mlaz, 3 – komora, 4 - grija�

Sl. 5.6 Skica prostora izgaranja kod dizel motora sa komorom povratnog dejstva Kod motora sa komorom povratnog dejstva, prvo izgaranje vrši se, kod ve�ine motora, u komori povratnog dejstva. 5.3.3 Upore�enje razli�itih na�ina stvaranja smješe kod dizel motora Analiza razli�itih na�ina stvaranja smješe pokazuje da je mogu�e posti�i visoke pokazatelje snage (visoke srednje efektivne pritiske) kod dizel motora sa komorom bilo kog tipa, ako se parametri usklade tako da do�e do optimalnog odvijanja radnog procesa. Nešto manji srednji efektivni pritisci postižu se kod dizel motora sa pretkomorom zbog pove�anih gubitaka pri ostvarenju radnog ciklusa. Tako�er je mogu�e pove�anje broja obrtaja dizel motora sa komorom bez znatnog pogoršanja kvaliteta radnog ciklusa.


Forsiranje motora primjenom prehranjivanja (natpunjenja) znatno je teže kod motora sa podijeljenim prostorom izgaranja, jer pri pove�anju gustine zraka u cilindru rastu toplotni i gasodinami�ki gubici. U odnosu na potrošnju goriva najbolji su motori sa direktnim ubrizgavanjem jer kod njih nema dodatnih gubitaka, izazvanih prestrujavanjem gasa kroz spojne kanale, i dodatnih toplotnih gubitaka zbog pove�ane površine prostora izgaranja. Analogno tome dizel motori sa direktnim ubrizgavanjem imaju lakši start hladnog motora. Optere�enje motornog mehanizma i buka u radu najmanji su kod motora sa podijeljenim prostorom izgaranja, koji omogu�avaju, tako�er, dobar rad motora na promjenjivim režimima i niže pritiske ubrizgavanja goriva, a tako�er i primjenu ve�ih otvora na mlaznicama brizga�a. 5.4 Instalacije (sistemi) za napajanje gorivom dizel motora 5.4.1 Podijela instalacija Instalacija za napajanje gorivom dizel motora treba da omogu�i:

- ekonomi�nost transformacije hemijske energije goriva u mehani�ki rad, - nisku koncentraciju škodljivih produkata u izduvnim gasovima, - miran i što je mogu�e tiši rad, - pogodnu regulaciju u odnosu na brzinski režim i nivo optere�enja, - odgovaraju�e “pra�enje” toka doziranja i koli�ine goriva na promjenjivim

režimima rada motora sa ciljem postizanja željenih stati�kih i dinami�kih karakteristika motora,

- nizak nivo mehani�kih i termi�kih optere�enja i razumno dug vijek motora i instalacije za dobavu goriva,

- kompaktnost instalacije za dobavu goriva i njen pogodan smještaj na motor i - pouzdanost u radu, što manju kompliciranost opsluživanja i realnu cijenu

instalacije. Instalacije za napajanje gorivom dizel motora mogu se podijeliti uzimaju�i u obzir razli�ite aspekte, kao što su

- vrsta pogona, - na�in stvaranja visokog pritiska i - na�in regulacije ubrizganog goriva tid.

U nastavku se daju uobi�ajene podijele instalacija za dobavu goriva, i to:

- podijela ure�aja za potiskivanje goriva pod visoki pritisak (slika 5.7), - podijela prema regulaciji ubrizgane koli�ine goriva (sliks 5.8) i - podijela brizga�a (sliks 5.9).


Sl. 5.7 Podijela sistema za dobavu goriva prema pogonu i na�inu ostvarenja visokog pritiska

PREMA REGULACIJIUBRIZGANE KOLIČINE(DOZIRANJU)

Prema početkupritiskivanjagoriva

Na krajupotiskivanja

Kombinovanapočetak-krajpotiskivanja

Prigušivanjemna usisu

Sl. 5.8 Podijela sistema za dobavu goriva prema na�inu regulacije ubrizgane (ili potisnute) koli�ine goriva

BRIZGAČI

OTVORENOG TIPA ZATVORENOG TIPA

Pneumatskootvaranje

Automatskootvaranje

Prinudnootvaranje

Jedan provrt Više provrta(mlaznica)

Jedan provrtsa jezičkom

Kratki jezičak Dugi jezičak

Sl. 5.9 Podijela brizga�a

5.4 Instalacije (sistemi) za napajanje gorivom dizel motora 121

Zadebljanim linijama na slikama 5.7, 5.8 i 5.9 ozna�eni su sistemi koji su �eš�e u upotrebi. Pored ovih podijela, u literaturi su prisutne i druge podijele, posebno kopletnih instalacija, kao npr. konvencionalni sistemi i sistemi sa elektronskim upravljanjam, itd. U nastavku �e biti objašnjene najvažnije od ovih podijela kroz skice i opise pojedinih instalacija. Primjer instalacije za dobavu goriva kod dizel motora, za sistem linijska pumpa sa mehani�kim pogonom–cijev visokog pritiska–brizga�, dat je na slici 5.10 (konvencionalni sistem za dobavu goriva). Rezervoar goriva (1) na sebi obavezno sadrži mjesto za nasipanje goriva sa oduškom za zrak iz rezervoara, mjera� nivoa goriva, grubi pre�ista� (usisnu korpu u rezervoaru) na vodu, kojim se gorivo transportuje preko niskotla�ne pumpe (2) i otvor na najnižoj ta�ki rezervoara za ispuštanje goriva. Na niskotla�noj pumpi (2) nalazi se jedan grubi pre�ista� goriva (2a) i ru�na pumpa (2b) za punjenje sistema gorivom prije startovanja motora, ukoliko je instalacija za gorivo bila ispražnjena zbog rastavljanja i opravki na motoru. Od niskotla�ne pumpe gorivo se transportuje preko sistema pre�ista�a (3) (jednog ili više pre�ista�a) do pumpe visokog pritiska (4). Od pumpe visokog pritiska (4) gorivo ide preko cijevi visokog pritiska (6) na brizga�e (5) koji gorivo ubrizgavaju u ta�no definiranoj koli�ini i odre�enom vremenu u cilindar motora sui. Na instalaciji se nalaze prelivni ventil (7) i povratni odnosno prelivni vodovi (8) od pre�ista�a (3), pumpe visokog pritiska (4) i od brizga�a (5), koji vra�aju višak goriva u rezervoar (1). Na pumpi visokog pritiska nalazi se regulator broja obrtaja (9) i varijator ugla predubrizgavanja (10), koji imaju ulogu reguliranja nominalnog, odnosno maksimalnog broja obrtaja motora i ugla po�etka potiskivanja

3

5

8

7

4 910

1

2 2a

2b

6

1 - rezervoar goriva, 2 - napojna niskotla�na pumpa sa grubim pre�ista�om goriva (2a) i ru�nom pumpom (2b), 3 - pre�ista� goriva (grubi i fini), 4 - pumpa visokog pritiska, 5 - brizga�, 6 - cijev visokog pritiska, 7 - prelivni ventil, 8 - povratne cijevi, 9 - regulator broja obrtaja, 10 - varijator ugla predubrizgavanja

Sl. 5.10 Instalacija za dobavu goriva sa linijskom pumpom (sistem pumpa-cijev-brizga�)


goriva na pumpi visokog pritiska, odnosno ugla predubrizgavanja. Sli�na instalacija je i kod sistema pumpa-cijev-brizga� sa elektronskom kontrolom pojedinih parametara, u prvom redu ugla predubrizgavanja i regulacije dobave koli�ine goriva. Kod ovakvih instalacija nalazi se elektronska upravlja�ka jedinica, koja na osnovu informacija o parametrima stanja na motoru sui, posredno preko odgovaraju�ih aktuatora i prenosnih elemenata, vrši upravljanje pojedinih parametara na sistemu dobave goriva. Pumpa visokog pritiska dobiva pogon od radilice motora, preko jednog prenosnika. Prenosni odnos prenosnika kod pumpi visokog pritiska za dvotaktne motore iznosi 1:1, a za �etvorotaktne motore 2:1, odnosno broj obrtaja pumpe i motora sui su isti kod dvotaktnih motora, a kod �etvorotaktnih motora broj obrtaja pumpe je dva puta manji od broja obrtaja motora. Instalacija za dobavu goriva za sistem pumpa-cijev-brizga�, gdje je pumpa visokog pritiska distribuciona, sa elektronskom kontrolom, ima izgled kao na slici 5.11. Ovdje se gorivo iz rezervoara (1) transportuje pomo�u elektri�ne napojne pumpe (2) preko usisne korpe (2a) i pre�ista�a goriva (3), do pumpe visokog pritiska (4). Pumpa visokog pritiska (4) transportuje gorivo preko cijevi visokog pritiska (6) na brizga� (5), gdje se gorivo ubrizgava direktno u cilindar motora. Na instalaciji se nalaze i prelivni vodovi (8) koji višak goriva vra�aju prema rezervoaru goriva (1). Na slici 5.11 vidi se i elektronska upravlja�ka jedinica (7), koja regulira dobavu pumpe visokog pritiska, na osnovu parametara na motoru sui (broja obrtaja, temperature rashladnog sredstva, temperature zraka, položaja pedale gasa itd.). Distribucione pumpe dobivaju pogon od radilice motora. Susre�u se distribucione

2

2a

1

73

5

8

8

64

Sl. 5.11 Instalacija za dobavu goriva sa distribucionom rotacionom pumpom visokog pritiska (sistem pumpa-cijev-brizga�)

1 - rezervoar goriva, 2 - napojna elektri�na pumpa sa

usisnom korpom (2a), 3 - pre�ista� goriva, 4 - rotaciona pumpa visokog pritiska, 5 - brizga�, 6 - cijev visokog pritiska, 7 - elektronska upravlja�ka jedinica, 8 - prelivni vodovi za višak goriva


pumpe sa centralnim klipom �iji broj aktivnih hodova po jednom obrtaju odgovara broju cilindara motora, i distribucione rotacione pumpe sa radijalnim i aksijalnim kretanjem klipova u odnosu na osu obrtanja pumpe. Regulacija dobave goriva kod ovih pumpi vrši se mehani�kim putem, a u novije vrijeme sve više se primjenjuje elektronska regulacija. Shema instalacije za dobavu goriva za sistem pumpa-brizga� i elektronskom kontrolom, prikazana je na slici 5.12. Gorivo se transportuje od rezervoara (1), preko elektri�ne napojne pumpe (2) sa usisnom korpom (2a), preko pre�ista�a goriva (3) i nepovratnog ventila (5) do pumpe za gorivo (7). Pumpa za gorivo (7) ima pogon od radilice motora. Naj�eš�e se koristi zup�asta pumpa ili zapre�na krilna pumpa. Na njoj se nalaze regulacioni ventili, kako na potisnom vodu, tako i na povratnom vodu, zbog obezbje�enja istih uslova strujanja goriva u dijelu instalacije od pumpe (7) do sklopa pumpa-brizga� (10). Pumpa (7), potiskuje gorivo preko cijevi visokog pritiska (9), gdje se nalazi i dava� temperature goriva (8), do sistema pumpa-brizga� (10). Sistem pumpa-brizga� ima mehani�ki pogon preko bregastog vratila (11). Od sistema pumpa-brizga� (10) višak goriva se vra�a povratnim vodom (13) do dobavne pumpe (7). Višak goriva od dobavne pumpe, ide preko hladnjaka goriva (4) do rezervoara (1) kako bi ga zaštitio od previše toplog goriva. U sklopu instalacije nalazi se i elektronska upravlja�ka jedinica (12), koja prima podatke o parametrima na motoru, stanju zraka i goriva i režimu rada motora, na osnovu �ega vrši regulaciju dobave goriva na sistemu pumpa- brizga� (10). Sistemi elektronske kontrole dobave goriva na sistemu pumpa- brizga�, su u posljednje vrijeme puno zastupljeni, dok se starije konstrukcije ovakvog

1

2 2a

3

4

56 7

12

8 9

10

11

13

11

10

Sl. 5.12 Instalacija za dobavu goriva za sistem pumpa-brizga�

1 - rezervoar goriva, 2 - napojna elektri�na pumpa sa usisnom korpom (2a), 3 - pre�ista� goriva, 4 - hladnjak goriva, 5 - nepovratni ventil na usisnoj strani pumpe, 6 - povratni vod za višak goriva od pumpe, 7 - pumpa za gorivo, 8 - dava� temperature, 9 - cijev visokog pritiska, 10 - sistem pumpa-brizga�, 11 - bregasto vratilo za pogon pumpe, 12 - elektronska upravlja�ka jedinica, 13 - povratni vod


sistema bez elektronske kontrole sve manje koriste. Pored sistema pumpa-brizga�, koji ima vrlo povoljne karakteristike ubrizgavanja, u novije vrijeme sve ve�u primjenu ima tzv. sistem common rail. Instalacija za dobavu goriva sa sistemom common rail ima izgled kao na slici 5.13. Gorivo se iz rezervoara (1), preko napojne elektri�ne pumpe (2) i usisne korpe (2a) transportuje preko pre�ista�a goriva (3) do pumpe visokog pritiska (4). Pogon pumpe visokog pritiska dolazi od radilice motora, preko spojnice, zup�anika, remen kaiševa itd., sa brojem obrtaja jednakim polovini broja obrtaja motora sui, ali ne višim od 3000 o/min. Pumpa visokog pritiska (4) potiskuje gorivo preko cijevi visokog pritiska (5) do zbirne cijevi (common rail) (6). Na zbirnoj cijevi nalaze se ure�aji za kontrolu i održavanje pritiska. To su dava� pritiska (8), prelivni ventil (7) i ograni�iva�i protoka (9). Iz zbirne cijevi gorivo preko cijevi visokog pritiska (10) ide na brizga�e (11). Koli�ina goriva i oblik karakteristike ubrizgavanja kontroliraju se putem elektronske upravlja�ke jedinice (13), koja dobiva ulazne podatke o režimu rada motora preko dava�a (14-19). To su dava�i broja obrtaja (14), ugla bregastog vratila (15), položaja pedale gasa (16), pritiska zraka (17), temperature zraka (18) i temperature rashladne te�nosti (19). Višak goriva od brizga�a ide povratnim vodom (12) ka rezervoaru goriva (1). Zbirna cijev (common rail) (6) može biti i nekog drugog oblika, sa odgovaraju�om zapreminom za održavanje parametara

2

2a

1

3

4

13

12

14 15 16 17 18 19

910

11

12

765 8

1 - rezervoar goriva, 2 - napojna elektri�na pumpa sa usisnom korpom (2a), 3 - pre�ista� goriva, 4 - visokotla�na pumpa, 5 - cijev visokog pritiska, 6 - zbirna cijev (common rail), 7 - prelivni ventil, 8 - dava� pritiska, 9 - ograni�ava� protoka, 10 - cijev visokog pritiska ka brizga�ima, 11 - brizga�, 12 - povratni (prelivni) vodovi, 13 - elektronska upravlja�ka jedinica, 14 - dava� broja obrtaja motora, 15 - dava� ugla bregastog vratila, 16 - dava� položaja pedale gasa, 17 - dava� pritisak zraka, 18 - dava� temperature zraka, 19 - dava� temperature rashladnog sredstva

Sl. 5.13 Instalacija za dobavu dizel goriva za sistem common rail


stanja goriva u njoj. Naprijed prikazane sheme instalacija za dobavu dizel goriva kod motora sui predstavljaju principijelne sheme sa osnovnim komponentama koje instalacije trebaju imati. Ovdje, svakako, nisu dati neki specifi�ni elementi koje ugra�uju pojedini proizvo�a�i opreme u cilju razli�itih poboljšanja, niti �e oni biti posebno obra�ivani. Nešto detaljnije objašnjenje konstrukcije i principa rada instalacija za dobavu goriva bi�e dato kroz slijede�e cjeline:

- pumpe visokog pritiska, - brizga�i, - ostali pribor instalacije za dobavu goriva (niskotla�na pumpa, pre�ista�,

cijev visokog pritiska itd.). 5.4.2 Pumpe visokog pritiska Osnovni zadatak pumpi visokog pritiska je da obezbijede potiskivanje odgovaraju�e koli�ine goriva prema brizga�u i motoru sui, sa pritiskom potiskivanja koji �e omogu�iti kvalitetno raspršivanje goriva u cilindru motora. Kvalitetno raspršivanje podrazumijeva dobivanje što sitnijih kapljica raspršenog goriva u toku cijelog procesa ubrizgavanja. Zavisno od namjene motora (putni�ka vozila, kamioni, brodovi itd.) i koncepta instalacije za dobavu goriva, može se napraviti gruba podijela pumpi visokog pritiska na:

- linijske (redne) pumpe visokog pritiska; koriste se u koncepciji sistema dobave goriva pumpa-cijev-brizga�;

- distribucione pumpe visokog pritiska; koriste se u koncepciji sistema dobave goriva pumpa-cijev-brizga�;

- pumpe visokog pritiska za sistem pumpa-brizga�; - pumpe visokog pritiska za sisteme common rail-a

U nastavku �e biti objašnjeni princip rada i konstrukcija gore navedenih pumpi visokog pritiska, sa naglaskom na osnovne funkcije koje pumpe trebaju zadovoljiti. 5.4.2.1 Linijska (redna) pumpa visokog pritiska Linijske pumpe visokog pritiska, ne ulaze�i u opremu pumpi, mogu se podijeliti prema na�inu regulacije potisnute koli�ine goriva na:

- pumpe sa mehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva i - pumpe sa elektronskom regulacijom potisnute koli�ine goriva.

Izgled jedne linijske (redne) šestocilindri�ne pumpe visokog pritiska, sa mehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva, dat je na slici 5.14. Bregasto vratilo pumpe (1)


1 - bregasto vratilo, 2 - regulator broja obrtaja, 3 - varijator ugla predubrizgavanja, 4 - niskotla�na pumpa, 5 - niskotla�ni kolektor, 6 - priklju�ak za cijev visokog pritiska

Sl. 5.14 Djelomi�ni presjek šestocilindri�ne linijske pumpe visokog pritiska sa mehani�kom regulacijom je pogonjeno, naj�eš�e preko zup�astog prenosnika, od radilice motora sui. Na pumpi se nalaze mehani�ki centrifugalni regulator broja obrtaja (2) i varijator ugla predubrizgavanja (3), tako�er mehani�ki centrifugalni. Niskotla�nu pumpu za gorivo (4) pokre�e ekscentar na bregastom vratilu. Niskotla�na pumpa (4) dovodi gorivo, preko sistema pre�ista�a, u niskotla�ni kolektor (5) odakle gorivo ulazi u natklipni prostor pumpe visokog pritiska. U natklipnom prostoru pumpe visokog pritiska, gorivo se pod visokim pritiskom potiskuje preko cijevi visokog pritiska, koja je spojena sa pumpom na priklju�ku (6), do brizga�a i motora sui. Primjer linijske šestocilindri�ne pumpe visokog pritiska, sa elektronskom regulacijom, dat je na slici 5.15. Pogon pumpe je preko prenosnika, naj�eš�e zup�astog, dolazi do

Sl. 5.15 Djelomi�ni presjek šestocilindri�ne linijske pumpe visokog pritiska sa mehani�kom regulacijom

1 - cilindar pumpe, 2 - košuljica klipa za promjenu po�etka potiskivanja, 3 - regulaciona letva, 4 - klip pumpe, 5 - bregasta osovina, 6 - magnet za podešavanje po�etka potiskivanja, 7 - osovina za pomjerane �ahure (2), 8 - magnet za podešavanje regulacionog hoda, 9 - induktivni dava� hoda regulacione letve, 10 - uti�nica


radilice motora. Objašnjenje konstrukcije i principa rada linijske (redne) pumpe visokog pritiska, bi�e dato kroz najvažnije elemente koji �ine jednu sekciju pumpe, a što se najbolje vidi na slici 5.16. Na ovoj slici dat je aksonometrijski presjek dvije sekcije jedne redne pumpe sa ozna�enim svim važnim elementima.

1 - podloške za visinsku regulaciju (ugaono podešavanje po�etka potiskivanja), 2 - izlazni priklju�ak za gorivo, 3 - zaptivka, 4 - klip rasteretnog ventila, 5 - opruga, 6 - bregasto vratilo, 7 - zup�asta regulaciona poluga za koli�insku regulaciju, 8 - zup�asti segment, 9 - valj�i�, 10 - klip pumpe, 11 - košuljica pumpe, 12 - ku�ište rasteretnog ventila, 13 - opruga rasteretnog ventila, 14 - nosa� klipa rasteretnog ventila

Sl. 5.16 Aksonometrijski presjek dvije sekcije redne pumpe visokog pritiska

Najvažniji elementi jedne sekcije redne (linijske) pumpe visokog pritiska su

- bregasto vratilo sa bregovima (6), �iji raspored je sukladan rasporedu paljenja kod motora sui; brijeg ostvaruje kontakt sa klipom (10) preko valj�i�a (9) i podloški (1) koje služe za definiranje ugla po�etka potiskivanja goriva;

- klip (10) i košuljica klipa (11), na kojoj se nalaze usisni i prelivni otvori za gorivo. Stalni kontakt izme�u klipa (10) i brijega na bregastom vratilu (6), posredno preko valj�i�a (9), podloški (1) i prenosnih elemenata,


obezbje�uje opruga (5). Zakretanje klipa (10), u cilju obezbje�enja koli�inske regulacije, vrši se preko zup�astog segmenta (8) i zup�aste regulacione poluge (7) koja je vezana za ure�aj za upravljanje režimom rada motora (kod vozila je to pedala gasa).

Sklop klip-košuljica klipa Detalj sklopa klipa (10), košuljice klipa (11) i ku�išta (14) sa rasteretnim ventilom formira prostor gdje se vrši sabijanje i potiskivanje goriva preko rasteretnog ventila (4) (slika 5.16) prema cijevi visokog pritiska i brizga�u. Klip pumpe visokog pritiska, pored aksijalnog pomjeranja izazvanog okretanjem brijega bregastog vratila, ima i kružno zakretanje preko zup�astog segmenta (8) i zup�aste regulacione poluge (7) (slika 5.16). Izgled klipa, košuljice klipa i regulacione �ahure sa zup�astim segmentom, za konkretan primjer pumpe visokog pritiska dat je na slici 5.17. �ahura (3) (slika 5.17) sa prorezom uklapa se sa segmentom „z“ na klipu, preko koga se vrši zakretanje klipa. Zahvaljuju�i kanalima na gornjem dijelu klipa, otvorima na košuljici i sprezi klipa sa regulacionom �ahurom vrši se regulacija koli�ine potisnutog goriva prema brizga�u. Primjer na slici 5.17, samo je jedan konkretan primjer, a konstruktivno postoji dosta razli�itih formi kanala na klipu i razli�it broj otvora, kao i njihovih pozicija na košuljici pumpe. Sve ovo zavisi od željene regulacije potisnute koli�ine goriva i veli�ine efektivnog proto�nog presjeka usisno-prelivnih otvora na košuljici.

dk

dk

presjek H-Hkošuljica pumpe

regulaciona čahura sazupčastim segmentom

klipa

“z”

“z”

H H

4

3

1

25

Sl. 5.17 Crtež klipa, košuljice i aksonometrijski pogled na regulacionu �ahuru i zup�asti segment

1 - oznaka za montažu, 2 - oznaka za montažu, 3 - �ahura, 4 - zup�asti segment, 5 - uvrtanj za stezanje


Veza izme�u položaja klipa u košuljici sa dijagramom hoda klipa (hk) i brzine klipa ( '

kh ), za jedan regulacioni položaj najbolje se vidi na slici 5.18. Pozicija (1) na slici 5.18 predstavlja klip pumpe u donjoj mrtvoj ta�ki (DMT). Oba otvora na košuljici su usisni otvori, a desni otvor je i prelivni otvor. Kretanjem klipa iz pozicije (1) na poziciju (2), zatvaraju se oba usisna otvora na košuljici.

φ[ BV]o

hIk

hkh ,k hIk

h kg

hkm

ax

h kp

DMT

GMT

(1) (2) (3) (4)

(1)

(2)

A

B

(3)(4)

x

Sl. 5.18 Karakteristi�ni položaji klipa pri potiskivanju goriva i odgovaraju�i kinematski parametri klipa Ova faza kretanja klipa zove se pretpodizaj klipa (hkp). Daljim kretanjem klipa, odvija se faza tzv. geometrijskog potiskivanja goriva, do pozicije (3) slika 5.18, odnosno dok regulacioni kanal ne po�ne otvarati prelivni otvor, položaj � na slici 5.18 (3). Hod klipa od pozicije (2) do pozicije (3) predstavlja geometrijsko, odnosno efektivno potiskivanje goriva. Tok brzine klipa, kao i intenzitet brzine u toj fazi (izme�u ta�ke A i B, slika 5.18) ima dominantnu ulogu u procesu ubrizgavanja goriva. Dalje kretanje klipa do pozicije (4), odnosno gornje mrtve ta�ke (GMT) klipa, predstavlja hod koji nije mnogo interesantan za proces ubrizgavanja goriva. Naime u toj fazi se odvija proces smirivanja pritiska u sistemu za ubrizgavanje.

Tako se na slici 5.19 vide tri razli�ita primjera oblika kanala na klipu, i to:

- slu�aj a) gdje se kosom ivicom regulira kraj potiskivanja (ta�ka B, slika 5.19),

- slu�aj b) gdje se kosom ivicom ragulira po�etak potiskivanja (ta�ka A, slika 5.19),

- slu�aj c) gdje se kosim ivicama na klipu regulira po�etak (ta�ka A) i kraj (ta�ka B) potiskivanja goriva (slika 5.19).

a) b) c) Sl. 5.19 Razli�ite varijante konstrukcije kosog regulacionog kanala na klipu


Pored ovih izvedbi, u praksi se susre�u i konstrukcije sa tzv. pomi�nom košuljicom - šiberom (slika 5.20) �ime se regulira po�etak i kraj geometrijskog potiskivanja. Principijelna shema rada ovakvog sistema pokazana je na slici 5.20 a). Na slici 5.20 b) i c) dat je izgled detalja pomi�nog šibera koji klizi po klipu. Na slici 5.20 b) prikazan je trenutak po�etka geometrijskog potiskivanja goriva, a na slici 5.20 c) trenutak kraja geometrijskog potiskivanja goriva. Gorivo ulazi, kroz usini otvor (6) iz niskotla�ne, magistrale (8) kroz kanal u klipu, u natklipni prostor (7). Kretanjem klipa (2) u pravcu ose, usisni otvor (6) se zatvori šiberom (3) i nastaje geometrijsko potiskivanje goriva. Ono traje sve dok kosa regulaciona ivica na klipu (4) ne nai�e na prelivni otvor (5), kada se natklipni prostor preko otvora u klipu, kosog kanala (4) i prelivnog otvora (5) spoji sa niskotla�nom magistralom (8). Ovdje je kretanje pomi�ne košuljice–šibera (3) neovisno od aksijalnog i kružnog kretanja klipa. Ovo kretanje odvija se preko posebnog regulacionog ure�aja. Ovakav na�in podešavanja po�etka potiskivanja goriva, koje se odvija elektronskim putem na osnovu ve�eg broja informacija o stanju parametara rada motora, predstavlja kvalitetniju zamjenu u odnosu na varijator ugla predubrizgavanja goriva.

5

4

6

3

5

6

x

5

3

2

1

6

84

3

7

4

a) c)

b)

1 - košuljica, 2 - klip, 3 - pomi�na košuljica–šiber, 4 - kosi regulacioni kanal, 5 - prelivni otvor, 6 - usisni otvor, 7 - natklipni prostor, 8 - niskotla�na magistrala

Sl. 5.20 Konstrukcija sklopa pumpe visokog pritiska sa pomi�nom košuljicom–šiberom sa detaljima položaja pomi�nog šibera Rasteretni ventil Rasteretni ventil razdvaja natklipni prostor pumpe visokog pritiska od cijevi visokog pritiska. Osnovni zadaci ovog ventila su:

- da razdvoji natklipni prostor pumpe od zapremine visokog pritiska kada ne traje potiskivanje,


- da u svom povratnom hodu rastereti zapreminu visokog pritiska (ku�ište rasteretnog ventila, cijev visokog pritiska i unutarnju zapreminu brizga�a) i onemogu�i da, zbog reflektiranih talasa pritiska, do�e do naknadnog ubrizgavanja goriva,

- da svojim rastere�enjem regulira nivo stalnog pritiska u zapremini izme�u ventila i brizga�a, i na taj na�in smanji zakašnjenje izme�u po�etka potiskivanja i po�etka ubrizgavanja goriva.

U praksi se susre�u sistemi rasteretnih ventila

- sa konstantnom rasteretnom zapreminom (VR= const.), - sa konstantnim stati�kim (zaostalim) pritiskom (po= const.) izme�u dva

ubrizgavanja, - sa konstantnom rasteretnom zapreminom i dodatnom prigušnicom.

Izgled rasteretnog ventila sa konstantnom rasteretnom zapreminom, koji je i naj�eš�e zastupljen u praksi, dat je na slici 5.21. Ventil sa klipom (1), koji je prikazan na sjedištu vo�ice klipa (3), pod prednaponom opruge (2), nalazi se u ku�ištu rasteretnog ventila (5). Rasteretni hod klipa ventila (hRv) i pre�nik klipa ventila (dv) ozna�eni su na slici 5.21. Na osnovu ovih oznaka, rasteretna zapremina se ra�una kao

.4

dhV2v

RvR�

� (5.1)

Vo�ica opruge (4), data u formi kao na slici 5.21, iskorištena je u cilju smanjenja zapremine ku�išta rasteretnog ventila (Vkl). Ova zapremina predstavlja tzv. „mrtvu

zapreminu“ i njeno smanjenje pozitivno utje�e na hidrodinami�ke karakteristike goriva, što �e se kasnije detaljnije objasniti. Kada je zapremina Vkl srazmjerno mala, u odnosu na kompletnu visokotla�nu zapreminu sistema, oblik vo�ice (4) na slici 5.21 se izostavlja. Drugi oblik rasteretnog ventila sa VR=const., koji se javlja nešto rje�e u praksi, prikazan je na slici 5.22. Ovdje je klip (1) rasteretnog ventila u obliku �aše, pa �esto i nosi naziv„�ašasti“ rasteretni ventil. Pricip rada rasteretnih ventila sa VR=const., jasno se vidi sa slike 5.21 i slike 5.22. Osnovna karakteristika ovih ventila je rasteretna zapremina, (VR), kojom se od trenutka razdvajanja

3

1

2

4

5

F ,Cvo v Vkl

h Rv

dV

Sl. 5.21 Rasteretni ventil VR= const (tzv. ventil tipa Atlas)

1 - klip ventila,2 - opruga, 3 - vo�ica klipa ventila, 4 - vo�ica opruge, 5 - ku�ište rasteretnog venila.


dV

12

3

h Rv

a) otvoren rasteretniventil

c) klip ventila na sjedištub) trenutak razdvajanjanadklipnog prostorai visokotlačne zapremine

4

1 - klip ventila, 2 - opruga ventila, 3 - vo�ica klipa ventila, 4 - ku�ište ventila

Sl. 5.22 Rasteretni ventil �ašastog tipa sa VR= const visokotla�ne zapremine (VS) i natklipnog prostora do trenutka sjedanja klipa ventila na sjedište, uve�ava visokotla�na zapremina za vrijednost VR , odnosno pritisak u visokotla�noj zapremini pada za �p. Rasteretni ventili sa po= const. koriste tzv. nepovratne (jednosmjerne) ventile za ograni�avanje pritiska u visokotla�noj zapremini. Prigušna plo�ica na rasteretnim ventilima koristi se kako bi se izbjeglo naknadno ubrizgavanje goriva kod motora koji imaju isforsirane parametre (snaga, moment, dobava goriva itd.). Ostali ure�aji na pumpi ne�e se posebno objašnjavati.

5.4.2.2 Rotacione klipne distribucione pumpe Rotacione klipne distribucione pumpe dobile su naziv rotacione, zbog toga što ure�aj za distribuciju goriva (distributor) prema pojedinim cilindrima motora sui vrši rotaciju oko vlastite ose. Kretanje klipova, koji stvaraju visoki pritisak u gorivu, zavisno od konstrukcije, može biti u pravcu ose distributora (aksijalne pumpe) i normalno na osu distributora (radijalne pumpe). a) Rotaciona aksijalna distribuciona pumpa Visoki pritisak kod ove pumpe ostvaruje se aksijalnim kretanjem klipa pumpe (kretanje u pravcu ose distributora). Na slici 5.23 prikazan je primjer uopštene sheme jedne rotacione aksijalne distribucione pumpe sa mehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva.


Dovod goriva

Premabrizgačima

Povrat gorivaprema rezervoaru

Klip rasteretnogventila

2

4

5

1

3

1 - napojna pumpa, 2 - pumpa visokog pritiska, 3 - regulator broja obrtaja, 4 - ventil za prekid dobave goriva, 5 - varijator ugla predubrizgavanja Sl. 5.23 Rotaciona aksijalna distribuciona pumpa sa mehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva U nastavku je, kao primjer, na slici 5.24 data shema jedne rotacione aksijalne distribucione pumpe visokog pritiska sa elektromehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva.

1

2

34

657

Sl. 5.24 Rotaciona aksijalna distribuciona pumpa visokog pritiska sa elektromehani�kom regulacijom

1 - senzor hoda regulacione poluge,

2 - elektromagnetni aktuator, 3 - magnetni ventil za gašenje, 4 - klip pumpe, 5 - elektromagnetni ventil za

podešavanje ugla predubrizgavanja,

6 - kliza� za koli�insku regulaciju potisnutog goriva,

7 - rasteretni ventil


b) Rotaciona radijalna distribuciona pumpa Principijelno, ove pumpe razlikuju se od rotacionih aksijalnih pumpi po konstrukciji, broju i na�inu kretanja klipova koji stvarju visoki pritisak u gorivu. Naime, ovdje se klipovi za stvaranje visokog pritiska goriva kre�u radijalno u odnosu na osu obrtanja pogonskog vratila. Osnovni elementi jedne rotacione radijalne distribucione pumpe dati su u vidu sheme, na slici 5.25 a). Na istoj slici date su i sheme rotora sa klipovima i razvodom kanala za gorivo, kao i stator sa razvodom kanala za gorivo.

9 1321

22

15

3 142 9 1316 3 14 2

121110 9

15

8

7

6

516

4325

1

2

20

19 18 17

3 16 22

9

23132415

322

9

13

2415

21

242

a)

b1)

c)

b)

c1)

a) izgled pumpe sa najvažnijim elementima; b), b1) dva razli�ita pogleda na rotor i stator pumpe (trenutak dovo�enja goriva u natklipni prostor); c), c1) dva razli�ita pogleda na rotor i stator (trenutak odov�enja goriva prema jednom cilindru motora)

1 - pogonsko vratilo, 2 - klip, 3 - prsten sa kulisama, 4 - ure�aj za podešavanje ugla predubrizgavanja, 5 - dobavna pumpa, 6 - regulacioni ventil, 7 - �aura regulacionog venitla, 8 - pre�ista� goriva, 9 - rotor, 10 - ku�ište pumpe, 11 - klip dozator, 12 - ku�ište, 13 - stator, 14 - valj�i�, 15 - ulazni priklju�ak goriva, 16 - priklju�ak za cijv visokog pritiska, 17 - ure�aj za odzraku pumpe, 18 - grani�nik praznog hoda, 19 - poluga regulatora, 20 - prelivni vod, 21 - kanal u rotoru, 22 - izlazni priklju�ak rotora, 23 - razvodni kanali u statoru, 24 - razvodni kanali u rotoru, 25 - natklipni prostor

Sl. 5.25 Rotaciona radijalna distribuciona pumpa sa mehani�kom regulacijom 5.4.2.3 Pumpe visokog pritiska za sistem pumpa-brizga� Sa stanovišta hidrodinami�kih karakteristika sistem pumpa-brizga� daleko je


kvalitetniji od sistema pumpa-cijev-brizga�, gdje se u cijevima javljaju deformacije potisne karakteristike od pumpe, isparavanje goriva, a �esto je prisutna i pojava kavitacije. Sistem pumpa-cijev-brizga� ima jedinu prednost što je fleksibilniji za ugradnju na razli�ite motore. Zbog ovih osobina danas se masovno koristi sistem pumpa-brizga� kao i sistem common rail, o �emu �e kasnije niti govora. Kod ovog sistema otpada cijev visokog pritiska, koja spaja visokotla�nu pumpu i brizga�, kao i rasteretni ventil. Pri objašnjenju pumpe visokog pritiska ne�e se mo�i izbje�i pominjanje brizga�a, iako �e brizga�i biti posebno detaljno objašnjeni. Prema konstruktivnoj izvedbi ovi sistemi se dijele na

- sisteme gdje je klip pumpe odvojen od brizga�a; veza je preko kratkog kanala hidrauliknim putem i

- sisteme gdje su klip pumpe i igla brizga�a iz jednog dijela. Prema na�inu regulacije potisnute koli�ine goriva postoje i ovdje

- pumpe sa mehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva i - pumpe sa elektronskom regulacijom potisnute koli�ine goriva.

Konstruktivna izvedba pumpe visokog pritiska sistema pumpa-brizga�, sa mehani�kom regulacijom potisnute koli�ine goriva i sa kratkim kanalom izme�u pumpe i brizga�a, prikazana je na slici 5.26.

A

2654

1718

19

20

7Vk8

10

22

11Vb

1516

14

1

23

136

9

25

12

23

21

3

424

1

Pogled “A” sa djelomičnim presjekom

Sl. 5.26 Sistem pumpa-brizga� sa kratkim kanalom i mehani�kom regulacijom potisnute

koli�ine goirva

1 - priklju�ak za dovod goriva, 2 - fini pre�ista� goriva, 3 - zup�asta letva, 4 - zup�anik, 5 - klip, 6 - usisni otvor, 7 -usisno- prelivni otvor, 8 - plo�ica sa otvorom, 9 - opruga brizga�a, 10 - igla brizga�a, 11 - kanal, 12- košuljica klipa, 13 - spiralni kanal (ivica), 14 - ograni�iva�, 15 - podiza� klipa, 16 - opruga, 17 - zaptivni prsten, 18 - odstojnik, 19 - osovinica, 20 - ku�ište brizga�a, 21 - raspršiva�, 22 - ku�ište opruge, 23 - oslonac opurge, 24 - priklju�ak za preliv goriva, 25 - kanal za gorivo u klipu, 26 - gornji dio ku�išta pumpe


5.4.3 Brizga�i Konstruktivni izgled sklopa brizga�a sa svim elementima, za tri razli�ita konstruktivna rješenja, prikazan je na slici 5.27, gdje je rješenje na slici 5.27 a) dato sa kratkom iglom brizga�a, a na slici 5.27 b) i c) rješenja sa dugim iglama brizga�a.

12

1

112

34

5

6

7

8

910

12

1

2

4

7

9

8

56

10

11

3

b)a) c)

7

2

3

12

56

89

13

1110

1 - štap pre�ista�, 2 - kanal za dovod goriva prema brizga�u, 3 - prenosni element, 4 - prsten sa kanalom, 5 - tijelo igle brizga�a (rasprskiva�), 6 - nosa�, 7 - igla brizga�a, 8 - opruga igle brizga�a, 9 - podloška za podešavanje prednapona opruge, 10 - kanal za povrat goriva, 11 - tijelo brizga�a, 12 - ulaz goriva u brizga�, 13 - zavrtanj za podešavanje prednapona opruge

Sl. 5.27 Presjek tri razli�ita brizga�a sa automatskim otvaranjem Prema mjestu montiranja brizga�a na motor (priklju�ni navoj) brizga�i su unificirani za odre�ene klase motora sui. Igla brizga�a (7) i tijelo igle brizga�a (rasprskiva�) (5) su specifi�ne izvedbe i zavise od motora na kome se koriste. Ovaj sklop se u toku eksploatacije mijenja zbog problema koksovanja otvora na brizga�u, habanja sjedišta igle brizga�a ili drugih sli�nih nedostataka. Igla brizga�a (7), pod pritiskom goriva koje dolazi kanalom (2), savladava oprugu (8), podiže se i osloba�a provrte u tijelu igle brizga�a (5) kroz koje prolazi gorivo u motor. Na slici 5.27, pored razli�itih konstruktivnih formi cijelog brizga�a, zapažaju se i dvije principijelno razli�ite konstrukcije igle brizga�a. Na slici 5.27 a) data je kratka igla brizga�a, a na slici 5.27 b) i c) dati su primjeri brizga�a sa dugom iglom i otvorima na tijelu


Vb

1

2

3

3

4

21

Vb

13

2

a) b) c)

rasprskiva�a. Detalji kratke i duge igle brizga�a, zajedno sa rasprskiva�em, dati su na slici 5.28. Sa stanovišta funkcioniranja sklopa igla-tijelo igle brizga�a, prednost se daje varijanti sa dugom iglom zbog boljeg hla�enja igle od strujanja goriva. Na slici 5.28 c) data je duga igla brizga�a sa dijelom igle koji je profiliran (zasje�en) (4) gdje prolazi gorivo prema mlaznicama brizga�a. Ovakva konstrukcija igle koristi se kod brizga�a sa piezoelektri�nim aktuatorom. S obzirom na to da uvijek postoji potreba kontroliranog procesa ubrizgavanja goriva, odnosno kontroliranog procesa izgaranja, u cilju uspostave optimalnih energetskih i ekoloških parametara motora sui, brizga� ima klju�nu ulogu

1 - tijelo igle brizga�a (rasprskiva�); 2 - igla brizga�a; 3 - kanal za dovod goriva Sl. 5.28 Tri konstruktivne izvedbe sklopa igla-tijelo igle brizga�a

u tom procesu. Prvi pokušaji uvo�enja kontroliranog procesa ubrizgavanja, tzv. stepenastog ubrizgavanja, koje se može najlakše objasniti preko dijagrama hoda igle, datog na slici 5.29, ostvareno je brizga�ima sa dvije opruge.

hi[mm]

0,2

0,4

0 him

ax

SMT

hi -puni hodmaxhi -pretpodizaj1

hi[mm]

0,2

0,4

0 him

ax

hi1

SMT t [ms]

t [ms]

� [°KV]SMT

čistakompresija

p[bar]

klasičnoubrizgavanje(slučaj )a

stepenastoubrizgavanje

(slučaj b)a)

b) c) Sl. 5.29 Dijagram hoda igle brizga�a za „standardni“ brizga� a), brizga� sa dvije opruge b) i odgovaraju�i pritisci u motoru sui c) Upravo zbog toga, u novije vrijeme po�inju se primjenjivati brizga�i sa prinudnim otvaranjem koji, umjesto solenoidnog ventila, koriste piezoelektri�ni aktuator koji ima daleko kra�e vrijeme odziva, odnosno brže reakcije od komande do izvršenja funkcije otvaranja ili zatvaranja brizga�a. Zahvaljuju�i korištenju piezoelektri�nih


elemenata koji se pri dovo�enju napona na krajeve šire, može se upravljati sa procesom ubrizgavanja, gdje su omogu�eni

- ve�i broj ubrizgavanja u toku jednog ciklusa, - vrlo kratka vremena ubrizgavanja, - precizno doziranje koli�ine goriva.

Nedostatak piezoelektri�nih elemenata (aktuatora) je što im je širenje vrlo malo pri dovo�enju napona na njih. Zbog toga se mora ugra�ivati dosta veliki broj piezoelektri�nih elemenata, što pove�ava dimenzije brizga�a, ili se moraju konstruirati posebni prenosni mehanizmi koji uve�avaju regulacioni hod u odnosu na mali hod piezoelektri�nog aktuatora. Slikovit prikaz mogu�nosti regulacije ubrizganih koli�ina goriva u toku jednog ciklusa najbolje se vidi na slici 5.30, gdje je

predstavljena karakteristika ubrizgavanja goriva u funkciji vremena za slu�aj višestepenog ubrizgavanja. Sve veli�ine na ovoj slici su promjenjive i zavise od radnih uslova motora, kojima se preko upravlja�ke jedinice u svakom trenutku definira vrijeme po�etka i trajanje, kao i karakter promjene ubrizgane koli�ine goriva. Tako, pored glavnog ubrizgavanja gdje mu se definira vrijeme po�etka ubrizgavanja, trajanje ubrizgavanja i koli�ina ubrizganog goriva, utje�e se i na parametre procesa predubrizgavanja i naknadnog ubrizgavanja, do potpunog izostavljanja nekih od ovih procesa na

predubrizgavanje

glavno ubrizgavanje

naknadno ubrizgavanje(po potrebi)

mm

3

°BV

t [ms]

q c

Sl. 5.30 Primjer višestepenog ubrizgavanja goriva pojedinim režimima rada motora. Tako recimo na hladnom startu i praznom hodu vrše se dva predubrizgavanja, dok se na punom optere�enju motora koristi samo glavno ubrizgavanje. Naknadna ubrizgavanja se koriste u cilju regulacije emisije zaga�uju�ih materija i regulacije pre�ista�a �estica. Primjer brizga�a sa piezoelektri�nim aktuatorom dat je na slici 5.31 sa uve�anim detaljem „A“ za preusmjeravanje toka goriva i upravljanje procesom ubrizgavanja. Završetak brizga�a (igla i tijelo brizga�a sa otvorima za ubrizgavanje) imaju klju�nu ulogu u procesu ubrizgavanja i raspršivanja goriva u prostoru za izgaranje. Naime u ovaj zoni se odvija i glavna pretvorba potencijalne energije goriva, izražene u vidu pritiska, u kineti�ku energiju goriva izraženu u vidu brzine istjecanja goriva. Zbog toga se završnom djelu igle brizga�a i tijela brizga�a (rasprskiva�) poklanja posebna pažnja.


3

45

6

12

7131612

11

10

8

9

14

15

1315

7

16

6

11

12

17

18

detalj “A”

Sl. 5.31 Brizga� sa piezoelektri�nim aktuatorom

Naj�eš�e forme završnog dijela tijela igle brizga�a i igle, date su na slici 5.32. Na slici 5.32 a) i b) prikazane su izvedbe brizga�a sa kratkim a) i dugim b) jezi�kom. Na slici 5.32 c), d) i e) nalaze se naj�eš�a rješenja završnog dijela brizga�a sa jednim ili više otvora na rasprskiva�u. Na slikama c) i d) ispod razli�itih formi igle brizga�a nalaze se dvije razli�ite izvedbe volumena ispod igle (konusni (c) i cilindri�ni (d)), gdje se nalaze i otvori za izlaz goriva, dok se na slici 5.32 e) otvori za istjecanje goriva nalaze ispod sjedišta igle brizga�a.

1 - tijelo igle brizga�a,2 - igla, 3 - opruga, 4 - priklju�ak za dovod goriva, 5 - priklju�ak za odvod goriva, 6 - dovodni kanal za gorivo, 7 - prigušnica na dovodu, 8 - piezoelektri�ni aktuator, 9 - priklju�ak signala struje, 10 - prenosnik signala od piezoelektri�nog aktuatora, 11 - armatura piezoelektri�nog aktuatora, 12 - klip ventila, 13 - prigušnica na povratnom vodu, 14 - odvodni kanal, 15 - me�uplo�a, 16 - kanal za usmjeravanje goriva ispod igle brizga�a, 17 - štap pre�ista�, 18 - mlaznice


21

Vb

21

Vb

jezičak

2 1 2 1 2 1

a) b) c) d) e)

Sl. 5.32 Presjek razli�itih konstruktivnih rješenja završetka igla-tjelo igle brizga�a Naj�eš�e pominjane karakteristike brizga�a su:

- pritisak otvaranja i zatvaranja brizga�a, - maksimalni hod igle brizga�a i - proto�na karakteristika brizga�a.

Pritisak otvaranja (pob), kod brizga�a sa automatskim otvaranjem igle, naj�eš�e se

kre�e u granicama pob=100÷350 bar. Kod brizga�a sa prinudnim otvaranjem, veli�ina pritiska otvaranja nije definirana nekom veli�inom pritiska. Trenutak otvaranja brizga�a, kod brizga�a sa prinudnim otvaranjem, zavisi od režima rada motora, gdje su u ve�ini slu�ajeva pritisak otvaranja brizga�a (pob) i pritisak zatvaranja brizga�a (pzb), povezani sa režimom rada motora, tako da ove veli�ine nemaju negativan utjecaj na proces raspršivanja goriva, posebno u završnoj fazi procesa ubrizgavanja. Na�in odre�ivanja pritiska otvaranja brizga�a sa automatskim otvaranjem, najlakše je objasniti pomo�u slike 5.33, gdje je prikazan detalj sjedišta igle brizga�a, sa svim neophodnim karakteristikama. Gorivo se iz sistema ubrizgavanja pod pritiskom pII dovodi kroz kanal (3) u zapreminu (4). U trenutku prije pomjeranja igle brizga�a (1) sa sjedišta, može se napisati jedna�ina ravnoteže sila kao

1

2

4

5

3

pII Fib

pII

pc

d1

d2

ds

1 - igla brizga�a, 2 - rasprskiva� (tijelo igle brizga�a), 3 - kanal za dovod goriva u prostor (4), 4 - zapremina za gorivo, ispod igle, 5 - zapremina izme�u igle brizga�a (1) i otvora na rasprskiva�u (2) Sl. 5.33 Detalj završetka brizga�a sa sjedištem igle


$ " ,F4

dp4

ddp ib

2x

c2x

21II �

��

�� (5.2)

gdje je cp - pritisak okoline, odnosno za konkretno ugra�eni brizga� u motoru to

je pritisak gasova u cilindru motora, ibF - sila u opruzi koja djeluje na iglu brizga�a; koja se, u opštem slu�aju

definira kao

ioboib hCFF �� (5.3) gdje je oF - sila pretsabijanja opruge brizga�a, obC - krutost opruge brizga�a. Njena vrijednost naj�eš�e se kre�e u praksi

1,5 105 ÷ 2 105 N/m i najvažnija je njena postojanost (Cob =const.) u toku eksploatacije.

Za trenutak neposredno prije po�etka otvaranja igle kada je hi = 0, pritisak pII= pob u tom trenutku predstavlja pritisak otvaranja brizga�a, i dobiva se na osnovu jedna�in (5.2) i (5.3) kao

$ " $ ".

4dd

F

4dd

4dpF

p2s

21

o

2s

21

2s

co

ob ��

%��

��

� (5.4)

Posmatraju�i izraz (5.4), može se postaviti dilema za veli�inu 4/dp 2

sc � s obzirom na to da je upitna vrijednost veli�ine cp u procjepu izme�u igle i sjedišta, tako da neki autori ovaj �lan zanemaruju. Ovo je pokazano i u izrazu (5.4). Razlog za ovo je što je ugao konusa igle na mjestu sjedanja naj�eš�e npr. 60°, a odgovaraju�i ugao konusa sjedišta 59°. Porastom pritiska u gorivu pII iznad pritiska otvaranja brizga�a (pob), dolazi do kretanja igle �iji je maksimum (hi max) obi�no definiran grani�nikom (hi max = 0,2 ÷ 0,6 mm). Prilikom spuštanja igle brizga�a na sjedište, neposredno pred zatvaranje brizga�a, pretpostavlja se da gorivo pod pritiskom (pII) djeluje na kompletnu projekcionu površinu igle brizga�a, i da se u tom trenutku definira pritisak zatvaranja brizga�a (pzb). Po analogiji na pritisak otvaranja brizga�a, ova veli�ina se definira kao

.

4dFp 21

ozb ��

(5.5)


Porede�i izraze (5.4) i (5.5), može se vrlo jednostavno zaklju�iti da je pob> pzb, a u praksi je ovaj odnos naj�eš�e, kao i druge karakteristike brizga�a

.9,06,0pp

ob

zb �� (5.6)

Gledano sa stanovišta kvaliteta procesa ubrizgavanja i procesa izgaranja bilo bi poželjno da je odnos pzb/pob što ve�i. Sa druge strane pove�anje ovog odnosa zahtjeva smanjenje pre�nika sjedišta igle (dx), �ime se direktno poja�ava habanje sjedišta igle i ugrožava vijek trajanja brizga�a. Zbog toga se ovdje uvijek pravi kompromisno rješenje. 5.4.4 Ostale komponente instalacije za ubrizgavanje U ostali pribor instalacije za ubrizgavanje ubrajaju se:

a) pumpa niskog pritiska (dobavna pumpa); �esto �ini isti sklop sa pumpom visokog pritiska;

b) regulator broja obrtaja; �ini jedan sklop sa visokotla�nom pumpom; c) varijator promjene po�etka potiskivanja goriva u funkciji broja obrtaja; d) korektori koli�ine potisnutog goriva u zavisnosti od nekog parametra

(naj�eš�e broja obrtaja, pritiska zraka na ulazu u motor natpunjenih motora i sl.);

e) pre�ista�i goriva; f) cijevi visokog pritiska i g) sigurnosni i prelivni ventili.

U nastavku �e biti date samo osnovne naznake nabrojanih komponenti instalacije za ubrizgavanje dizel goriva, bez ulaženja u detalje. Spremnik za gorivo mogu�e je podi�i na dovoljnu visinu samo kod stacionarnih motora da bi se obezbijedio dovoljan protok goriva do visokotla�ne pumpe. Kod ostalih motora naj�eš�e je potrebno ovaj dotok goriva obezbijediti posebnom pumpom. Klipna niskotla�na pumpa, koja se danas još uvijek dosta koristi sa mehani�kim pogonom, prikazana je u presjeku na slici 5.34 (obezbje�uje natpritisak na potisu 1 ÷ 2,5 bar). Ru�na pumpa 4, na slici 5.34 služi za odzra�ivanje instalacije, ukoliko se ukaže potreba. Pomo�u ove dodatne klipne pumpe mogu�e je niskotla�ni sistem ispuniti gorivom i omogu�iti siguran start motora.


10

1

4

12

11 1467

9 8 13 5

2

3

1 - priklju�ak cijevi od spremnika goriva, 2 - grubi pre�ista�, 3 - usisni ventil, 4 - ru�na pumpa, 5 - usisni prostor, 6 - potisni prostor, 7 - valj�i� podiza�a, 8 - klip, 9 - potisni ventil, 10 - priklju�ak za odvod goriva prema finom pre�ista�u, 11 - bregasto vratilo pumpe visokog pritiska, 12 - ekscentar, 13 - opruga, 14 - osovinica

Sl. 5.34 Niskotla�na klipna pumpa (Bosch, tip FP/KE)

Ova niskotla�na pumpa nalazi se bo�no na visokotla�noj pumpi (vidi sliku 5.14) i dobiva pogon od bregastog vratila visokotla�ne pumpe preko posebnog ekscentra. Membranska niskotla�na pumpa (slika 4.26) ima natpritisak do 0,3 bar. Koristi se naj�eš�e kod distribucionih pumpi. Regulatori, u prvom redu broja obrtaja motora, a kasnije i ostalih parametara na sistemu za ubrizgavanje, uobi�ajeno se objašnjavaju uz instalaciju za ubrizgavanje goriva, jer su konvencionalni regulatori broja obrtaja uglavnom instalirani sa pumpama visokog pritiska. Prema konstruktivnoj izvedbi ure�aja za regulaciju i/ili upravljanje ubrizgavanjem dizel goriva mogu se podijeliti na:

- mehani�ke, - hidrauli�ke, - pneumatske i - elektronske.

Pored regulacije broja obrtaja, koja je kod dizel motora neminovnost, današnji sistemi regulacije i upravljanja procesima ubrizgavanja imaju daleko zna�ajniju ulogu. Naime, pored osnovne uloge regulatora od po�etka razvoja dizel mtora, današnji sistemi, naj�eš�e eketronski, prakti�no upravljaju karakteristikama procesa ubrizgavanja u cilju njihovog optimiziranja na svim brzinskim režimima i režimima optere�enja, u radnom podru�ju motora. S obzirom na to da je regulacija broja obrtaja dizel motora neminovna, �esto se daje i podijela ure�aja za regulaciju broja obrtaja na grupe:

- jednorežimski regulatori, - dvorežimski regulatori i


- sverežimski regulatori. Varijator promjene po�etka potiskivanja goriva visokotla�ne pumpe mijenja ugao po�etka u funkciji broja obrtaja. Impuls talasa visokog pritiska širi se prema brizga�u brzinom zvuka (brzina zvuka u dizel gorivu za uslove u instalaciji visokog pritiska iznosi u prosjeku a%1.350 m/s). Ako je dužina cijevi visokog pritiska Lc, onda �e i vrijeme putovanja talasa pritiska od pumpe do brizga�a iznositi

aLt c

t � (5.7)

gdje je sa a ozna�ena brzina zvuka. Vrijeme putovanja talasa pritiska izraženo uglom bregastog vratila iznosi

,nKa

Ln6nt6 tc

tbz %�� (5.8)

tj. ugaono �e talas kasniti proporcionalno broju obrtaja. Radno podru�je motora, od nekog po�etnog broja obrtaja n1, je takvo da jedna�ina (5.8) grafi�ki daje sliku 5.35. Ovo zakašnjenje može se kompenzirati

varijatorom, koji relativno pomjera, za vrijeme rada motora, ugao sprezanja izlaznog vratila prenosa motora i pumpe visokog pritiska. Na slici 5.14 (3) prikazan je varijator ugla predubrizgavanja pri�vrš�en na izlaznom konusu vratila pumpe visokog pritiska, ali se on može nalaziti i na glav�ini zup�anika prenosa u ku�ištu motora. Korekcija ovog ugla je potrebna, pogotovo kod motora sa dužim cijevima visokog pritiska Lc i ve�im dijapazonom radnog podru�ja

n[min ]-1n1

�bz

�=arctg (K )t

Sl. 5.35 Zakašnjenje putovanja talasa pritiska

broja obrtaja n (jedna�ina 5.8). Na slici 5.36 prikazan je zatvoreni varijator za promjenu ugla potiskivanja goriva firme Bosch, mehani�ko-centrifugalnog tipa. Varijator radi u funkciji broja obrtaja bregastog vratila pumpe visokog pritiska koriste�i centrifugalnu silu tegova (1). Bubanj (7) pri�vrš�en je sa glav�inom (6), koja je vezana za bregasto vratilo pumpe. Plo�a (2) ima �etiri osovinice (10) za vo�enje opruga (9). Sa porastom broja obrtaja, tegovi (1) se razmi�u tako da preko valj�i�a (3) pritiskuju na profil plo�e (2), savla�uju sile opruga (9) i zakre�u bubanj (7) zajedno sa


4321

5a) b) c)

6 7 8

2

11

1 39

10

7 6 5

�max

1 - teg, 2 - plo�a za podešavanje, 3 - valj�i�, 4 – zaptiva�, 5 - ku�ište, 6 - glav�ina, 7 - bubanj za podešavanje, 8 - poklopac, 9 - opruga, 10 - osovinica za vo�enje, 11 - bregasto vratilo pumpe a) elementi varijatora, b) po�etni položaj, c) krajnji položaj, �zmax - maksimalni ugao zakretanja za kompenzaciju

Sl. 5.36 Varijator ugla predubrizgavanja zatvorenog tipa (Bosch) glav�inom (6). Na taj na�in se ugao potiskivanja goriva pomjera unaprijed kako raste broj obrtaja. Ku�ište (5) je vezano za pogonsko vratilo motora, a bubanj (7) je samo uležišten u ku�ištu (5). Na slici 5.37 prikazan je varijator po�etka potiskivanja goriva distribucione pumpe CAV. Djelovanjem pritiska goriva iz pumpe, koji je direktno proporcionalan broju obrtaja i ciklusnoj dobavi (optere�enju) preko priklju�ka (7) na klip (6), vrši se

�7

6 5 10

8

9

4

3

1

2

1 - valj�i�, 2 - klipovi pumpe, 3 - rotor, 4 - ku�ište (stator), 5 - profilirana osovinica, 6 - klip, 7 - priklju�ak za dovod goriva od pumpe, 8, 9 - opruge, 10 - nosa� opruga

Sl. 5.37 Varijator ugla predubrizgavanja na distribucionoj rotacionoj dvoklipnoj pumpi (CAV)


pomjeranje profilirane osovinice (5) zajedno sa statorom (ku�ištem) (4). Pomjeranje statora za ugao �, obezbje�uje se promjena po�etka kontakta na ispup�enju statora (4) i valj�i�a (1), odnosno mjenja se ugao po�etka potiskivanja goriva. Ovim zakretanjem osovinice (5) za ugao �, odnosno za ugao obrtanja koljenastog vratila (��) direktno se utje�e na po�etak ubrizgavanja goriva u motor, odnosno na po�etak izgaranja goriva. Varijatori ugla predubrizgavanja goriva projektuju se tako da djeluju u dijapazonu brojeva obrtaja motora od neke po�etne vrijednosti (naj�eš�e 1000 ÷ 1400 o/min), do nominalnog broja obrtaja motora, uz napomenu da se na varijatoru uvodi i grani�nik maksimalnog ugla zakretanja koji se kre�e u praksi 8 ÷ 10 °KV. Korektori ciklusne dobave goriva posebno su istaknuti kod pumpi visokog pritiska sa mehani�kim centrifugalnim regulatorom broja obrtaja. Njihov zadatak jeste izvršavanje korekcije brzinske karakteristike ciklusne dobave goriva (qc) u radnom podru�ju motora, prema zahtjevima za što povolojnijim brzinskim karakteristikama motora. Jedan od najpoznatijih korektora ciklusne dobave goriva je tzv. LDA korektor kod natpunjenih motora, koji pored oduzimanja goriva na nižim brojevima obrtaja motora (zbog smanjenja dima u izduvnim gasovima), služi i kao sigurnosni element u slu�aju kvara na turbokompresoru kako ne bi došlo do kvara (zaribavanja) motora. Kod novijih konstrukcija motora i sistema za dobavu goriva, gdje se kompletan proces regulira i upravlja elektronskim putem, konvencionalne korektore zamjenjuje sistem upravljanja preko centralne upravlja�ke jedinice. Zbog vrlo visoke ta�nosti izrade

sklopova klip-košuljica pumpe i igla- -raspršiva� brizga�a, važno je da gorivo koje dolazi u sistem za dobavu goriva kod dizel motora bude vrlo �isto. Iz tog razloga je sistemu pre�iš�avanja goriva posve�ena dužna pažnja. Obi�no se u sistemu dobave goriva nalazi jedan pretpre�ista� u sklopu rezervoara goriva, i grubi i fini pre�ista� goriva ispred pumpe visokog pritiska. Ovi pre�ista�i imaju zadatak zadržavanja ne�isto�a obi�no iznad 3 !m. Set pre�ista�a (grubi i fini) za dizel gorivo prikazan je na slici. 5.38. Elementi za pre�iš�avanje rade se od žice, papira, filca itd.

1

2 3

1 – nosa� sa ku�ištem, 2 – grubi pre�ista�,3 – fini pre�ista� Sl. 5.38 Dvostruki pre�ista� za dizel gorivo

Cijevi visokog pritiska za vezu pumpe sa brizga�ima spadaju u visokotla�ni dio instalacije. Njihova unutarnja površina, osim visokim pritiscima, �esto je izložena i kavitacionom razaranju. Kavitacija je naro�ito izražena u slu�aju vrlo jakog oscilovanja pritiska pri završetku ubrizgavanja kao posljedice brzog isparavanja i kondenzovanja goriva (slika 5.39).


- pritisak na početku cijevi visokogpritiska (iza rasteretnog ventila)

- pritisak na kraju cijevi visokogpritiska (ispred brizgača)

priti

sak

vrijeme

Unutarnji pre�nik cijevi visokog pritiska, kod brzohodih dizel motora, kre�e se od & 1,5 do & 3 mm, odgovaraju�i vanjski pre�nik & 6 do & 8 mm, a dužina od 300 do 1200 mm. Kod višecilindri�nih dizel motora obi�no su sve cijevi istih dužina. Postoje i konstrukcije motora koji, na sistemu ubrizgavanja, imaju cijevi visokog pritiska razli�itih dužina. U instalaciji se nalaze i regulacioni i prigušno-prelivni ventili, koji se ugra�uju u zavisnosti od vrste instalacija i potrebe zaštite (sigurnosti) od eventualnog prekora�enja nekog pritiska iznad dozvoljenog.

Sl. 5.39 Oscilogram dinami�kog pritiska na po�etku i kraju cijevi visokog pritiska 5.5 Najvažnije karakteristike instalacija za dobavu goriva u dizel

motorima Posmatraju�i instalaciju za dobavu goriva, kao neovisnu cjelinu sa jedne strane, i sklop te iste instalacije sa motorom sa druge strane, mogu se i karakteristike instalacije podijeliti u dvije grupe

- unutarnje karakteristike u samoj instalaciji za dobavu goriva kod dizel motora i

- izlazne karakteristike iz instalacije za dobavu goriva koje imaju direktan utjecaj na karakteristike motora.

U prvu grupu karakteristika ubrajaju se

- karakteristike pritiska goriva u funkciji vremena, na karakteristi�nim mjestima inastalacije (natklipni prostor, ku�ište rasteretnog ventila, cijev visokog pritiska, brizga�);

- promjena brzine kretanja goriva u instalacji, od natklipnog prostora do izlaza iz brzga�a; sa ovim parametrima mogu se ocjenjivati i energetski gubici u instalaciji za dobavu goriva;

- kinematski parametri (put, brzina i ubrizgavanje) klipa rasteretnog ventila (hv) i igle brizga�a (hi).


Nabrojane karakteristike forimraju tzv. izlazne karakteristike, koje direktno utje�u na procese u motoru kao što su priprema miješavine gorivo-zrak i proces izgaranja. Najvažnije izlazne karakteristike su:

- karakteristike mlaza goriva (domet mlaza, ugao širenja mlaza, dimenzije kapljica goriva u mlazu),

- karakteristika ubrizgavanja (zakon ubrizgavanja) ]BV/mm[q 3c '� koja

predstavlja promjenu ubrizgane koli�ine goriva po uglu bregastog vratila ili po vremenu, u toku jednog ciklusa ubrizgavanja,

- ciklusna dobava goriva (qc) po ciklusu i cilindru, definira se kao

( ).cil.cikl/mmdqq 3cc

k

p

*�

�

�� (5.9)

gdje je �p i �k - ugao po�etka i kraja ubrizgavanja goriva, na bregastom vratilu,

- brzinske karakteristike ciklusne dobave goriva

,)n(fqc � (5.10)

kako vanjska, tako i parcijalne karakteristike. Prve dvije nabrojane izlazne karakteristike kontroliraju se samo u specijaliziranim laboratorijama dok se druge dvije veli�ine mjere u tzv. ispitnim stanicama za sisteme za dobavu goriva, koje posjeduju sve opremljenije radionice za opravaku i podešavanje sistema ubrizgavanja. U praksi se ovaj proces naziva baždarenje sistema za ubrizgavanje. Za sisteme, za koje se vrši mjerenje karakteristika qc, posebno vanjska brzinska karakteristika, na raspolaganju su iste karakteristike od proizvo�a�a motora koje služe kao uporedne vrijednosti. Proces mjerenja veli�ine )n(fqc � (baždarenje pumpe) sastoji se u konkretnom mjerenju veli�ina qc i pore�enju sa nominalnim vrijednostima (unaprijed poznatim). Ako se ove veli�ine ne poklapaju (približno), pristupa se podešavanju vrijednosti qc na samoj pumpi. Ova mjerenja, pore�enja i podešavanja vrše se na vanjskoj brzinskoj karateristici (�=1). Primjeri brzinskih karakteristika ciklusne dobave goriva ( )n(fqc � ) za jedan sistem dobave goriva sa dvorežimskim i sverežimskim regulatorom prikazane su na slikama 5.40 i 5.41. Na slikama su prikazane vanjske i parcijalne brzinske karakteristike.

5.5 Najvažnije karakteristike instalacija za dobavu goriva u dizel motorima 149

radno podru ječ=1

=0,8

=0,6=0,5

prazan hod

n

qc

��

radno područje

�

��

��

prazan hod

n

qc

Sl. 5.40 Brzinske karakteristike ciklusne dobave goriva za pumpu visokog pritiska sa dvorežimskim regulatorom

Sl. 5.41 Brzinske karakteristike ciklusne dobave goriva za pumpu visokog pritiska sa sverežimskim regulatorom

n

qc

b

a

cPodešavanje ciklusne dobave goriva pumpe visokog pritiska vrši se na vanjskoj brzinskoj karakteristici (�=1), u radnom podru�ju pumpe, odnosno motora. Ovdje je interesantno ista�i oblik krive )n(fqc � pri �=1. On kod konvencionalnih sistema predstavlja prirodni oblik krive, sa eventualnim korekcijama pomo�u korektora ciklusne dobave goriva. Ovo se najbolje vidi na slici 5.42, gdje je kriva „a“ tzv. prirodna karakteristika sistema ubrizgavanja. Ona uglavnom zavisi od konstrukcije pumpe visokog pritiska, kapaciteta dobave goriva pumpom i raspona brzinskih režima rada pumpe visokog pritiska.

Sl. 5.42 Razli�ite vanjske brzinske karakteristike ciklusne dobave goriva pumpe visokog pritiska

Na slici 5.42 kriva „b“ predstavlja vanjsku brzinsku karakteristiku ciklusne dobave goriva iste pumpe kao i u slu�aju krive „a“, samo je ovdje ugra�en korektor ciklusne dobave goriva na niskim brojevima obrtaja. U slu�aju sistema za dobavu goriva sa potpunim elektronskim upravljanjem procesom ubrizgavanja, proces podešavanja vanjske brzinske karakteristike ciklusne dobave (qc) ne može se izvoditi na klasi�an, naprijed opisan, na�in. Naime, ovdje ciklusnu dobavu goriva definira centralna procesorska jedinica na osnovu odgovaraju�ih parametara motora koji se kontinulano mjere na motoru (broj obrtaja, temperature, optere�enje, protoka zraka, itd). Kriva „c“ na slici 5.42 slikovito predstavlja vanjsku brzinsku karakteristiku ciklusne dobave goriva


elektronski upravljanu. Ova kriva podrazumijeva i odgovaraju�e dobave zraka, kako bi se ekvivalentni odnos zraka (�z) održao u razumnim granicama, zbog procesa izgaranja. Na ovaj na�in, programiranjem ciklusne dobave goriva („c“, slika 5.42) i istovremeno dobave zraka u motor, dobivaju se brzinske karakteristike parametara savremenih dizel motora (primjer pokazan na slici 7.8). Ovdje treba naglasiti da sa pumpom visokog pritiska dolazi i odgovaraju�a centralana procesorska jedinica, koja se ne može „podešavati“ u servisnim radionicama.

151

6. RAZVODNI MEHANIZAM MOTORA SUI Razvodni mehanizam motora u�estvuje direktno u formiranju procesa u motoru (punjenje zraka, odstranjivanje izduvnih gasova) i kao zaseban sistem, bit �e detaljno objašnjen u sklopu ovog kursa. Osnovni zadaci razvodnog mehanizma su:

- obezbje�enje punjenja cilindra sa svježom smješom ili sa zrakom, sa optimalnim stepenom punjenja;

- omogu�enje odstranjivanja izduvnih gasova što je mogu�e bolje (mali koeficijenat zaostalih gasova);

- zaptivanje pomo�u ventila kompresionog prostora u vrijeme vršenja kompresije, izgaranja i ekspanzije.

Da bi ukupan efekat punjenja i pražnjenja bio što optimalniji, moraju se me�usobno uskladiti dimenzije klipa (Dk), pre�nici ventila, maksimalni hod ventila, oblik kanala u glavi za usis i izduv, kao i dimenzije dovodnih cijevi van glave motora. 6.1 Podjela razvodnih mehanizama Osnovni elementi razvodnog mehanizma dati su na slici 6.1 gdje je prikazan jedan razvodni mehanizam sa vise�im ventilom i bregastim vratilom u bloku motora. Položaj ventila s obzirom na cilindar zavisi od prostora izgaranja, tipa motora (oto, dizel) i od stepena kompresije. U praksi se susre�u varijante stoje�ih ventila

6. Razvodni mehanizam motora sui 152

(slika 6.2 a)) i vise�ih ventila (slika 6.2 b) i c)) sa bregastim vratilom u bloku motora. Pored bregastog vratila u bloku motora, vrlo �esto se bregasto vratilo nalazi u glavi motora. Konstruktivne izvedbe ovog rješenja date su na slici 6.3 a), b) i c).

zazo

rve

ntila

(z)

6

5

12

34

7

8910

11

12

13

15

14

1 - bregasto vratilo, 2 - osnovni krug, 3 - brijeg, 4 - podiza�, 5 - šipka podiza�a, 6 - klackalica, 7 - drža� opruge, 8 - osigura�, 9 - vanjska opruga, 10 - unutarnja opruga, 11 - vo�ica ventila, 12 - tijelo ventila, 13 - glava ventila (pe�urka), 14 - sjedište ventila, 15 - uložak sjedišta ventila

Sl. 6.1 Osnovni elementi razvodnog mehanizma

lk1 lk2

a) b) c)

Sl. 6.2 Konstrukcije razvodnog mehanizma sa bregastim vratilom u bloku motora

6.1 Podjela razvodnih mehanizama 153

a) b) c)

Sl. 6.3 Konstrukcije razvodnog mehanizma sa bregastim vratilom u glavi motora Detaljnija izvedba ugradnje ventila vidi se na slici 6.4, gdje su uobi�ajene dvije opruge po ventilu, jedna desnog smijera, a druga lijevog smijera, kako bi se pove�ala sigurnost rada ventila u slu�aju da jedna

od opruga pukne. Ventili se biraju po mogu�nosti, sa što ve�im pre�nikom glave (pe�urke), uz uslov da su usisni ventili ve�i za 10 ÷ 20% od izduvnih, jer kod posljednjih gasovi sa relativno visokim natpritiskom brzo izlaze. Uobi�ajena brzina istjecanja ili utjecanja pored ventila kre�e se u granicama 60 ÷ 150 m/s. Hod ventila se bira tako da ne bude ve�i od jedne �etvrtine pre�nika glave ventila, zbog toga što je protok uglavnom ograni�en presjekom kanala u glavi (za otvoreni ventil). Kod izbora dimenzija ventila posebno se

ventil

sjedište ventila

vođica ventila

zaptivač vođicaventilaopruga ventila

osiguračdržač opruge

Sl. 6.4 Skica ugradnje ventila

vodi ra�ina o aerodinami�kim otporima koji rastu sa kvadratom brzine strujanja. Izvedbe razvodnog mehanizma razlikuju se i po broju ventila po jednom cilindru. Tako se sada susre�u konstrukcije sa:

- dva ventila (jedan usisni, jedan izduvni), - tri ventila (dva usina, jedan izduvni), - �etiri ventila (dva usisna, dva izduvna), - pet ventila (tri usisna, dva izduvna).


Pri oblikovanju kanala za punjenje u glavi, ne teži se za što ve�im presjekom. Ovdje je pristup druga�iji nego kod oblikovanja presjeka ventila. Ako je brzina zraka u kanalu mala, onda je nedovoljna i njegova kineti�ka energija za maksimalno mogu�e punjenje cilindra zrakom (ili svježom smješom). Ako je pak zbog malog presjeka brzina zraka prevelika, te�enje ima velika prigušenja, i zbog nastalih gubitaka te�enja punjenje cilindra nije zadovoljavaju�e. U na�elu se prihvata da se te�enje zraka u po�etku kanala ubrzava, a u blizini ventila smanjuje. Poseban je problem oblikovanje kanala u glavi motora ako se zahtijeva neko inicijalno i prostorno vrtloženje zraka u cilindru, koje zahtijevaju neki procesi (npr. M-proces). Noviji razvoj razvodnih mehanizama doveo je do primjene ovih mehanizama sa tzv. varijabilnim vremenima razvoda. Ve� danas postoji dosta konstruktivnih rješenja razvodnih mehanizama sa varijabilnim geometrijskim razvodom, od klasi�nih mehani�kih mehanizama, hidromehani�kih mehanizama do elektromehani�kih (mehatronskih) mehanizama. Razvodni mehanizmi sa varijabilnim razvodom, mogu se podijeliti prema karakteru otvorenosti pojedinih ventila. Ova podjela slikovito je prikazana na slici 6.5. Prikazane varijante na slici 6.5 ostvaruju se sa razli�itim

2 položaja KontinuiranoPromjenjiva

visina i trajanjehoda

Isključivanjecilindra

Isključivanjeventila

Simetričnapromjenavisine hoda

Promjenjivavisina i trajanje

hoda

Varijabilan početak otvaranja itrajanje otvorenosti ventila

Konstantna visina hoda ventila

Varijabilan početak otvaranja, trajanjeotvorenosti i hod ventila

Varijabilan početakotvaranja ventila

Konstantna visinai trajanje hoda ventila

Konstantan početak otvaranja ventilaStepenasto varijabilna visina i trajanje

hoda ventila

Konstantan početak otvaranjaventila

Kontinuirana varijabilna visinai trajanje hoda ventila

Sl. 6.5 Varijante razvodnog mehanizma sa varijabilnim razvodom razli�itim konstruktivnim rješenjima. Neka od njih ve� se koriste u serijskoj proizvodnji motora. Sa stanovišta slobode upravljanja karakteristikama razvodnog mehanizma najbolji je elektromehani�ki (mehatronski) sistem, gdje se po želji biraju karakteristike hoda pojedinih ventila do njihovog potpunog isklju�enja. Primjer mehatronskog razvodnog mehanizma sa kotvom (masom) na ventilu sa tri razli�ita položaja a), i ugra�enim ventilima na jednom cilindru b) (�etiri ventila po cilindru) prikazan je na slici 6.6. Ovaj razvodni mehanizam aktivira se preko elektromagneta,

6.1 Podjela razvodnih mehanizama 155

opruge

opruge

magnet zazatvaranjekotva(jezgra)

magnet zaotvaranje

Srednji položaj Zatvoren ventil Otvoren ventil

a) b)

Sl. 6.6 Elektromehani�ki (mehatronski) razvodni mehanizam na osnovu impulsa koji šalje centralna upravlja�ka jedinica. Ovo omogu�ava vrlo fleksibilno upravljanje razvodnim mehanizmom, od promjene po�etka otvaranja ventila, trajanja otvorenosti ventila, forme hodograma ventila, do potpunog izostanka otvaranja pojedinih ventila. Za razliku od klasi�nih razvodnih mehanizama, ovi mehanizmi su nešto bu�niji. 6.2 Najvažnije karakteristike razvodnog mehanizma U nastavku �e biti objašnjene najvažnije karakteristike konvencionalnih razvodnih mehanizama, koji su još uvijek najzastupljeniji kod motora sui. Pri bilo kojoj konstruktivnoj izvedbi razvodnog mehanizma nije mogu�e realizirati neku pojavu trenutno. Zbog toga ni otvaranje ni zatvaranje ventila razvodnog mehanizma nije mogu�e trenutno. Ovo nije mogu�e prije svega zbog velike inercije plinskog stuba na usisnoj i izduvnoj strani, beskona�no velikih ubrzanja i beskona�no velikih inercijalnih sila. Kada bi se teoretski moglo realizirati trenutno otvaranje i zatvaranje ventila, onda bi dijagram hoda podiza�a ventila (sv) bio kao na slici 6.7, gdje je � ugao koljenastog vratila. Za ovaj slu�aj, uporedni dijagram pritiska u cilindru i hod podiza�a dati su na slici. 6.8. Zbog logi�nih problema i realno nemogu�eg trenutnog otvaranja ventila usvaja se otvaranje izduvnog ventila prije UMT, a zatvaranje poslije SMT, a usisni ventil otvara se prije SMT, a zatvara se poslije UMT. Dijagram hoda podiza�a za slu�aj realnog otvaranja


p

SMT

SMT

SMT

SMT

SMT

SMT

UMT

UMT

UMT

UMT

usis izduv�

sv

�[°KV]

sv

� [°KV]

SMT SMT SMTUMT UMTekspanzija izduv usis kompresija

[mm]

Sl. 6.7 Dijagram puta podiza�a ventila pri trenutnom otvaranju ventila

Sl. 6.8 Uporedni dijagaram pritiska u cilindru i hoda podiza�a za trenutno otvaranje ventila

ventila dat je na slici 6.9. Uporedni dijagram pritiska u cilindru i hoda ventila pri realnom vremenskom otvaranju ventila dat je na slici 6.10. Ako se realni dijagram

sv

�io �iz �

�

uz�uoulZUMT UMTSMT

izduv usis

[mm]

p

�

�

UMT UMT

UMTUMT

SMT

SMT SMT SMT

usis izduv

s v

Sl. 6.9 Dijagram hoda podiza�a ventila pri realnom otvaranju venila

Sl. 6.10 Uporedni dijagram pritiska u cilindru i hoda podiza�a ventila za slu�aj realnog otvaranja ventila

hoda podiza�a (slika 6.9) prenese na hod ventila (hv), i ako se uzme u obzir zazor ventila (z) (slika 6.1), dobiva se dijagram hoda ventila kao na slici 6.11, gdje su kotirani uglovi otvaranja i zatvaranja ventila prije i poslije SMT i UMT.

6.2 Najvažnije karakteristike razvodnog mehanizma 157

izduvusis

�uz

� io

�uo

� iz

SMT

4 ÷ 6° 4 ÷ 6°UMT UMT

Z

� [°KV]

hv

h vm

ax

h vm

ax

[mm]

Sl. 6.11 Dijagram hoda izduvnog i usisnog ventila Uobi�ajeni podaci za ove uglove su:

- �io = 45 ÷ 55° prije UMT za oto motore (izduvni ventil otvoren), - �io = 30 ÷ 55° prije UMT za dizel motore (izduvni ventil otvoren), - �iz = 5 ÷ 15° poslije SMT za oto motore (izduv zatvoren), - �iz = 5 ÷ 40° poslije SMT za dizel motore (izduv zatvoren), - �uo = 10 ÷ 20° prije SMT za oto motore (usis otvoren), - �uo = 0 ÷ 30° prije SMT za dizel motore (usis otvoren), - �uz = 35 ÷ 45° poslije UMT za oto motore (usis zatvoren), - �uz = 30 ÷ 50° poslije UMT za dizel motore (usis zatvoren).

Ako se ovi uglovi prenesu na kružni dijagram u funkciji ugla koljenastog vratila (�), dobiva se kružni dijagram razvoda prikazan na slici 6.12. Na dijagramu (slika 6.12)

UMT

smjerposmatranja

SMT

otvorenost usisnogventila

(180°+ + )� �uo uz

otvorenost izduvnogventila

(180°+ + )� �io iz

�pv

Sl. 6.12 Kružni dijagram razvoda


ozna�en je ugao �pv koji predstavlja ugao prekrivanja (istovremene otvorenosti usisnog i izduvnog ventila) i on se kre�e u granicama �pv = 0 ÷ 75 °KV, zavisno od konstrukcije motora. Osnovna mu je zada�a “ispiranje” zaostalih izduvnih gasova iz cilindra motora. Pri kosntruktivnom oblikovanju razvodnog mehanizma potrebno je uraditi slijede�e: a) Sa dijagrama kružnog razvoda (slika 6.12) izvršiti prenos uglova na usisni i

izduvni brijeg posebno. Primjer prenosa ovih uglova dat je na slici 6.13 za usisni brijeg jednog �etvorotaktnog motora. Pri prenosu uglova na brijegove treba voditi ra�una da se kod �etvorotaktnih motora uglovi sa slike 6.11 i slike 6.12 dijele sa 2, a kod dvotaktnih motora prenose se 1 : 1.

Sl. 6.13 Dijagram karakteristi�nih uglova na usisnom brijegu

b) Bregovi na bregastom vratilu moraju se razmjestiti saglasno rasporedu paljenja u pojedinim cilindrima.

c) Definirati veli�inu proto�nog presjeka ventila Av = f(�) kao funkciju ugla

koljenastog vratila. Ovdje bi trebo biti ispunjen orijentacioni uslov

wAx4

Dv

2k �� (6.1)

gdje je w = 60 – 150 m/s - brzina strujanja fluida na ventilu

x� - brzina klipa.

Izgled dijagrama Av = f(�) dat je na slici 6.14. Oblik krive (varijante na slici 6.14) zavisi od oblika (profila) brijega, što direktno za posljedicu ima


efikasnost punjenja svježom smješom. Kakvi profili brijega se realno koriste, bi�e objašnjeno kasnije.

d) Moraju se izbje�i prevelika ubrzanja

pri dizanju i spuštanju ventila, ali se mora težiti optimalnom punjenju svježim zrakom i odstranjivanju izduvnih gasova. Svakako se pri tome mora voditi ra�una o specifi�nostima izabranog procesa izgaranja.

Dijagram puta, brzine i ubrzanja ventila ( vh , '

vh i "vh ) prikazan je na

slici 6.15, gdje su veli�ine 'vh i "

vh relativne i izražavaju se u istim dimenzijama kao i vh . Veli�ine '

vh i "vh

definisane su na slici 6.15. Iz dijagrama na slici 6.15 vidi se da su prisutna mjesta sa izrazito velikim promjenama ubrzanja (skokovi) (mjesto 2, 3, 5 i 6), koja prouzrokuju i velike inercione sile i njihove promjene predznaka. Ovo ima za posljedicu zna�ajne udare izme�u pokretnih elemenata razvodnog mehanizma, pa se ovi mehanizmi i zovu udarni razvodni mehanizmi. Nivo inercijalnih sila i veli�ina udara zavisi u provom redu od forme brijega. Kod udarnih razvodnih mehanizama

Sl. 6.14 Dijagram prto�nog presjeka ventila

hv

1 2 3 4 5 6 7

� [°KV]

�

hv

hv

hvvv�=dhvdt

vv=

hv“av

�= 2

z

d hvdt

av=2

2

Sl. 6.15 Dijagram puta, brzine i ubrzanja ventila

uobi�ajene forme udarnih bregova prikazane su na slici 6.16, gdje je

- ispup�eni (slika 6.16 a)), - tangentni (slika 6.16 b)) i - izdubljeni brijeg (slika 6.16 c)).


a) b) c)

Sl. 6.16 Razli�ite forme profila brijega

Ispup�eni brijeg ima manje vrijedosti ubrzanja, miran rad i malu buku. Tangentni brijeg je najjednostavniji za izradu, a izdubljeni ima najve�e vrijednosti ubrzanja, ali i najve�i stepen punjenja motora �v. Koristi se za motore sui namijenjene za

sportska kola. U cilju optimiziranja uslova rada, gdje se uz visoki stepen punjenja �v obezbje�uje razumno ubrzanje, u novije vrijeme se sve više koristi tzv. bezudarni brijeg. To je brijeg koji ima ubrzanje ravno nuli (ta�ka A, slika 6.17) u trenutku dodira klackalice i ventila, a u toku cijelog hoda ima kontinualnu promjenu krive ubrzanja, odnosno nema skokovitog ubrzanja sa + na – i obrnuto. Dijagram puta podiza�a ),hs( pv + brzine ( '

vs ) i ubrzanja ( "

vs ) prikazan je na slici 6.17. Konstrukcija brijega polazi od krive ubrzanja )/as( 2"

v �� koja se obi�no sastoji od �etiri dijela (slika 6.17). Ove krive po intervalima mogu se definirati kao:

- interval 0 , �0 , &0 �etvrtina talasa kosinusoide,

- interval 0 , �1 , &1 polovina talasa sinusoide,

- interval 0 , �2 , &2 �etvrtina talasa sinusoide i

- interval 0 , �3 , &3 parabola �etvrtog reda.

s (h )p

s (h )p

s (h )p

´ ´

˝ ˝

�0 �2

�

�

�

�3�1

�0 �1 �2 �3

˝s2k

s3k

sm

in=

´´

s2k

s3p

=

sok

sm

ax

˝sm

ax

´s1k

=´s2p

=

sm

ax

s1k s

2k

Z

A

v

v

v

v

v

v

v

v

vv

v

v

v

vv

v

Sl. 6.17 Dijagram puta, brzine i ubrzanja podiza�a “bezudarnog” brijega


Na osnovu grani�nih uslova na mjestima o& , 1& , 2& i 3& , gdje se koristi i dodatni uslov kontinualnog toka krive ubrzanja, mogu se u potpunosti definirati krive linije vs , '

vs i "vs sa slike 6.17. Ovako dobiveni profil puta

podiza�a ventila ( vs ) prevodi se u profil brijega, i dobiva se bezudarni brijeg. Osnovna odlika ovog brijega je kontinualno ubrzanje poslije ta�ke A, u ta�ki A (slika 6.17) ubrzanje je ravno nuli. Ovdje je izbjegnuta pojava udaranja dijelova razvodnog mehanizma zbog nagle promjene ubrzanja (slika 6.15), a i max. vrijednost ubrzanja "

maxvs (slika 6.17) može se definirati u razumnim granicama,

pogodnim odabirom intervala o& , 1& , 2& i 3& . e) Treba prekontrolirati me�usobni položaj kretanja ventila i klipa oko SMT, da

ne bi u tom podru�ju došlo do kontakta izme�u klipa i ventila (slika 6.18). U slu�aju da je iz nekih drugih razloga došlo do prekrivanja hoda klipa i ventila, ovaj problem prevazilazi se ukopavanjem dijela �ela klipa kako ne bi došlo do kontakta klip-ventil u radu motora. To se najbolje vidi na slici 6.19.

Sl. 6.18 Uporedni dijagram hoda klipa i ventila oko SMT

Sl. 6.19 Skica klipa sa ukopanim pojasom

f) Definirati optimalan položaj ventila u glavi motora, tako da su zadovoljeni

zahtjevi u pogledu prostora izgaranja i izmjene radne materije. g) Konstruktivno razriješiti smještaj svih elemenata razvoda, iskontrolirati

ubrzanja i napone u pojedinim presjecima elemenata, dimenzionirati ležajeve i riješiti problem funkcionalnog podmazivanja istih.

Svi prethodno pobrojani zahtjevi me�usobno su povezani i korekcije su skoro neminovne u toku konstrukcije mehanizma. Veliku pomo� pri rješavanju tih


problema nudi specijalna konstrukcija prototipa bregastog vratila sa me�usobno pomjerivim bregovima, koji se prave nakon odluke o ukupnoj visini hoda ventila. 6.3 Konstruktivne karakteristike Kod prenošenja osnovnih kota sa kružnog dijagrama razvoda (slika 6.12) na brijeg (slika 6.13) potrebno je izabrati pre�nik bregastog vratila, odnosno polupre�nik osnovnog kruga ro (slika 6.13), kao i prenosni odnos (lk1/lk2) na klacklici (slika 6.2 b)). Prenosni odnos vrlo je važan zbog optere�enja kompletnog mehanizma. Polupre�nik osnovnog kruga preporu�uje se u granicama

maxv2k

1kmaxvo h

ll)25,1(s)25,1(r �� (6.2)

gdje je: sv max - max. hod podiza�a hv max - max. hod ventila lk1, lk2 - krakovi klackalice Ležajevi bregastog vratila treba da su ve�i od max. dimenzija brijega, kako bi se bregasto vratilo moglo montirati u bloku motora (lika 6.20).

Sl. 6.20 Bregasto vratilo sa ležajima u bloku motora Zazor izme�u ventila i klackalice, kada je ventil zatvoren, bira se tako da to iznosi 2 - 3°BV na brijegu. Kontaktni pritisak izme�u brijega i podiza�a treba da je u svakom slu�aju manji od dozvoljenog kontaktnog pritiska. Izme�u brijega i podiza�a obi�no se obrazuje

6.3 Konstruktivne karakteristike 163

nosivi uljni film, pošto se uslijed adhezije ulja na površini brijega i podiza�a uvla�i mazivo u stvarno kontaktno podru�je. Za podmazivanje je nekad dovoljno nekoliko kapi ulja, tako da je nekada dovoljna samo uljna magla ili ulje koje prska sa ležaja. Za slu�aj ve�ih kontaktnih pritisaka (kriti�ni slu�ajevi) potrebno je obezbijediti posebno podmazivanje. U cilju sagledavanja problema kontaktnog pritiska i podmazivanja, minimalni nose�i sloj ulja, prema literaturi, može se definirati kao

( )mv5,0105,0h br6

min !�� (6.3) gdje je: � - dinami�ki viskozitet ulja

"vvob ssr �� - radijus zakrivljenja profila brijega

$ ""vvobr ssrv �� - hidrodinami�ka brzina

vs - hod podiza�a "vs - relativno ubrzanje podiza�a $ "2

r"v /as ��

Primjer dobivenih vrijednosti minimalnog nose�eg sloja ulja (hmin) na brijegu za razli�ite uglove i razne brojeve obrtaja data je na slici 6.21, za temperaturu ulja

C50tulja '� . S obzirom na sve dosad izneseno oko kontakta brijeg-podiza�a, kao i da su svi prora�uni zasnovani na približnim (poluempirijskim) izrazima, kada se radi o novoj konstrukciji brijega, poželjno ga je podvrgnuti eksperimentalnom testu dugotrajne izdržljivosti.

n=2300 o/minn=1400 o/minn=500 o/minuljat =50°C

0°

20°

40°

60° 80°

1,00,8

100° 120°

140°

160°

180°

hmin

Sl. 6.21 Dijagram debljine minimalnog nose�eg sloja ulja (hmin) na kontaktu izme�u

podiza�a i brijega


bregasto vratilo brijeg

podizače

U cilju ravnomjernijeg habanja brijega i podiza�a skoro redovno se uvodi ekscentri�nost “e” podiza�a u odnosu na brijeg (slika 6.22), koja izaziva kružno kretanje podiza�a i obezbje�uje ravnomjerno habanje brijega. Za osiguranje pravilnog rada razvodnog mehanizma, gdje nema nekontroliranih kretanja pojedinih elemenata razvodnog mehanizma, preporu�uje se iskustveni odnos

Sl. 6.22 Ekscentricitet podiza�a u odnosu na brijeg

.3,1silainercionamaksimalna

oprugamausilamaksimalnaFF

maxin

maxop -� (6.4)

ds

0,5x

45°

0,5x

45°

R 2,5 m�t

R2,

5m

�t

R2,

5m

�t

R10

m�

t

R 10 m�t

R16

m�

t

+ -0,1

5

++

-0,5

+ -0,2

0,2

�

h

d

h1

v

v

d1dg

2

Na slici 6.23 data je skica ventila, sa dimenzijama i obradama, koje su uobi�ajene za ventile. Uobi�ajene vrijednosti dimenzija kod ventila kre�u se u granicama: dg/Dk=0,46÷0,52 - usisni ventil, polusferi�na komora izgaranja u glavi motora, oto motora, dg/Dk=0,42÷0,46 - usisni ventil, komora izgaranja u obliku klina, oto motor, dg/Dk=0,35÷0,4 - dizel motor (usisni ventil), dg/Dk=0,38÷0,42 - dizel motor sa direktnim ubrizgavanjem (usisni ventil), dv=(1,06÷1,16) dg, d1=(0,95÷1) dg, h1=(0,025÷0,045) dg, h2=(0,1÷0,13) dg, ds=(0,18÷0,23) dg – usisni ventil, ds=(0,22÷0,23) dg – izduvni ventil, �v =30° ili 45° - za usisni ventil, �v= 45° - za izduvni ventil.

Sl. 6.23 Skica ventila sa osnovnim dimenzijama i obradama površina


Oblik �ela glave (pe�urke) ventila može biti razli�it. Pored ravne pe�urke (slika6.23), pe�urka može imati i druge oblike kao na slici 6.24 (udubljena – a); ispup�ena c)). Na slici 6.24 c) prikazan je šuplji ventil ispunjen sredstvom za hla�enje.

a) b) c)

Sl. 6.24 Razli�iti oblici pe�urke i stabla ventila Od sredstava za hla�enje koristi se “sodium-metalni natrij” napunjen do pola zapremine u ventilu, koji prelazi u te�no agregatno stanje na 98°C a klju�a na 883°C.

Ovakvo rješenje sa posebnim hla�enjem ventila koristi se kod vrlo optere�enih motora (naj�eš�e za sportska kola). Habanje, koje se može javiti intenzivno, ne samo na sjedištu ventila, nego i na naležnoj strani konusa pe�urke ventila, izbjegava se navarivanjem sloja otpornog na habanje na konusu ventila (slika 6.25). Navareni sloj je vatrootporna legura npr. stelit. Ublažavanje efekata habanja ventila na konusu, posebno neravnomjernog

Sl. 6.25 Pe�urka ventila sa navarenim slojem

otpornim na habanje

habanja po obimu �esto se rješava uvo�enjem ure�aja za rotiranje ventila u radu (tzv. rotokap), koji podrazumijeva uvo�enje kotrljaju�eg ležaja na gornjem ili donjem sjedištu opruge, �ime se ventil u radu postepeno zakre�e oko svoje ose. Ovo rješenje dato je na slici 6.26.


Sl. 6.26 Ure�aj za zakretanje ventila oko vlastite ose, u radu motora

Ventili pored dosta visokih mehani�kih optere�enja, trpe i visoka termi�ka optere�enja, posebno izduvni ventili. Primjeri temperaturne slike dva izduvna ventila dati su na slici 6.27 i slici 6.28.

Sl. 6.27 Raspored temperatura na ventilu Sl. 6.28 Raspored temperatura na ventilu Naponi koji se javljaju na ventilu tako�er su dosta visoki. Na slici 6.29 pokazan je primjer raspodjele napona (�) na pe�urci ventila za dva oblika pe�urke gdje max. napon dostiže u jednom slu�aju �max = 860 bar, a u drugom slu�aju �max = 710 bar.


Upravo zbog visokih termi�kih naprezanja, neravnomjerne raspodjele temperatura, neravnomjerne raspodjele mase pe�urke, neta�nosti izrade sjedišta, kova�kih grešaka na pe�urci i visokih ivi�nih naprezanja na obodu, na ventilu mogu da se pojave ošte�enja

- ivi�ni lomovi (slika 6.30), - segmentni lomovi (slika 6.31) i - lom stabla (slika 6.32).

Zaštitne mjere, koje se provode za spre�avanje gore pomenutih grešaka su: poboljšanje gornje površine pe�urke ventila, izbor viših tolerancija, obrtanje

Sl. 6.29 Primjeri raspodjele napona po konturi pe�urke ventila

ventila u radu, poboljšanje odvo�enja toplote, navarivanje zaštitnog sloja na konusu ventila, poboljšani prelazni radijusi i nehromiranje završnog dijela stabla.

Sl. 6.30 Ivi�ni lom ventila Sl. 6.31 Segmentni lom ventila Sl. 6.32 Lom stabla Ventili se izra�uju kovanjem, uz naknadnu obradu prema slici 6.23, od visoko kvalitetnih �elika. Za usisne ventile koriste se hrom-nikl i hrom-nikl-molibden legirani �elici, a za izduvne ventile koriste se vatrootporni hrom-nikl �elici sa austenitnom strukturom (sa 20% hroma i do 15% nikla), otporni na temperature do 900°C. Kontaktne površine, odnosno pe�urka termi�ki se obra�uje (hromira), a ostale površine, na razvodnom mehanizmu, koje su izložene velikim kontaktnim pritiscima ili se cementiraju ili kale, tako da im se površinska tvrdo�a kre�e u granicama 54 ÷ 62 HRC.

168

169

7. IZDUVNA I USISNA INSTALACIJA MOTORA SUI 7.1 Osnovni zadaci usisno-izduvne instalacije Snaga koju može razviti klipni motor sui limitirana je koli�inom kojom se motor može puniti zrakom, odnosno smješom zrak-gorivo, brzinom kojom se može stvarati zapaljiva smješa, kona�no brzinom kojom se produkti izgaranja mogu odstraniti iz motora. S obzirom na na�elnu zavisnost, koja postoji izme�u stepena punjenja (�v) i koeficijenta zaostalih gasova (�), slijedi da za postizanje što ve�e vrijednosti stepena punjenja, koeficijent zaostalih gasova mora biti što manji. Iz ovih opštih postavki slijede zadaci usisne i izduvne instalacije na motoru u uslovima širokog podru�ja promjenjivih režima rada:

- Konstrukcija instalacija mora obezbije�ivati što manji utrošak energije u toku izmjene radne materije, tj. treba težiti minimalnim otporima u usisnoj �pa . 0 i izduvnoj instalaciji �pr . 0.

- Pravilnim izborom geometrijskih odnosa pojedinih konstruktivnih dimenzija instalacije, izborom oblika i rasporeda ogranaka kod višecilindri�nih motora, treba obezbijediti takav zakon vremenske promjene pritiska pa = f1(�) ispred usisnog i pr = f2(�) iza izduvnog ventila, koji daje u odre�enom vremenskom intervalu što je mogu�e ve�u razliku pritiska u odnosu na pritisak u cilindru, a to, uz ostale povoljne uslove, treba obezbijediti što ve�u vrijednost �v i što manju vrijednost � (dinami�ko punjenje).

- Na višecilindri�nim motorima (i-broj cilindara) sa unutarnjom pripremom smješe mora posti�i što bolja ujedna�enost raspodijele zraka po cilindrima, tj. stepeni punjenja pojedinih cilindara trebaju biti približno jednaki

,... viv2v1 � � � (7.1)

a na višecilindri�nim motorima sa spoljnom pripremom smješe treba

obezbijediti ujedna�enost raspodijele goriva (u smješi) po cilindrima, tj. koeficijenti viška zraka trebaju biti jednaki

.... zi2z1z � � � (7.2)

7. Izduvna i usisna instalacija motora sui 170

U ovom slu�aju usisna instalacija ima posebnu ulogu u pripremi smješe (isparavanje i miješanje goriva), pogotovo u slu�aju niskih temperatura okoline. Isto važi za izduvnu instalaciju. Trebaju se obezbijediti što manji aerodinami�ki otpori, visoka razlika pritiska u momentu maksimalnog vremenskog presjeka ventila i treba težiti postizanju kod višecilindri�nih motora ujedna�enost koeficijenata zaostalih gasova

.... zi2 � � � (7.3)

- Konstrukcijom instalacije treba se obezbijediti da ona ne postane dodatni izvor buke (rezonator). Na izduvnu instalaciju naj�eš�e se dodaju posebni prigušiva�i buke, koja se stvara oscilacijama pritiska uzrokovanih strujanjem produkata izgaranja iz cilindra lokalnom brzinom zvuka u prvoj fazi pražnjenja cilindra.

- Usisne i izduvne instalacije savremenih motora, pogotovo za cestovna vozila, opremaju se dodatnim ure�ajima u cilju smanjenja emisije štetnih komponenti (NOx, CO, nesagorjelih CxHy). Tako se na izduvnoj strani ugra�uju ure�aji za recirkulaciju produkata izgaranja, ure�aji za doziranje vode, katalizatori itd.

Ure�aji ugra�eni na izduvnu instalaciju služe za dekontaminaciju produkata izgaranja prije njihovog ispuštanja u atmosferu, kao: - ure�aji za naknadno izgaranje katalizatori (CO i nesag. CxHy), - katalizatori (NO) i - posebni filteri za �estice ugljika (�a�).

- Na usisnoj, odnosno usisno-izduvnoj instalaciji montiraju se punja�i

svježeg zraka ili mješavine zrak-gorivo, koji obezbije�uju pove�ano maseno punjenje cilindara motora, �ime se stje�u realne pretpostavke za pove�anje snage motora sui.

- Za efikasno pove�anje masenog punjenja svježim zrakom motora sui, na usisnoj instalaciji montiraju se kompaktni izmjenjiva�i toplote (tzv. me�uhladnjaci zraka).

- Na usisnoj instalaciji nalaze se i pre�ista�i zraka za spre�avanje ulaska nekih ve�ih ne�isto�a u motor sui.

- Neki drugi pomo�ni i regulacioni ure�aji na usisno-izduvnoj grani koji pospješuju proces punjenja motora svježom smješom i proces odstranjivanja izduvnih gaosva.

7.2 Podijela instalacija Osnovni utjecaj na opštu koncepciju konstrukcije usisne i izduvne instalacije ima na�in rada motora (oto, dizel), broj cilindara, namjena i uslovi smještaja motora itd.

7.2 Podjela instalacija 171

Na osnovu toga mogu se navesti slijede�i kriteriji važni za podijelu instalacija: - Taktnost motora:

a) dvotaktni i b) �etverotaktni motori.

Kod dvotaktnih motora konstrukcija usisne i izduvne instalacije ima vrlo veliki utjecaj na rad motora i nivo srednjeg efektivnog pritiska u motoru. Konstrukcijom obiju instalacija treba obezbijediti sinhronizaciju oscilacija talasa pritiska u ravnima ispred usisnog i iza izduvnog ventila u širokom podru�ju broja obrtaja. U toku izmjene radne materije kod ovih motora obje su instalacije jedno vrijeme, preko cilindra motora, me�usobno povezane. Kod �etverotaktnih motora sa relativno malim uglovima prekrivanja ventila to nije toliki problem. Dimenzioniranje instalacija dvotaktnih motora se u prvoj aproksimaciji, upravo zbog toga vrši vrlo �esto s obzirom na rezonantne frekvence cjelokupnog sistema. Ovo je naro�ito važno ako motor u sklopu sa radnom mašinom radi pri n=const., ili u uskom podru�ju oko nominalnog broja obrtaja.

- Podijela s obzirom na na�in punjenja: a) za usisne i b) za prehranjivane motore.

- Podijela s obzirom na na�in pripreme smješe: a) za spoljnju i b) za unutarnju pripremu smješe.

- Podijela s obzirom na namjenu motora: a) za putni�ka vozila, b) za kamione, autobuse, traktore, gra�evinske mašinei sl. c) za sportske i trka�e automobile, d) za pogon stacionarnih radnih mašina itd.

Za pojedine grupe motora prema namjeni mogu se postavljati posebni zahtjevi za dinami�ke karakteristike instalacija na odre�enim �esto korištenim brzinskim režimima rada. Za ispunjenje pojedinih specifi�nih uslova, kao što su siguran rad motora pri izrazito niskim okolnim temperaturama, sigurnost startovanja motora u svim atmosferskim uslovima, posebni uslovi za avionske i brodske motore itd., usisna instalacija može uklju�ivati posebne ure�aje ili konstruktivne zahvate sa ciljem da se zrak npr. predgrijava (ili smješa gorivo-zrak), što se postiže zagrijavanjem cijevi sa izduvnim gasovima, toplim zrakom, vodom za hla�enje motore, elektri�nim grija�ima itd. Kod prehranjivanih motora se, naprotiv, ulazni zrak kod visokih pritisaka punjenja prije ulaska u motor hladi, prolazom kroz specijalni kompaktni izmjenjiva� toplote.


7.3 Konstrukcija instalacija Zahtjev za ujedna�enoš�u �z i �v višecilindri�nih oto motora sa spoljnjom pripremom smješe komplicira usisnu instalaciju u pore�enju sa usisnom instalacijom dizel motora. Osim toga, pri konstrukciji usisne instalacije na ovim motorima treba voditi ra�una i o uslovima stvaranja što homogenije smješe. U usisnu instalaciju ulazi i pre�ista� za zrak i karburator, te pri koncepciji konstrukcije cjelokupne usisne instalacije treba se voditi ra�una o njihovim hidrauli�kim utjecajima koji su vrlo zna�ajni na rad motora. Idealni raspored kanala (cijevi) za razvo�enje svježe smješe zahtijevao bi pojedina�ne usisne ogranke sa karburatorom za svaki cilindar posebno. To omogu�uje najbolje podešavanje dinamike strujanja svake usisne cijevi i spre�ava nepoželjne me�usobne utjecaje. Zbog kompliciranosti, smještaja na motoru, a pogotovo zbog cijene, ovakva koncepcija je za vozila masovne proizvodnje neprihvatljiva (primjenjuje se za trka�a i sportska kola). Na slici 7.1 shematski je prikazan raspored ogranaka usisne instalacije za �etvorocilindri�ni motor. Slika 7.1 a) i b) prikazuju uobi�ajeni raspored, u slu�aju priklju�enja na jedan karburator. Ova koncepcija daje tipi�nu neujedna�enost raspodijele smješe po cilindrima koja, pri punom otvoru leptira, iznosi i do 15% ako se uporede ekvivalentni odnosi jednog para cilindara u odnosu na drugi. Raspored ogranaka prikazan na slici 7.1 c) i d) odnosi se na slu�aj ako postoje dva karburatora. Ovaj raspored, pogotovo pod d) daje znatno bolju ujedna�enost �z pri punom otvoru leptira, jer u rasporedu pod c) još uvijek postoji neujedna�enost vremenskih intervala izme�u taktova usisavanja pojedinih cilindara.

a) b) c)

............

d)

karburator

Sl. 7.1 Shematski prikaz raznih oblika usisnih instalacija za redne karburatorske oto motore Ta�kastom linijom je na slici 7.1 c) prikazan je vod za “balansiranje”, koji spaja oba karburatora i služi za reguliranje dinami�kih oscilacija pritiska u prostoru iza karburatora u oba ogranka pri uobi�ajenom rasporedu paljenja 1-2-4-3 ili 1-3-4-2. Na slici 7.2 je prikazan raspored ogranaka usisnih cijevi na šestocilindri�nom rednom motoru sa redoslijedom paljenja 1-5-3-6-2-4, odnosno 1-4-2-6-3-5. Uobi�ajne izvedbe sa jednim karburatorom predstavljene su na shemama slika 7.2 a) i b) i one daju lošu raspodijelu smješe po cilindrima. Ovaj nedostatak se djelomi�no ispravlja izvedbom usisne cijevi sa dva karburatora, prikazanom na slici 7.2 c). Izme�u karburatora i ogranka postavlja se kratki cijevni nastavak, kojim se nastoji

7.3 Konstrukcija instalacija 173

poboljšati ujedna�enost raspodijele smješe oba cilindra u sredini. Slike 7.2 d) i e) pokazuju mogu�e konstruktivne varijante, ako se koristi karburator sa duplom komorom plovka, a usisna instalacija se izvodi sa dva kolektora iz kojih idu ogranci na pojedina�ne cilindre.

a) b) c)

.....

e)d)

.....

karburator

Sl. 7.2 Shematski prikaz raznih oblika usisnih instalacija šestocilindri�nih rednih motora

Zahtjevi za konstrukciju usisne instalacije dizel motora nisu tako rigorozni, mada se regulacijom dinamike strujanja zraka u presjeku ispred ventila traži mogu�nost pove�anja stepena punjenja cilindara. Najviše mogu�nosti za dinami�ko podešavanje usisne instalacije u širem dijapazonu brzinskih režima pružaju izvedbe sa promjenjivom dužinom i pre�nikom cijevi kod usisne instalacije motora. U prakti�nim uslovima vrlo je teško primijeniti takve izvedbe jer one su tehnološki komplicirane, skupe, a zauzimaju dosta mjesta, što je njihova najve�a mana. Odlika takvih instalacija jeste da daju relativno visoke vrijednosti �v (oko 0,9), a na brzinskoj karakteristici, dinami�ki podešene usisne instalacije imaju naj�eš�e izrazit maksimum na odre�enom broju obrtaja motora. Primjer usisne instalacije sa promjenjivom dužinom usisne cijevi dat je na slici 7.3,

2 2 4 1

3

1

a) b) c)

�

0,8

0,9

1,0v

n[o/min.]1000 2000 3000 4000 5000

a)

b)

1 - ventil za prestrujavanje, 2 - zbirni usisni kolektor, 3 - duža cijev za usisavanje, 4 - kra�a cijev za usisavanje

Sl. 7.3 Oscilatorni usisni sistem sa zatvorenim ventilom za prestujavanje a), otvorenim ventilom za prestrujavanje b) i odgovaraju�im stepenom punjenja (�v) c)


gdje je konstruktivno izvedena usisna cijev sa dvije karakteristi�ne dužine. Duža usisna cijev a) i kra�a usisna cijev b) strujanjem usisnog zraka ili mješavine zrak-gorivo obezbije�uju stepen punjenja prikazan na slilci 7.3 c). Pravilnom kontrolom otvorenosti ventila (1) može se obezbijediti povoljna karakteristika stepena punjenja (zadebljana linija, slika 7.3 c)). Ponašanje stepena punjenja je ovakvo zbog postizanja tzv. rezonantnih uslova oscilovanja pritisaka zraka u usinoj instalaciji u odre�enim uslovima dužine cijevi i broja obrtaja motora. Koncepcije usisnih instalacija za traktore, gra�evinske mašine i sli�no, pa i za kamione zasniva se na povezivanju vrlo kratkih ogranaka pojedinih cilindara na zajedni�ki kolektor, koji je opet preko kratke cijevi vezan preko pre�ista�a zraka sa atmosferom. Instalacija je kompaktna, masivna, livene izvedbe (silumin), zauzima relativno vrlo malo mjesta i ne pove�ava spoljnje gabarite motora, što je naro�ito važno za smještaj na vozilu. Jedna mogu�a varijanta takve konstruktivne koncepcije usisne instalacije prikazana je na slici 7.4. U kolektoru relativno velikog

zapreminskog kapaciteta dolazi do smirivanja oscilacija pritiska, tako da dinamika strujanja nema bitan utjecaj na punjenje cilindra. Osnovni utjecajni faktor je hidrauli�ki otpor. Pre�ista� zraka, koji se nalazi na usisnoj instalaciji bi�e objašnjen u posebnom poglavlju. Izduvne instalacije se naj�eš�e izvode sa pojedina�nim ograncima od cilindara, koji se zatim spajaju u zajedni�ku

priključak na cilindrekolektor

priključak za prečistač Sl. 7.4 Usisna cijev sa kolektorom, za tri cilindra

izduvnu cijev. Kod motora za specijalne namjene ili motora sa 8 i više cilindara, ogranci se spajaju u dvije i više izduvnih cijevi. Izduvne cijevi su izra�ene naj�eš�e od livenog gvož�a ili od vatrootpornog �elika. Kod motora za vozila novijih konstrukcija, u produžetku izlazne izduvne cijevi se nalaze posebni ure�aji za pre�iš�avanje produkata izgaranja. Isto tako na izduvnoj instalaciji se nalaze prigušiva�i buke. Na usisno-izduvnoj instalaciji motora nalazi se sistem natpunjenja sa pripadaju�om regulacionom opremom. Zavisno od koncepcije sistema natpunjenja konstruktivno se prilago�ava i usisno-izduvna grana motora sui. Sistem natpunjenja bira se prema karakteristikama motora i njegove namjene, od �ega u velikoj mjeri zavisi i dodatna oprema na sistemu. Naravno, usisno-izduvna instalacija zajedno sa turbokompresorom mora biti vrlo brižljivo konstruktivno izvedena, da se i kod ve�ih uglova prekrivanja ventila ne bi izazvali nepovoljni efekti na kvalitet ispiranja i punjenja cilindara, pogotovo kod nižih brzinskih režima i pri punom optere�enju. U nastavku �e se nešto detaljnije objasniti dodatna oprema na usisno-izduvnoj instalaciji motora.

7.4 Dodatni ure�aji na usisno-izduvnoj instalaciji 175

7.4 Dodatni ure�aji na usisno-izduvnoj instalaciji Zbog važnosti nekih ure�aja na usisno-izduvnoj instalaciji, koji su nezaobilazni kod današnjih motornih vozila, u nastavku �e se dati osnovna objašnjenja za:

- ure�aje za natpunjenje motora sui, - ure�aje za smanjenje emisije zaga�uju�ih materija u izduvnim gasovima

motora i - ure�aje za smanjenje buke.

7.4.1 Ure�aji za natpunjenje motora Osnovni zadatak ovih ure�aja jeste da se na motoru pove�a maseno punjenje svježeg zraka, odnosno mješavine gorivo-zrak, uz zadržavanje ekvivalentnog odnosa zraka (�z), dodavanjem goriva u razumnim granicama zbog procesa izgaranja, kako bi se pove�ala snaga motora. Ovo, svakako, zahtijeva i odre�ene rekonstrukcije motora (oja�anje krivajnog mehanizma, dogradnja sistema hla�enja i podmazivanja itd.). Osnovna podijela sistema za natpunjenje je:

- sistemi natpunjenja sa spoljnim izvorom energije (obi�no je to poseban motor sui, elektromotor itd.),

- sistemi natpunjenja koji korise energiju od motora sui (energiju od radilice motora, energiju izduvnih gasova).

Prvi sistemi su dosta neekonomi�ni i koriste se samo u specifi�nim slu�ajevima. Druga grupa ure�aja za natpunjenje ima masovnu primjenu na motorima, tako da se danas prakti�no proizvode samo natpunjeni motori (vrlo mali broj usisnih motora). U po�etku su to bili motori sa natpunjenjem koji koriste energiju za pokretanje kompresora za nabijanje zraka, od radilice motora. Korišteni su razli�iti kompresori: Roots-ovi kompresori, spiralni kompresori, vij�ani kompresori itd. Ovakvi sistemi natpunjenja ispunjavali su osnovni zadatak (pove�anje punjenja motora zrakom i pove�anje snage), ali su imali pogoršan stepen efikasnosti motora, jer se zna�anja snaga od radilice motora trošila na pokretanje kompresora. Današnji sistemi natpunjenja, koji koriste energiju motora sui, rade na principu dodatnog iskorištavanja energije izguvnih gasova u turbini. Naime u turbini se vrši dodatna ekspanzija izdunvih gasova, energija se predaje turbini, a ona pokre�e kompresor koji nabija svježi zrak u motor. Ovakva kombinacija turbokompresora na motoru, koja iskorištava dio energije izduvnih gasova, ima i sa tog stanovišta pove�an stepen efikasnosti motora sui. Danas se u praksi uglavnom susre�u radijalni kompresori (naziv prema pravcu istjecanja zraka na izlazu iz rotora kompresora) i radijalne ili aksijalne turbine (naziv dobiven prema pravcu ulaska izduvnih gasova u turbinu). Izgled jednog turbokompresora sa radijalnim kompresorom i radijalnom turbinom dat je na slici 7.5, sa ozna�enim osnovnim


elementima a primjer ugradnje turbokompresora na jednom šestocilindri�nom motoru pokazan je na slici 7.6.

12

8

3

4

5

7

9

10

11

6

1 – ku�ište kompresora, 2 – kolo kompresora, 3 – ku�ište turbine, 4 – kolo turbine, 5 – ku�ište ležajeva, 6 – ulazni tok izduvnih gasova u turbinu, 7 – izlaz gasova iz turbine, 8 – ulaz svježeg zraka u trubinu, 9 – izlaz komprimiranog svježeg zraka, 10 – dovod ulja za podmazivanje ležaja, 11 – povratak ulja

Sl. 7.5 Izgled turbokompresora (radijalni kompresor i radijalna turbina)

kompresorturbina

p , T ,2 2 2�

Sl. 7.6 Shema veze turbokompreosora sa šestocilindri�nim motorom Zavisno od na�ina ugradnje turbine na izduvnoj grani motora, odnosno od konstrukcije izduvne grane, sistemi natpunjenja sa turbokompresorom mogu se podijeliti na

- sisteme natpunjenja sa konstantnim pritiskom i - sisteme impulsnog natpunjenja.


Sabijanjem zraka u kompresoru dolazi, pored pove�anja pritiska, i do pove�anja njegove temperature, kao i gustine zraka, koja se ra�una kao

.RTp

2

22 �� (7.4)

U jednom trenutku uslijed porasta p2 i T2, dolazi do stagnacije ili pada �2, što je nepovoljno za natpunjenje. Da bi se ovo izbjeglo, poslije kompresora, u usisnoj instalaciji ugra�uje se kompaktni hladnjak zraka, sa malim otporima (mali pad pritiska �p2) i znatnim padom temperature T2. Smatra se kad temperatura T2 dostigne vrijednost T2=383 K da je neophodan hladnjak zraka. Ovaj hladnjak zkraka nosi uobi�ajeni naziv me�uhladnjak. On koristi kao rahladno sredstvo okolni zrak koji nastrujava oko motora ili fluid za hla�enje motora. Me�uhladnjak zraka danas je prakti�no prisutan na ogromnom broju natpunjenih motora. Prirodna karakteristika turbokompresora (karakteristika dobave zraka) u cijelom radnom podru�ju motora ne odgovara željenoj karkateristici. Tako npr. na niskim brojevima obrtaja motora prisutan je nedostatak zraka (nepotpuno izgaranje), a na visokim brojevima obrtaja motora prisutan je višak zraka (smanjuje efikasnost motora zbog zagrijavanja nepotrebnog viška zraka). Pored ovih nedostataka karakteritike turbokompresora, treba imati na umu današnji razvoj motora sui sa maksimalnim prisustvom elektronskog upravljanja i regulacije svih procesa, gdje se i karakteristika turbokompresora mora prilagoditi ostalim sistemima. Ovo sve za cilj ima dobivanje ekonomi�nog i ekološki podobnog motora sui, prihvatljivog za dinami�ke karakteristike savremenih cestovnih vozila. Zbog svega ovoga su i današnji sistemi natpunjenja opremljeni opremom za upravljanje, turbine su sa promjenjivom geometrijom na ulazu (VTG). Uobi�ajena funkcionalna shema sistema motor-turbokompresor sa VTG i me�uhla�enjem zraka prikazana je na slici 7.7. Ovakva kombinacija sistema upravljanja omogu�ava dobivanje brzinskih karakteristika motora sui, kao na slici 3.8.


11

9

10

12

7

35

14

2

151413

8

6

1 - motor, 2 - turbina sa VTG, 3 - kompresor, 4 - me�uhladnjak zraka, 5 - dava� temperature zraka u usisnoj cijevi, 6 - izduv gasova, 7 - vakuum korektor, 8 - magnetni ventil za ograni�enje pritiska punjenja, 9 - mjera� protoka zraka, 10 - usis zraka, 11 - motorni upravlja�ki ure�aj sa integriranim dava�em nadmorske visine i pritiska u usisnom vodu, 12 - dijagnosti�ki interfejs, 13 - spremnik, 14 - nepovratni ventil, 15 - vakuum pumpa Sl. 7.7 Funkcionalna shema sistema motor-turbokompresor sa VTG i me�uhla�enjem zraka, sa shemom sistema upravljanja 7.4.2 Ure�aji za smanjenje emisije toksi�nih komponenti u izduvnim

gasovima Potpuno izgaranje ugljikovodoni�nih goriva u idealnom slu�aju bi trebalo za rezultat imati izduvne gasove koji se sastoje samo od CO2 (ugljendioksid) i H2O (voda). Me�utim, zbog nepotpunosti procesa izgaranja ugljikovodini�no gorivo ne izgori u potpunosti i dolazi do stvaranja niza me�uprodukata, tako da se u izduvnim gasovima javljaju i druge komponente. Zbog štetnog djelovanja pojedinih komponenti na zdravlje �ovjeka i njegovu životnu sredinu, zakonskim odredbama ograni�ava se koncentracija pojedinih komponenti u izduvnim gasovima motornih vozila. Prije svega se to odnosi na CO (ugljenmonoksid), CxHy (neizgorjeli ugljikovodonici), NOx (azotni oksidi) i �vrste �estice koje obuhvataju sve materije koje se u izduvnim gasovima pojavljuju u �vrstom obliku (pepeo, �a�) i te�nom agregatnom stanju (osim vode). Da bi se smanjila emisija toksi�nih gasova od motora sui i time bile zadovoljene sve strožije zakonske odredbe, poduzimaju se razli�ite mjere za njihovo smanjenje. Principijelno se može re�i da se na smanjenje emisije toksi�nih gasova može utjecati na tri mjesta, i to: � ispred motora – izborom pogonskog goriva,


� u motoru – vo�enjem procesa izgaranja putem upravljanja sistemom ubrizgavanja goriva, putem recirkulacije izduvnih gasova te ubrizgavanjem vode i

� poslije motora – ugradnjom dodatnih ure�aja i sistema na izduvnoj grani motora sui.

Osnovni uslov pri preduzimanju mjera koje �e smanjiti emisiju toksi�nih komponenti u izduvnim gasovima jeste da se pri tome u zna�ajnijoj mjeri ne utje�e na njegove eksploatacione karakeristike, kao i da se ne pojave nove toski�ne komponente koje prije korištenja predmetnih mjera nisu postojale. Recirkulacijom, tj. vra�anjem jednog dijela izduvnih gasova ponovo u cilindar motora, postiže se vrlo razli�it utjecaj na proces izgaranja, zavisno da li se ono odvija sa viškom ili manjkom zraka, u vidu prethodno izmiješanog ili difuzijskog plamena. Jedan od efekata recirkulacije je smanjenje vršne temperature plamena i smanjenje lokalnog ekvivalentnog odnosa zraka. Oba ova faktora uti�u na mehanizam formiranja NOx, �ime dolazi do smanjenja njegove emisije uz samo neznatno smanjenje snage, uz razuman nivo recirkulacije gasova. Postoje rješenja, ali ne u nekoj masovnoj primjeni, dodavanje vode u usisni zrak ili u gorivo (u visokotla�ni dio sistema), �ime se tako�er utje�e na NOx i �estice. Ure�aji koji se postavljaju na izduvni sistem u cilju smanjenja koncentracije emisije toksi�nih komponenti u izduvnim gasovima motora sui, op�enito se nazivaju katalizatorima. Razlikuju se me�usobno prema konstruktivnoj izvedbi, prema osnovnom principu djelovanja (redukcioni, apsorpcioni i oksidacioni), i prema namjeni, odnosno za redukciju koje toksi�ne komponente su namijenjeni. Pošto je kod dizel i oto motora razli�ita koncentracija pojedinih toksi�nih komponenti, kao posljedica razli�itog na�ina formiranja gorive smješe zrak–gorivo i samog vo�enja procesa izgaranja, to se katalizatori mogu podijeliti i na katalizatore za oto i dizel motore. Bez razlike koja se hemijska reakcija odvija (koja se komponenta redukuje), sama konstrukcija redukcionih katalizatora može biti razli�ita. U zavisnosti od materijala i oblika nosa�a kataliti�kog sloja mogu se razlikovati:

- katalizator sa rastresitim (rasutim) jezgrom, - monolitni kerami�ki katalizator i - katalizatori sa metalnom folijom kao nosa�em kataliti�kog sloja.

Shematski izgled ovih konstukcija prikazan je na slici 7.8. S obzirom da je najo�itija i najprihvatljivija podijela katalizatora prema vrsti motora za koji su namijenjeni, to �e se u nastavku dati pojedinosti vezane za pojedine vrste katalizatora razvrstane upravo prema njihovoj namjeni, za oto i dizel motore.


c)

Sl. 7.8 Katalizator sa rasutim jezgrom a), monolitni kerami�ki katalizator b), katalizator sa metalnom folijom c) a) Katalizatori za oto motore Kriti�ne toksi�ne komponente u emisiji izduvnih gasova oto motora, a �ije su grani�ne vrijedosti koncentracije ujedno zakonski regulirane, su CO, CxHy i NOx. Zbog svoje jako dobre efikasnosti da istovremeno redukuje sve tri prethodno pomenute komponente, kod oto motora se naj�eš�e koriste tzv. trostazni katalizatori. Ime su dobili što se u jednom prolazu izduvnih gasova kroz njih, odvijanjem odgovaraju�ih hemijskih reakcija, uspješno redukuju sve tri pomenute toksi�ne komponente. Me�utim za efikasan rad trostaznog katalizatora neophodni su i odre�eni preduslovi, odnosno izgaranje se u okviru motora sui treba odvijati pri ekvivalentnom odnosu zraka z=1. Pri odstupanju od stehimetrijskog ekvivalentnog odnosa zraka, efikasnost trostaznog katalizatora se smanjuje. U nastavku se daju osnovni mehanizmi redukcije pojedinih komponenti u trostaznom katalizatoru u zavisnosti od ekvivalentnog odnosa zraka.


� Redukcija toksi�nih komponenti pri ekvivalentom odnosu zraka �z=1 Katalizatori op�enito posjeduju osobinu da svojim prisustvom u reakciji ubrazavaju odre�ene hemijske reakcije, a da se pri tome sami ne troše. Korištenjem odgovaraju�ih kataliti�kih materijala može se posti�i da se u prisustvu kiseonika odvija reakcija oksidacije CO i CxHy i pri relativno niskim temperaturama, i da se u prisustvu redukcionih komponenata (CO, H2, CxHy) odvijaju i redukcione reakcije za NOx. Osnovna funkcija trostaznog katalizatora može se opisati sa slijede�im reakcionim jedna�inama. Oksidacija CO i CxHy u CO2 i H2O

CO + ½ O2 CO2 CO + H2O CO2 + H2

CxHy + (1+y/4) O2 x CO2 + y/2 H2O Redukcija iz NOx u N2

NO + CO ½ N2 + CO2 NO + H2 ½ N2 + H2O

(2 +y/2) NO + CxHy (1+y/4) N2 + x CO2 + y/2 H2O

Sporedne reakcije

H2 + ½ O2 H2O 2NO + 4H2 2 NH3 + H2O

Posljednja reakcija prikazuje se kao primjer stvaranja nepoželjnog jedinjenja, u ovom konkretnom slu�aju NH3 (amonijak), što se pravilnim izborom kataliti�kog materijala u svakom slu�aju mora izbje�i. Za izradu katalizatora naj�eš�e se koriste Pt (platina), Pd (paladij) i Rh (rodij) kao kataliti�ki materijali. Kako bi se postigle visoke stope oksidacije i redukcije ovi plemeniti metali se dispergiraju po što je mogu�e ve�oj površini nosa�a (vidi sliku 7.9). Ovi nosa�i su od anorganskih materijala sa kompleksnom poroznom strukturom (npr. Al2O3), i oni se rastvoreni u vodi nanose na kerami�ke ili metalne konstrukcije (vidi sliku 7.8).


Sl. 7.9 Principijelna struktura katalizatora

Pošto se u toku vožnje sve komponente trebaju istovremeno redukovati, to se pred sastav izduvnih gasova postavljaju odre�eni zahtjevi, kako bi se redukcija mogla odvijati prema prethodno opisanim reakcijama. Za oksidaciju CO i CxHy potrebno je obezbijediti višak kiseonika, dok je za redukciju NOx neophodno prisustvo redukcionih komponenti. Regulacijom ekvivalentnog odnosa zraka sa lambda sondom mogu�e je obezbijediti efikasno odvijanje rekacija oksidacije i redukcije. Ukoliko lambda sonda izmjeri manjak ili višak kiseonika u izduvnim gasovima, vrši se regulacija u jednom ili drugom smjeru (pove�anje ili smanjenje ekvivalentnog odnosa zraka putem regulacije ubrizgavanja goriva). Da ne bi došlo do pada efikasnosti katalizatora u situacijama kada je evidentan manjak kiseonika (smanjena efikasnost oksidacije CO i CxHy) ili višak kiseonika (smanjena efikasnost redukcije NOx) u izduvnim gasovima, u katalizatoru se nalazi i mješavina oksida Ce-Zr (popularno Cer) koja posjeduje osobinu da pri višku kiseonika u izduvnim gasovima vrši njegovo akumuliranje, te u slu�aju manjka kiseonika opet otpušta kiseonik u kataliti�ku reakciju. To zna�i da pravilno funkcioniranje katalizatora zavisi s jedne strane od kataliti�kih svojstava plemenitih metala, a s druge strane i od temperaturne stabilnosti Cer-a u nosa�u. � Lambda sonda

Kod lambda sondi pravi se razlika izme�u sondi sa odsko�nom i linearnom karakteristikom. Sonde sa odsko�nom karakteristikom omogu�avaju regulaciju ekvivalentnog odnosa zraka oko stehiometrijskog odnosa, z=1. Rad odsko�ne lambda sonde zasniva se na principu �elije napravljene od elektrolita u �vrstom stanju (Nerst princip), slika 7.10. S jedne strane tijelo sonde je od keramike koja ne propušta gasove, a na �ijoj površini su postavljene porozne elketrode od platine. Gasovi dolaze u dodir sa elektrodama, dok je druga strana u kontaktu sa


atmosferom. Korišteni kerami�ki materijal (ZrO2) na temperaturi od oko 300 °C postaje propusan za jone kisonika. Ukoliko je parcijalni pritisak kiseonika u ova dva prostora razli�it, na grani�nim površinama se stvara elektri�ni napon.

4

Zrak

3

6

Izduvni gasovi

21

5

Ekvivalentni odnos zraka (�z)

Bogata smješa(manjak zraka)

Siromašnasmješa

(višak zraka)

0,8 0,9 1 1,1 1,2

1000

800

600

400

200

0

Nap

onso

nde

[mV

]a) b)

1 - keramika, 2 - elektrode, 3 - kontakti, 4 - kontakti na ku�ištu, 5 - izduvna cijev, 6 - porozni kerami�ki zaštitni sloj

Sl. 7.10 Principijelna skica lambda sonde a) sa odsko�nom karakteristikom b) na 600 °C Lambda sonda sa linearnom karakteristikom zasniva se na Nerst principu uz korištenje tzv. pumpne �elije, koja transportira jone kiseonika (slika 7.11). Izduvni gasovi se u komori, koja se nalazi u unutrašnjosti sonde, putem dovo�enja odre�ene elektri�ne struje (tzv. pumpne struje), podešavaju na vrijednost napona koji odgovara stanju z=1 (tzv. Nerst napon). Referentna vrijednost zraka podešava se preko jedne Nerst �elije. Pumpna struja služi kao mjerni signal i zavisi od ekvivalentog odnosa zraka.

Izduvni gasovi

Pumpna ćelija

Nerst ćelijaZrak-referentni

Elementi grijača

IA

Ip

Um

UN

H-H+

I[m

A]

P

1,5

10,5

0

-0,5-1

-1,5-2

0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6�z

a) b)

H - polovi grija�a; UN - Nerst napon; Um - napon pumpne �elije;Ip - ja�ina struje pumpne �elije; IA - ja�ina izlazne struje

Sl. 7.11 Principijelna skica lambda sonde a) sa linearnom karakteristikom b)


Funckija trostaznog katalizatora u mnogome zavisi od lambda regulacije. U zatvorenom regulacionom krugu ekvivalentni odnos zraka mjeri se lambda sondom koja je postavljena u struju izduvnih gasova, te se dobivena vrijednost upore�uje sa zadatom (potrebnom) vrijednosti i vrši se odgovaraju�a korekcija. Kako bi se obezbijedila optimalna funkcija oksidacije i redukcije, ekvivalentni odnos zraka mora se kretati u uskim granicama oko stehiometrijske vrijednosti (z=1). Na taj na�in se obezbije�uje punjenje i pražnjenje akumulatora kiesonika (Cer-a) u kataliti�kom sloju, tako da se akumulacijom kiseonika obezbije�uje redukcija NOx, a sa osloba�anjem kiseonika podržavaju se reakcije oksidacije CO i CxHy. Pri korištenju lambda sonde sa odsko�nom karakteristikom neminovno je odstupanje ekvivalentnog odnosa zraka, odnosno postoji regulacija u dvije ta�ke. Pri korištenju lambda sonde sa linearnom karakteristikom neophodna je prinudna pobuda kako bi se obezbijedilo oscilovanje ekvivalentnog odnosa zraka oko stehiometrijske vrijednosti (z=1). Neophodno je linearnu karakteritiku lambda sonde dodatno propustiti kroz tzv. trim regulaciju kako bi se usaglasila sa ta�nom vrijednosti z=1. Ovo usaglašavanje obi�no se izvodi putem lambda sonde sa odsko�nom karakteristikom koja se postavlja iza katalizatora. Prednosti primjene lambda sonde sa linearnom karakeristikom ogledaju se u:

� ve�oj sopstvenoj frekvenci ure�aja i manjoj grešci uzorkovanja lambda sondom,

� ve�oj efikasnosti katalizatora i ve�oj slobodi pri izboru trenutka promjene ekvivalentnog odnosa zraka i

� mogu�nosti regulacije sastava smješe u širem dijapazonu, npr. u fazi zagrijavanja motora.

Da bi se mogla ostvariti redukcija željenih toksi�nih komponenata u izduvnom gasu, neophodno je da katalizator dostigne svoju minimalnu radnu temperaturu koja izonsi 250 °C do 300 °C. Kod pasivnih katalizatorskih sistema katalizator se zagrijava isklju�ivo toplotom sadržanom u izduvnim gasovima. Pošto se kod ve�ine cestovnih vozila katalizator postavlja ispod poda vozila, prilikom ispitivanja efikasnosti katalizatora došlo se do zaklju�ka da se �ak do 80% od ukupne emisije toksi�nih komponenti emituje u fazi procesa zagrijavanja. Shodno tome, neophodno je skra�ivanje vremena potrebno za zagrijavanje katalizatora do njegove minimalne radne tempearture. Kod pasivnih katalizatorskih sistema u tu svrhu se optimiziraju: ugao pretpaljenja (smanjenje ugla), broj obrtaja (pove�anje), vrijeme razvoda radne materije, te u nekim sistemima dovo�enjem sekundarnog zraka u izduvni sistem. Kod aktivnih katalizatorskih sistema, u koji se ubraja jedini u serijskoj proizvodnji primjenjivani sistem sa ugra�enim grija�ima (E-kat), u znatnoj mjeri je mogu�e smanjiti vrijeme zagrijavanja katalizatora. Potrebna snaga grija�a je oko 2 kW, što predstavlja zna�ajnog potroša�a elektri�ne energije na vozilu, te se na odgovaraju�i na�in mora i obezbijediti ta energija.


Optimiranje procesa rada katalizatora ostvaruje se i biranjem položaja ugradnje samog katalizatora u odnosu na motor sui. Naime, promjenom rastojanja katalizatora od motora mijenja se i temperatura izduvnih gasova koja u njega ustrujava. Što je ve�a udaljenost katalizatora od motora sui, a uz to postavljena ispod vozila, vrijeme potrebno za dostizanje radne temperature katalizatora se pove�ava, slika 7.12. U zavisnosti od mjesta postavljanja katalizatora razlikuju se i pojedini sistemi (slika 7.13): podni katalizatori, pretkatalizatori i katalizatori blizu motora. Kod standardnog podnog katalizatora cjelokupna zapremina katalizatora je postavljena sa donjeg dijela vozila. Neminovno sniženje temperature izduvnih gasova predstavlja pogoršanje rubnih uslova za odvijanje kataliti�kih reakcija, i eventualno se mogu popraviti toplotnom izolacijom izduvnog sistema, odnosno aktivnim zagrijavanjem katalizatora putem grija�a. Sistemi kod kojih se dio zapremine katalizatora postavlja blizu motora još se nazivaju startni katalizatori ili pretkatalizatori. Blizina motoru sui doprinosi bržem zagrijavanju do minimalne radne temperature katalizatora. Sistemi kod kojih se cijela zapremina kataliztora postavlja u neposrednoj blizini motora predstavlja, sa aspekta pasivnih sistema, najbolje rješenje u pogledu brzine zagrijavanja katalizatora. Me�utim, kod ovakvog koncepta postavljanja katalizatora mora se voditi ra�una da se ostvare takvi uslovi da ne do�e do toplotnog preoptere�enja samog katalizatora, što može dovesti do njegovog uništenja.

Blizu motora

Srednja udaljenost

Ispod poda

Minimalna radnatemperatura

600

500

400

300

200

100

00 20 40 60 80 100 120 140

Vrijeme [s]

Tem

pera

tura

izdu

vnih

gaso

va[°

C]

Sl. 7.12 Promjena temperature gasova na ulazu u katalizator u funkciji vremena zagrijavanja, za razli�ite položaje katalizatora


Katalizatorispod poda

Glavnikatalizator

Prigušivač buke

Električnim putemzagrijavani katalizator

Pretkatalizator

Glavni katalizatorblizu motora

a) b) Sl. 7.13 Razli�ita mjesta postavljanja katalizatora a) i kataliztor postavljen u neposrednoj blizini

motora (iza sabirne grane) b) � Redukcija toksi�nih komponenti pri ekvivaltnom odnosu zraka �z>1 Uvo�enjem sistema direktnog ubrizgavanja goriva i kod oto motora, otvara se mogu�nost osiromašenja smješe goriva do vrijednosti globalnog ekvivaltnog odnosa i do z~4. Ovakvim na�inom organiziranja i provo�enja procesa izgaranja otvaraju se novi izazovi i za sistem pre�iš�avanja izduvnih gasova. Naime, periodi rada motora sui sa izrazitim viškom zraka dovode do toga da trostazni katalizator nije u mogu�nosti da akumulira višak kiseonika, i samim tim nije u mogu�nosti izvršiti efikasnu redukciju azotnih oksida. S druge strane niže temperture izduvnih gasova dovode do smanjenja efikasnosti oksidacije neizgorjelih ugljikovodonika CxHy, te pojavu sitnih �vrsti materija, �estica, u izduvnim gasovima. Sa razvojem procesa izgaranja sa izrazitim viškom zraka i kod oto motora, uporedno su razvijana i tehni�ka rješenja koja bi bila u mogu�nosti da efikasno redukuju toksi�ne komponente u izduvnim gasovima, prije svega NOx. Razvoj sistema ide u dva prvaca. Prvi, koji omogu�ava apsorpciju NOx, te kada rubni uslovi za njihovu redukciju u trostaznom katalizatoru budu povoljni odpuštaju se. Drugi, razvoj sistema koji bi kontinuirano redukovali emisiju NOx korištenjem odgovaraju�ih kataliti�kih materijala. U prvom slu�aju se radi o tzv. NOx apsorpcionim katalizatorima koji se postavljaju u sistem zajedno sa trostaznim katalizatorom. Ovi katalizatori su po konstrukciji sli�ni trostaznim katalizatorima, ali je razlika izražena u korištenom kataliti�kom materijalu. Prvestveno su to alkali, zemni alkali koji u spoju sa Ba, Ka i Cs �ine karbonate koji imaju sposobnost apsorpcije NO2. Ova vrsta katalizatora pokazala se kao jako postojana sa aspekta efikasnoti redukcije NOx, tako je na slici 7.14 to ilustrirano na konkretnom primjeru jednog NOx apsorpsionog katalizatora.


150 200 250 300 350 400 450 500 550

120 %

100 %

80 %

60 %

40 %

20 %

0 %

NOX

NOX

novkorišten

Temperatura [°C]

NO

-kon

verz

ijaX

Sl. 7.14 Stepen konverzije NOx apsorpcionog katalizatora Za slu�aj rada motora sa viškom zraka, NO2 se u obliku nitrata veže za apsorpcioni materijal katalizatora. NO koji se tako�er nalazi u izduvnim gasovima prethodno se mora oksidirati u NO2 (slika 7.15). Naredne jedna�ine opisuju u uproštenom obliku reakcije koje se odvijaju u katalizatoru

NO + ½ O2 NO2 2NO2 + BaO + ½ O2 Ba(NO3)2 .

Pove�anjem koli�ine apsorbovanog NO2 efikasnot nitratnog spoja se smanjuje. Zbog toga je neophodno na sistematskoj osnovi prazniti (regenerirati) katalizator. Pri radu motora sa z<1 nitrati se u odsustvu zraka brzo raspadaju, a prethodno apsorbovani NO2 se osloba�a. Zbog prisustva CO u izduvnim gasovima dolazi do redukcije NO2:

2NO2 + CO N2 + CO2 + 3/2 O2 .

Kod katalizatorskih sistema koji koriste NOx apsorpcione katalizatore vrlo je važna uloga menadžmenta sistema, pošto je neophodno izvršiti pravovremneu regeneraciju predmetnog katalizatora. Zna�i sistem treba prepoznati potrebu za uvo�enjem faze regeneracije, koju �e inicirati kratkotrajnim radom motora sui u podru�ju bogate smješe (z<1). Na slici 7.16 prikazane su faze akumulacije i regenracije NOx apsorpcionog katalizatora iz kojih se jasno raspoznaje promjena efikasnosti katalizatora sa dužinom trajanja faze akumulacije.


NO

O2

SO2

NO2O2SO3

Pt+Rh BaSO 4Ba(NO )3 2BaCO

3

O2

CO2

Faza akumulacije >1�z

NOHCH2

COSO2

Pt+Rh Ba(NO )3 2

BaCO 3BaSO

4

Desulfatizacija(>650°C)

H2HCCO

N2

H O2CO2

Faza regeneracije <1�z

SO3

SO2

Sl. 7.15 Princip rada NOx apsorpcionog katalizatora

Prije katalizatora

Poslije katalizatora (Bogatasmješa)

Bogatasmješa

Ukupna emisijaNO iza katalizatorau fazi akumulacije

X

Faza akumulacije Faza regeneracije Faza akumulacijeVrijeme

Em

isija

NO

X

tm tf

tm – vrijeme faze akumulacije, tf – vrijeme faze regeneracije

Sl. 7.16 Faze akumulacije i regeneracije NOx apsorpcionog katalizatora Prisustvo sumpora u gorivu u mnogome može smanjiti efikasnost NOx apsorpcionog katalizatora. Naime, sumpor ima sli�ne osobine kao i azot, tako da se sumpor u obliku sulfata može vezati za apsorpcioni materijal umjesto aztonih oksida. Pošto su sulfati temperaturno stabilniji od nitrata, za ponovno osloba�anje sumpornih oksida sa apsorpcionog materijala potrebna je ve�a temperatura izduvnih gasova koja se pri normalnom radu motora sui ne može ostvariti. U tim slu�ajevima se govori o „trovanju“ sumporom, odnosno gubljenju funkcije katalizatora. Desulfatizacija katalizatora može se ostvariti ukoliko se u


menadžmentu koji upravlja radom motora predvide odre�ni, vrlo kratkotrajni, periodi rada motora sa jako bogatom smješom kojom bi se mogle ostvariti visoke temperature izudvnih gasova koje bi omogu�avale regeneraciju katalizatora. Me�utim svaka takva regenracija nosi sa sobom pove�anje potrošnje goriva, te zbog rada na visokim temperaturama intenzivnije starenje, trošenje katalizatora. Zbog toga je za upotrebu NOx apsorpsionih katalizatora važan preduslov korištenje goriva sa malom koncentracijom sumpora (< 50 ppm) ili u idealnom slu�aju goriva bez sumpora (<10 ppm). NOx apsorpcioni katalizatori mogu se primjenjivati i kod dizel motora. Današnja vozila sa oto motorima sa direktnim ubrizgavanjem lakog goriva opremaju se sa trostaznim katalizatorom, koji se postavlja u neposrednoj blizini motora (odmah iza sabirne grane) i jednog NOx apsorpcionog katalizatora ispod poda vozila. Na taj na�in obezbije�ena je efikasna redukcija svih reguliranih toksi�nih komponenti izduvnog gasa. b) Katalizatori za dizel motore S obzirom na na�in ubrizgavanja goriva i vo�enja procesa izgaranja, ekvivalentni odnos zraka znatno je iznad vrijdnosti 1. U izduvnim gasovima dizel motora emisija toksi�nih kompononti CO i CxHy ne predstavlja zna�ajniji problem. Ugra�ivanjem oksidacionih katalizitatora u izduvni sistem njihova koncentracija se dodatno može smanjiti i za 80%. Naspram toga emisija �vrstih �estica i NOx zahtijevaju specijalne dodatne ure�aje koji �e omogu�iti njihovu redukciju. Za efikasno odstranjivanje �estica iz izduvnih gasova koriste se ure�aji koji rade na principu filtera. Na slici 7.17 shematski je prikazan filter za �estice koji je postavljen na kerami�ki nosa�. Objetivan problem koji se javlja kod ovakvih sistema jeste brzo nagomilavanje �estica na zidovima filtra i neophodnost njegove zamjene odnosno �iš�enja.

cijevi obložene keramikomcijevi porozni keramički zid

a) b)

Sl. 7.17 Dva konstruktivna rješenja filtera za �estice sa keramikom Kako bi se produžio interval vremena do potrebne intervencije, u okviru filtera se postavljaju brizga�i za gorivo (slika 7.18), a generalno na izudvnoj instalaciji predvi�aju se otvori za mogu�nost dovo�enja sekundardnog zraka. To zna�i da,


kada pad pritiska u filteru naraste do odre�ene vrijednosti, kao poseljdica nakupljanja �estica, uvodi se dodatna koli�ina zraka (sekundarni zrak) i vrši se ubrizgavanje goriva u filter preko brizga�a. Temperatura izduvnih gasova je dovoljno visoka da se obezbijedi paljenje ubrizganog goriva. Na taj na�in se pove�ava temperatura u samom filteru što omogu�ava izgaranje akumuliranih �vrstih �estica. Izgaranjem �estica, ustvari, vrši se �iš�enje filtera.

2

1

3

5

4

1 - izduvna grana motora, 2 - filter s kerami�kim jezgrom, 3 - brizga�, 4 - upravlja�ka elektronska jedinica, 5 - izvršna jedinica

Sl. 7.18 Shema filtera za �estice za dizel motore sa sistemom za �iš�enje Osnovni problem koji se javlja kod ovih filtera, jeste to da na parcijalnim režimima i na praznom hodu temperatura izduvnih gasova nije dovoljno visoka da bi se izvršilo izgaranje nakupljenih �estica. Jedno od mogu�ih rješenja za ovaj problem jeste da se svana dovodi energija potrebna za paljenje �estica, putem struje ili dodatne koli�ine goriva, ali ovakva rješenja pove�avaju cijenu ovih filtera. Tehni�ko rješenje za kontinuiranu redukciju NOx u izduvnim gasovima motora sui predstavlja tzv. SCR katalizator – katalizator sa selektivnim kataliti�kim reakcijama. Princip rada sastoji se u tome da se u kontroliranom okruženju u izduvne gasove dovede kataliti�ki materijal koji �e omogu�iti ubrzanje hemijske reakcije. Kao katalit�ki materijal – redukciono sredstvo – koristi se mokra�evina. Mokra�evina ustvari predstavlja nose�i materijal za stvarno redukciono sredstvo, amonijak, koji je vrlo otrovan u svom �istom oblik, te se zbog toga na cestovnom vozilu transportira u posebnim rezervoarima u vidu mokra�evine (najpoznatiji komercijalni naziv za ovu te�nost je Ad Blue). Na slici 7.19 prikazana je shema SCR katalizatora.


3 2 1

1 - SCR katalizator, 2 - hidrolizni katalizator, 3 - ventil za doziranje mokra�evine

Sl. 7.19 Shema SCR katalizatora za dizel motore sa mokra�evinom za smanjenje NOx 7.4.3 Ure�aji za smanjenje buke motora Na�elno se smatra da buka koja potje�e od usisno-izduvne instalacije motora dolazi od triju glavnih izvora:

- od izduvavanja, - usisavanja i - mehani�ke buke.

Na izlazu iz izduvne cijevi motora, pulzacije pritiska gasnog stuba se emituju u atmosferu kao najizraženiji dio buke. Ugradnjom prigušiva�a buke na izduvnu cijev, postiže se da do rezonancije dolazi samo na odre�enim frekvencijama viših harmonika i da takvom amplitudom ukupna buka ne stvara osje�aj nelagodnosti. Izvori buke koja nastaje kod usisavanja su oscilacije pritiska zraka, odnosno smješe, kada ona struji kroz pre�ista�, karburator, usisnu cijev i oscilacije gasnog stuba u cilindru motora prilikom punjenja. Isto tako i kod brzog zatvaranja ventila, gasni stub u usisnoj instalaciji nastavi sa oscilovanjem. Mehanizam nastanka buke prilikom usisavanja vrlo je kompleksan i zbog toga se taj dio buke vrlo teško prigušuje na zadovoljavaju�i nivo. Dio mehani�ke buke nastaje isto tako pri sjedanju ventila, klackalica, lan�anog prenosa, rada zup�anika i sli�no. Nastala buka od svakog pojedinog izvora i spektar njezine raspodijele u podru�ju frekvencija zavisi od brzinskog režima i optere�enja motora. Osnovni zadatak prigušiva�a buke jeste smanjenje opšteg nivoa buke na veli�inu koja se može tolerirati i filtriranje oscilacija odre�enih frekvenci i amplituda. Ovaj zadatak ostvaruje se promjenom karakteristika oscilacija pritiska prije njihovog prenošenja u atmosferu, naravno sa preduslovom da to ne izaziva reme�enje performansi motora. Smanjenje buke zasniva se na nekoliko opštih fizi�kih principa:

- prigušenju odre�enih pojaseva u spektru, - promjenom amplituda i frekvenci oscilovanja pojedinih sastavnih

komponenti izvora buke,


- razbijanjem, tj. višestrukim odbijanjem zvu�nih talasa, stvaranje oscilovanja difuznog karaktera,

- prigušenjem – interferencijom talasa pojedinih frekvenci i dr. Konstruktivne izvedbe prigušiva�a buke koji se baziraju na gore pomenutim principima prikazane su shematski na slici 7.20. Navedenim prigušiva�ima, buka se treba smanjiti na niži nivo, koji se može tolerirati.

a) apsorpcijom b) ekspanzijom izduvnihgasova

c) bočnim rezonatorom

d) sužavanjem presjeka(isto prolazom krozrupice zidova)

e) interferencijom zvučnihtalasa

porozna masa

Sl. 7.20 Shema prigušiva�a buke kod motora U slu�aju prikazanom pod e), izborom odgovaraju�ih dimenzija vremenski se podešava odbijanje talasa, tako da na pojedinim mjestima u prigušiva�u dolazi do preklapanja pobudnih i reflektiranih talasa, što dovodi do njihove interferencije i djelomi�nog poništavanja. Ugradnja prigušiva�a buke na usisni ili izduvni sistem, koji su bili prethodno podešeni tako da gasni stub oscilira pema unaprijed odre�enoj dinamici, sigurno dovodi do odre�enih poreme�aja. Ovo je posljedica promjene grani�nih uslova na po�etku ili na kraju cijevne instalacije. Osim toga dolazi i do pove�anja strujnih gubitaka zbog dodatnih aerodinami�kih otpora. Prvi utjecaj mijenja dinamiku oscilovanja, tj. amplitudu i frekvencu na mjestu ispred usisnih i iza izduvnih ventila ili kanala (kod dvotaktnih motora). Sve to se odražava na smanjenje koeficijenta punjenja motora (�v), što se posredno odražava i na ostale efektivne pokazatelje motora. Pri razvoju novih i poboljšanju postoje�ih konstrukcija prigušiva�a buke i ure�aja za dekontaminaciju produkata izgaranja, mora se težiti tome da se njihovom ugradnjom na usisnu ili izduvnu instalaciju bitno ne pogoršaju efektivni pokazatelji motora, kao što su njegova snaga i specifi�na potrošnja goriva (ekonomi�nost).

193

8. PRE�IŠ�AVANJE ULJA, GORIVA I ZRAKA Osnovni zadatak pre�ista�a, koji se nalaze u sklopu pojedinih instalacija, jeste da iz fluida izdvajaju nepoželjne mehani�ke i hemijske ne�isto�e, a kod ulja i goriva i produkte oksidacionih promjena (naftanske i mineralne kiseline, smole, asfalt, vodu, sumpor i dr.). Mehani�ke ne�isto�e dospijevaju u zrak iz okoline i njegova “�isto�a” na ulazu u motor zavisi od vrste puta, odnosno podloge po kojoj se vozilo kre�e, i od visine iznad nivoa terena na kojoj se zrak usisava. U gorivo i mazivo, mehani�ke ne�isto�e dospijevaju u toku proizvodnje, uskladištenja, transportiranja, rukovanja i u toku rada motora. �vrste �estice dolaze u te�ne fluide i uslijed mehani�kog trošenja materijala. Do hemijskih promjena goriva i ulja dolazi ve� u toku stajanja, a pogotovo pod dejstvom toplote, svjetlosti i kiseonika iz zraka. Svi ovi utjecaji naro�ito su poja�ani u toku rada motora. Mehani�ke ne�isto�e su po svom hemijskom sastavu, fizi�kim osobinama i dimenzijama (0,5 do 30 !m) vrlo razli�ite. Sitne �vrste �estice, koje �esto dostižu tvrdo�u kvarca, pogotovo su opasne jer izazivaju lokalna ošte�enja, duboke risove i eroziju ve�ih površina. Njihov utjecaj na odvijanje pojedinih procesa, na rok trajanja dijelova, naro�ito je velik na instalacijama za ubrizgavanje goriva, siscima rasplinja�a, sklopu klip-cilindar i sl. Na vozilskim motorima, pre�ista�i su konstruirani tako da izdvajaju mehani�ke ne�isto�e, pa �e u daljnjem tekstu biti prvenstveno govora o tim pre�ista�ima. Problem hemijskog pre�iš�avanja prisutan je kod velikih stabilnih i brodskih motora. 8.1 Podjela i konstrukcija pre�ista�a a) Pre�ista�i za ulje Brzina “prljanja” ulja može se ocijeniti na osnovu niže navedenih prosje�nih vrijednosti. Brzina nagomilavanja nerastvorljivih �estica svedena je na km puta i nominalnu efektivnu snagu motora. Za pojedine motore ove vrijednosti se kre�u:

- za oto motore ugra�ene na osobni automobil oko 0,3 mg/km kW, - za dizel motore ugra�ene na autobuse i kamione 0,4 ÷ 0,7 mg/km kW i - sporohodne dizel motore 0,7 ÷ 1,4 mg/km kW.

Prema na�inu odstranjivanja ne�isto�a, pre�ista�i se mogu dijeliti na:

8. Pre�iš�avanje ulja, goriva i zraka 194

- mehani�ke, - apsorpcione, - hidrodinami�ke, - kombinirane i - magnetne.

Mehani�ki pre�ista�i odstranjuju iz ulja �vrste �estice njihovim fizi�kim zadržavanjem. Ulje prolazi kroz uske kanale koji su takvih dimenzija da ve�e �estice ne mogu prolaziti. Prema na�inu djelovanja oni se dalje dijele na dubinske i površinske. Apsorpcioni pre�ista�i ne zadržavaju samo mehani�ke �estice, nego apsorbuju slobodne kiseline, alkalije, vodu u ulju i dr., tj. vrše hemijsko i mehani�ko �iš�enje ulja. Mehani�ki pre�ista�i obi�no se sastoje iz tijela u koga je smješten filtriraju�i element i prelivni ventil, koji u slu�aju prevelikih otpora pre�ista�a otvara prolaz i direktno propušta ulje u instalaciju. Filtriraju�i element povremeno se vadi radi �iš�enja ili se zamjenjuje novim.

Lamelasti tip mehani�kog pre�ista�a prikazan je na slici 8.1. Filtriraju�i element sastoji se iz paketa poredanih filtriraju�ih i odstojnih plo�ica. Širina kanala kroz koje ulje protje�e zavisi od debljine odstojnih plo�ica i kre�e se u granicama od 0,03 do 0,15 mm, �ime je odre�ena i veli�ina �estica u ulju koje pre�ista� zadržava. Pravac kretanja ulja prikazan je strelicama na slici 8.1. U ovu grupu spadaju i pre�ista�i sa elementima izra�enim od vlakana, specijalnog impregniranog papira, tekstilnog materijala i filca. Obi�no se takav element zamjenjuje poslije odre�enog broja sati rada motora. Na motorima za vozila najviše se koriste pre�ista�i sa elementima iz filca i impregniranog filter papira.

3

4

56

2

1

7

1 - trn, 2 -prelivni ventil, 3 - ru�ica za pomjeranjelamela pri �iš�enju, 5, 4 - lamela, 6 - struga�i,7 - trn-nosa� lamela

Sl. 8.1 Lamelasti tip mehani�kog pre�ista�a za ulje

Posljednji predstavljaju tipi�ne površinske pre�ista�e, jer se odvajanje ne�isto�e vrši pri prolazu ulja kroz tanku pregradu. Vijek filcanih pre�ista�a je nešto duži od papirnih, ali je zato kod posljednjih osjetno bolji kvalitet pre�iš�avanja. Neke vrste filtiraju�ih elemenata koji se ugra�uju u pre�ista�e ulja za cestovna vozila, prikazani su na slici 8.2. Osnovni element hidrodinami�kih pre�ista�a je rotor koji se okre�e sa 5.000 do 10.000 o/min. Djelovanjem centrifugalne sile mehani�ke �estice, koje sa uljem

8.1 Podjela i konstrukcija pre�ista�a 195

a) b) c)

dospijevaju u rotor, odba�ene su ka zidovima rotora, te se ovdje nagomilavaju u vidu �vrsto sabijene mase. Rotor dobija pogon preko direktne veze sa motorom putem zup�astog prenosa ili djelovanjem reakcije mlaza ulja koji pod pritiskom istje�e iz mlaznica na rotoru. Hidrodinami�ki pre�ista�i imaju slijede�e prednosti:

1. nije potrebno vršiti zamjenu elemenata,

2. sposobnost pre�iš�avanja je nekoliko puta bolja u odnosu na mehani�ke pre�ista�e,

3. svojstva pre�iš�avanja u radu motora vrlo sporo opadaju, jer se 2

a) i b) – površinski pre�ista�i sa impregniranim tekstilom (a) i filter papirom (b), c) - dubinski pre�ista� sa filcom

Sl. 8.2 Filtriraju�i elementi za pre�ista�e ulja

jer se talog nagomilava u rotoru i 4. sposobnost propuštanja pre�ista�a ne zavisi od koli�ine taloga.

b) Pre�ista�i za goriva Osnovni zadatak pre�ista�a za goriva jeste izdvajanje mehani�kih ne�isto�a i vode. Na motorima sa karburatorom dovoljno je izvršiti grubo pre�iš�avanje i izdvajanje �estica �ije su dimenzije ve�e od 0,1 mm. Na instalacijama sa ubrizgavanjem goriva, mora se izvršiti fino pre�iš�avanje goriva i izdvajanje �estica veli�ine iznad 1 !m. Za grubo pre�iš�avanje služe pre�ista�i

sa sinterovanim kerami�kim plo�ama. Konstrukcija takvog pre�ista�a prikazana je na slici 8.3. Filter je sastavljen od metalokerami�kih plo�a razdvojenih aluminijskim prstenovima i navu�enih na perforiranu metalnu cijev, koja se sa gornje strane uvr�e u nepokretno tijelo pre�ista�a. Kao kod pre�ista�a za ulje, danas se sve �eš�e koriste pre�ista�i za gorivo sa filtriraju�im umetkom od impregniranog papira (slika 8.4). Na slici 8.4 ozna�en je i tok goriva. Kod instalacija za ubrizgavanje dizel goriva sa visokim pritiscima ubrizgavanja (kvalitet sklopova sa malim tolerancijama)

3

4125

1 - kerami�ke plo�e, 2 - Al prsten, 3 – metalna cijev, 4 - prelivni ventil, 5 - tijelo pre�ista�a

Sl. 8.3 Pre�ista� goriva sa kerami�kim umetkom


vrlo �esto se koristi dvostruki pre�ista� za gorivo (grubi+fini). Prikazan je na slici 8.5. S obzirom na prisustvo vode u gorivu kod pre�ista�a goriva ugra�uju se i odvaja�i vode. Takav jedan pre�ista� goriva prikazan je na slici 8.6.

1

2 3

Sl. 8.4 Lako izmjenjivi pre�ista� goriva sa uloškom od impregniranog papira

1 – nosa� sa ku�ištem, 2 - grubi pre�ista�, 3 - fini pre�ista�

Sl. 8.5 Dvostruki pre�ista� za dizel gorivo

3 4

5

6

7

8

9

1

2

10

Nova generacija pre�ista�a goriva kod dizel mtora, pored osnovne funkcije, integrira i dodatne module, kao što su:

- predgrija� goriva u cilju spre�avanja naslaga i za�epljenja pre�ista�a od parafinskih komponenti u zimskom periodu,

- hla�enje goriva, - oprema za mjerenje otpora (pada

pritiska), sa odgovaraju�im indikatorom,

- ispuštanje ne�isto�a iz pre�ista�a itd.

Pre�ista�i mogu biti ugra�eni u instalaciju za napajanje gorivom na više na�ina: 1. direktno na spremniku za gorivo,

što pogotovo otežava održavanje i zamjenu filtiraju�eg elementa, ali nije potrebno posebno tijelo pre�ista�a;

2. pre�ista� je ugra�en na priklju�nu

1 - ku�ište, 2 – poklopac sa priklju�nim navojem, 3 - zaptivni prsten, 4 - središnji zaptiva�, 5 - uložak pre�ista�a, 6 - zaptivni prsten, 7 - oslona�ka cijev, 8 - opruga, 9 - prostor za skupljanje vode, 10 - vijak za ispuštanje vode Sl. 8.6 Pre�ista� dizel goriva sa odvaja�em

vode


cijev spremnika za gorivo; 3. pre�ista� je smješten ispred pumpe za gorivo, što je naj�eš�e slu�aj kod

instalacija na dizel-motoru; sklop se sastoji od dvaju pre�ista�a–grubog i finog i prelivnog ventila;

4. pre�ista� se nalazi ispred karburatora, odnosno ispred glavnog siska. Kod stabilnih motora, koji su stalno u pogonu upotrebljavaju se specijalni pre�ista�i – dvojnici, koji omogu�avaju da se jedan pre�ista� isklju�i iz pogona, kada se zamjenjuje filtriraju�i element. c) Pre�ista�i za zrak Motori sa unutarnjim izgaranjem u toku svoga rada usisavaju znatnu koli�inu zraka iz okolne atmosfere u kojoj lebde ve�e koli�ine sitnih �estica prašine. Koli�ina prašine u zraku zavisi od uslova u kojima radi motor. Tako npr. sadržaj prašine u zraku pri kretanju vozila u gradu, odnosno pri kretanju po putevima prvog reda, može se kretati u granicama 0,00025 do 0,001 g/m3, a pri kretanju po nenabijenom (seoskom) putu koncentracije su u granicama 0,01 do 0,02 g/m3. Zbog velike razlike u gustini izme�u �vrstih �estica i zraka, za njihovo izdvajanje iz zraka mogu se koristiti i drugi fizi�ki efekti, koji se nisu mogli upotrijebiti za izdvajanje �vrstih �estica iz te�nosti. Zna�i, osim fizi�kog zadržavanja �estica na prolazu kroz uske kanale, �estice se mogu izdvajati iz zraka i inercionim i gravitacionim efektom. Tako se javljaju inercioni ciklonski pre�ista�i, kod kojih se �vrste �estice izdvajaju djelovanjem centrifugalne sile, ili �isti inercioni pre�ista�i, kada se �estice izdvajaju djelovanjem sile inercije pri naglom skretanju, odnosno promjeni smjera strujanja zraka. Za fizi�ko zadržavanje �estica koristi se filc, tekstil, papir i drugi materijal. Ovi umeci mogu biti suhi ili mokri. Kod posljednjih je efekat i kvalitet (izdvajaju se i manje dimenzije �estica) izdvajanja poboljšan. Na osnovu naprijed re�enog, pre�ista�i zraka se prema na�inu izdvajanja �estica mogu podijeliti na slijede�e tipove:

- pre�ista�i sa suhim filtriraju�im umetkom, - pre�ista�i sa mokrim filtriraju�im umetkom, - inercioni i ciklonski pre�ista�i, - pre�ista�i sa uljnim kupatilom i - pre�ista�i koji predstavljaju kombinaciju dvaju naprijed navedenih tipova

(npr. inercioni sa filtriraju�im elementom). Kao primjer na slici 8.7 prikazan je pre�ista� sa suhim filtriraju�im elementom ugra�enim u metalno ku�ište. Element se povremeno mijenja. Radi pove�anja površine, element se izra�uje u vidu “harmonike” od tankog filca, tekstila, sinteti�kog materijala i impregniranog papira. Posljednji se u novije vrijeme sve


više i �eš�e koriste, pogotovo za ugradnju na pre�ista�u motora za putni�ka vozila. U tom kontekstu treba napomenuti, da je usisavanje zraka pra�eno bukom. Pre�ista�i motora na cestovnim vozilima se zbog toga snabdijevaju sa prigušiva�ima buke, koji se sa pre�ista�ima zraka spajaju u jednu cjelinu. Pri prigušivanju buke naro�itu ulogu igra materijal elementa. Filcani ulošci su pogotovo dobri prigušiva�i buke visokih frekvenci, a buka niskih frekvenci prigušuje se u jednoj ili više komora u tijelu pre�ista�a.

Ciklonski i inercioni pre�ista�i se

Sl. 8.7 Pre�ista� za zrak sa suhim umetkom

od impregniranog papira i metalnim ku�ištem. Strelica pokazuje put

kretanja zraka

upotrebljavaju na dizel motorima za kamione i na traktorima, kada se o�ekuje da �e motor raditi u atmosferi sa dosta visokom koncentracijom prašine u zraku. Po svom obliku inercioni pre�ista�i su cilindri�ni, relativno visoki i zbog toga zahtijevaju dosta mjesta za smještaj na motoru, što se može smatrti kao negativna osobina ovih pre�ista�a. Kod pre�ista�a sa uljnim kupatilom (slika 8.8) zrak koji ulazi u pre�ista� struji iznad ulja, odnosi sobom sitne kapljice ulja koje kvase i ispiraju filtriraju�i umetak.

neoč

išen

i zra

kć

uka

rbur

ator

gasovi iz motorskekućice

7 8

654

5A A

12

1413 12

11

1

12 11

10B210

9

a) b) a - kada za ulje starije izvedbe, b - kada za ulje novije izvedbe, A i B su uski prolazi1 - kada za ulje, 2 - filtriraju�i element, 3 - prelazni dio, 4, 5, 6 - zaptivke, 7, 8 - navrtka i stezni zavrtanj, 9 - dovodna cijev instalacije za ventilaciju motorske ku�ice, 10 - vode�i prsten, 11, 12 - komore kade za ulje, 13 - cijev, 14 - prirubnica za montažu na motor

Sl. 8.8 Pre�ista� zraka sa uljnim kupatilom


Ve�e �estice ispadaju iz struje zraka prilikom njegovog skretanja iznad ulja. Kod pravilnog održavanja dovoljno je ako se samo povremeno mijenja ulje u pre�ista�u. Pri tome treba strogo paziti da se ulje sipa samo do odre�enog nivoa, kako ga zrak ne bi odnosio u motor.

200

201

9. URE�AJI ZA STARTOVANJE MOTORA 9.1 Osnovni zadaci i na�in startovanja motora Ure�aj za startovanje motora ima zadatak da pokrene motor i da ga ubrza do onog broja obrtaja pri kome sigurno dolazi do zapaljenja smješe i stabilnog izgaranja u toku sukcesivnih ciklusa. Na taj na�in su obezbje�eni uslovi da se motor ubrzava sopstvenom energijom, pri �emu sada nastupa trenutak kada se starter (pokreta� motora) treba iskop�ati. Motor se može pustiti u rad na nekoliko na�ina: 1) ru�no, pomo�u ru�ice koja se neposredno spaja sa radilicom motora; ovakav

na�in startovanja motora može se primijeniti na motorima malih i srednjih snaga (danas se prakti�no vrlo malo koristi);

2) elektri�nim pokreta�em, koji se snabdijeva energijom od akumulatorske baterije ili od spoljnjeg elektri�nog agregata;

3) hidropokreta�em, koji se snabdijeva energijom od posebne hidrauli�ne instalacije (obi�no se koristi za startovanje motora u jamskim uslovima);

4) pomo�nim motorom sa unutarnjim izgaranjem i 5) pomo�u komprimiranog zraka

a) pneumatskomehani�kim pokreta�em; potencijalna energija sabijenog zraka se posredstvom klipa i dvohodog puža prenosi na radilicu; opruga vra�a klip u po�etni položaj pri smanjenom pritisku zraka; ovaj na�in se može primijeniti na motorima �ija snaga ne prelazi 150 kW;

b) na motorima ve�ih snaga, pogotovo na velikim stabilnim i brodskim motorima, klipovi se pokre�u direktnim djelovanjem sabijenog zraka na �elo klipa.

Kod motora sui koji se koriste za pogon cestovnih vozila naj�eš�e se koristi sistem startovanja sa elektropokreta�em. Pokreta� prilikom pokretanja motora treba savladati, pored otpora koji se javlja prilikom kompresije i otpore trenja koji se sastoji od:

a) otpora trenja motornog mehanizma i trenja u ležajevima klipnja�e i radilice, b) otpora razvodnog mehanizma i svih ostalih pomo�nih ure�aja koji

dobivaju pogon od radilice i c) inercionog otpora masa koje vrše translatorno i obrtno kretanje.

9. Ure�aji za startovanje motora 202

Broj obrtaja, koji treba obezbjediti pokreta� da bi se izvršilo sigurno paljenje motora zavisi od niza faktora: na�ina paljenja smješe (oto, dizel), konstrukcije kompresionog prostora i glave cilindra, pre�nika cilindra itd. Kod karburatorskih motora brzina okretanja mora kod startovanja obezbjediti potreban potpritisak u difuzoru karburatora. Obi�no je za pravilan rad karburatora potreban broj obrtaja motora 30 ÷ 50 min-1. Kod dizel motora, broj obrtaja motora prilikom startovanja treba obezbjediti takvo sabijanje, koje daje dovoljno visoku temperaturu da se ostvari samopaljenje smješe u uslovima hladnog motora, kada je vrlo intenzivan prenos toplote na hladne zidove. Kod dizel motora sa direktnim ubrizgavanjem taj broj obrtaja je 80 ÷ 120 min-1, a kod komornih dizel motora 120 ÷ 200 min-1. Na osnovu gornjeg izlaganja elektropokreta� treba ispuniti slijede�e zahtjeve: 1) visoki obrtni moment kod male brzine okretanja rotora, koja ne smije biti

manja od one da bi se ostvarilo startovanje motora; 2) pokreta� mora posjedovati minimalni otpor elektri�nog kola i imati male

gabaritne dimenzije i masu i 3) pokreta� treba obezbjediti siguran pogon koljenastog vratila koji se mora

isklju�iti �im se motor startuje i po�ne samostalno raditi. Potrebni obrtni moment motora teško je odrediti analiti�ki pa postoji niz empirijskih formula koje se koriste za odre�ivanje potrebnog obrtnog momenta motora. Danas postoji relativno veliki broj teoretskih i eksperimentalnih podataka o mehani�kim otporima motora i njihove zavisnosti od raznih faktora. Oni se odnose na stacionarne režime rada motora. O mehani�kim otporima pri nestacionarnom režimu u toku startovanja motora postoji relativno malo podataka, a zavisnosti od pojedinih utjecajnih faktora date su naj�eš�e u vidu empirijskih izraza. Faktori, koji utje�u na otpore pri pokretanju motora, mogu se svrstati u slijede�e osnovne grupe:

1) vrsta i tip motora, 2) konstrukcija i dimenzije motora, 3) fizi�ke osobine ulja za podmazivanje, 4) okolna temperatura, 5) stanje motora i vremenski razmak izme�u pojedinih startovanja motora u rad i 6) potrebna obrtna brzina motora prilikom startovanja.

S obzirom na to da se kod cestovnih vozila koriste prakti�no samo elektropokreta�i u nastavku �e o njima biti najviše govora. 9.2 Elektropokreta� Elektropokreta� sastoji se iz dvije glavne grupe

- pogonskog motora i - mehanizma za kva�enje.

9.2 Elektropokreta� 203

Pokreta� sam za sebe predstavlja elektromotor istosmjerne struje sa serijskom pobudom. Djelomi�ni presjek elektropokreta�a sa svim elementima dat je na slici 9.1.

1 - osovina rotora, 2 - grani�ni prsten, 3 - mali zup�anik, 4 - spojka, 5 - uklju�na opruga, 6 - uklju�na poluga, 7 - uklju�ni relej, 8 - zadržni kalem, 9 - otklonski kalem, 10 - povratna opruga, 11, 12 - kontaktni elementi, 13 - elektri�ni spoj, 14 - komutator (�etkice), 15 - kolektor, 16 - drža� �etkice, 17 - rotor, 18 - magneti, 19 - ku�ište, 20 - planetarni prenosnik

Sl. 9.1 Presjek elektropokreta�a (tip R70, Bosch) Prema konstrukciji elektri�nog dijela, pokreta�i su me�usobno dosta sli�ni, ali se me�usobno znatno razlikuju po mehanizmu za kva�enje. Ovaj mehanizam treba izvršiti spajanje vratila pokreta�a sa zamajcem motora za vrijeme zapuštanja i razdvajanje kada motor po�inje samostalno raditi. Razdvajanje se mora obaviti automatski, kako bi se isklju�ila mogu�nost raspadanja pokreta�a. Naime, kada motor se po�inje ubrzavati, po�etni broj obrtaja (50 o/min odnosno 120 o/min) vrlo brzo poraste do nekoliko stotina (min-1), i u tom slu�aju motor pogoni pokreta� koji, zbog velikog prenosnog odnosa, može posti�i nekoliko hiljada obrtaja u minuti (i preko 10.000 min-1), npr. ako je prenosni odnos zup�anika na zamajcu i zup�anika na pokreta�u i=20, a broj obrtaja motora n=600 min-1, broj obrtaja pokreta�a dostiže vrijednost

1po min000.1220600inn ��/��


Osim toga mehanizam za kva�enje mora biti takve konstrukcije da se pogon predaje samo u jednom smjeru, od pokreta�a ka motoru. Prema na�inu kako se zup�anik na pokreta�u dovodi u zahvat sa zup�anikom na zamajcu pokreta�i se dijele na: a) inercione pokreta�e, b) pokreta�e sa neposrednim ili elektromagnetnim pomjeranjem zup�anika sa

spojnicom slobodnog hoda ili lamelnom spojnicom, c) pokreta�e sa neposrednim ili elektromagnetnim pomjeranjem rotora zajedno sa

zup�anikom i d) kombinirane. Inercioni pogonski mehanizam (Bendiks) uklju�uje zup�anik pokreta�a automatski i shematski je prikazan na slici 9.2.

6 5

7 4

9 8

321

1 - zamajac sa zup�astim vijencem, 2 - zup�anik, 3 - opruga, 4 - ogrlica, 5 - �ahura sa trapeznim navojem, 6 - grani�nik, 7 - vratilo, 8 - zavrtanj za vezu ogrlica-opruga, 9 - zavrtanj

Sl. 9.2 Inercioni pokreta� Bendix Na kraju vratila se pomo�u ogrlice (4) koja je vezana segmentnim klinom za vratilo, u�vrš�uje opruga (3) preko zavrtnja (8). Opruga predstavlja elasti�nu vezu sa �ahurom (5) preko zavrtnja (9), koja slobodno sjedi na vratilu. Na spoljnu površinu urezan je trapezni navoj velikog koraka, a na kraju �ahure je grani�nik (6). Po �ahuri se može kretati zup�anik (2), koji ima sa jedne strane oboda dodatnu masu kako bi se moment inercije pove�ao, odnosno stvorila inerciona sila koja pomjera zup�anik (2) u pravcu ose obrtanja. U trenutku uklju�enja elektri�ne struje, rotor sa vratilom (7) se okrene a kretanje se preko opruge predaje slobodnoj �ahuri (5). Uslijed inercije zup�anik se sporije okre�e, zbog �ega dolazi do njegovog aksijalnog pomjeranja po navoju �ahure i ukop�avanja sa zup�anikom na zamajcu (1). Udar se ublažuje oprugom. Poslije prihvatanja motora, obodna brzina zamajca postane ve�a od obrtne brzine zup�anika pokreta�a i on, zbog okretanja u suprotnom smjeru, automatski izlazi iz zahvata. Za inercione pokreta�e karakteristi�no je da se prvo uklju�i struja i okrene rotor, a


zatim slijedi dovo�enje zup�anika u zahvat. Ovaj proces izvrši se sa znatnim udarom, što se smatra ozbiljnim nedostatkom, jer izaziva ošte�enja zup�anika. Slijede�i nedostatak je brzi prekid zahvata i vra�anje zup�anika u po�etni položaj, što kod teških uslova zapuštanja (zimi) prouzrokuje to da je pogonska veza prekinuta kada još svi cilindri motora nisu po�eli samostalno raditi, te je zbog toga �esto potrebno da se pokretanje izvrši nekoliko puta. Kod konstrukcije mehanizma za kva�enje, navedene pod b), zup�anik se dovodi u zahvat sa zup�anikom na zamajcu motora sa neposrednim pomjeranjem, mehani�kim ili elektromagnetnim putem. Primjer konstrukcije takvog mehanizma sa mehani�kim uklju�ivanjem, prikazan je na slici 9.3.

1 - zup�asti vijenac zamajca, 2 - mali zup�anik, 3 - �ahura (kliza�), 4 - opruga, 5 - uklju�na poluga, 6 - magnetni prekida� (uklju�ni relej), 7 - prekida� strujnog kola, 8 - rotor, 9 - baterija (akumulator), 10 - ožlijebljena osovina

Sl. 9.3 Elektropokreta� sa magnetnim pomjeranjem malog zup�anika Uklju�enjem kontaktnog klju�a (7), uklju�ni relej (6) pomjera uklju�nu polugu (5) i potiskuje preko kliza�a (3) mali zup�anik (2). �ahura (3) se kre�e po ožlijebljenom vratilu (10) pomjeraju�i zup�anik (2) koji, ako u�e u zahvat sa zup�astim vijencem (1), ide do kraja, poslije �ega se zatvara uklju�ni relej i struja aktivira rotor (8) elektropokreta�a. Time se uspostavlja proces startovanje motora sui. Ukoliko mali zup�anik (2) zubom naleti na zub zup�astog vijenca, ne može naprijed. Tada uklju�na poluga (5) stisne oprugu (4) dok relej ne uklju�i glavnu struju. Kada se elektropokreta� po�ne okretati, napregnuta opruga (4) potisne mali zup�anik (2), preko �ahure (3) naprijed, �ime se zubac zup�anika (2) na�e u utoru zup�astog vijenca (1). Time se zup�anici (1) i (2) užlijebe i dolazi do procesa startovanja motora sui.


U oba slu�aja zup�anik (2) na kraju pomaka je djelomi�no uzubljen zup�astim vijencem (1). Kada se elektropokreta� obrne, žlijeb na osovini (10) omogu�ava dodatno pomjeranje zup�anika (2) koji ulazi u potpuni zahvat sa zup�astim vijencem. Kada se motor sui aktivira, okre�e se brže od elektri�nog pokreta�a. Motor bi se tada okretao prebrzo i oštetio bi elektropokreta�. Da se to ne bi desilo �ahura (3) predstavlja spojnicu sa valjcima i slobodnim hodom, koja se iskop�ava iz spoja sa zup�anikom (2), nakon toga povratna opruga (4) vra�a polugu (5) isklju�uje prekida� (6) i mali zup�anik (2) dolazi u stanje mirovanja isklju�en iz sprege sa zup�astim vijencem (1). Za aktiviranje magnetnog prekida�a (6) potrebna je slaba struja koja se koristi na vozilu. Principijelna shema elektropokreta�a pomenutog pod c) data je na slici 9.4.

7

2 0

2 0

+

- 4 35

36

1

1 - rotor, 2 - magnetni polovi, 3 - ležajevi rotora, 4 - kolektor, 5 - opruga, 6 - pogonski zup�anik, 7 -zup�asti vijenac sa zamajcem, 0-0 - osa magnetnih polova

Sl. 9.4 Shema elektropokreta�a sa aksijalno pomjerljivim rotorom Ostale konstruktivne izvedbe mehanizama za kva�enje bazirane su na sli�nim principima. Uvijek se teži, da se prvo do�e do zahvata zup�anika i tek kasnije se zatvara strujni krug, kako bi se sprije�ilo ošte�enje mehanizma i obezbijedilo sigurno pokretanje motora. 9.3 Startovanje motora sa sabijenim zrakom Ovakve instalacije za startovanje motora primjenjuju se skoro isklju�ivo kod lokomotivskih, tenkovskih, brodskih, velikih stacionarnih i zrakoplovnih elisnih motora. Osnovna prednost ove instalacije jeste mogu�nost postizanja velikog momenta za pokretanje motora. Nedostaci su velika težina, neophodnost ugradnje kompresora i brzo pove�anje pritiska u cilindru kod istovremenog punjenja cilindra sa sabijenim zrakom i gorivom. Isto tako, sabijeni zrak jako hladi dijelove motora i


može izazvati pojavu prskotina na klipu i glavi motora, pogotovo ako se �esto vrši pokretanje zagrijanog motora. Da bi se moglo vršiti pokretanje motora (brodskih i zrakoplovnih), kod kojih je radilica neposredno spojena sa vratilom elise, potrebno je da trajanje otvaranja ventila za zrak u toku takta širenja bude duže od ugla preklapanja radnih taktova cilindara koji se pale jedan za drugim. Ovo je odre�eno minimalnim brojem cilindara, kod koga je mogu�e pokretanje motora iz bilo kog položaja radilice. Maksimalno trajanje otvaranja ventila za zrak u toku takta širenja, ograni�eno je trenutkom otvaranja usisnog ventila ili kanala, i ono kod �etvorotaktnih motora iznosi oko 140°, dvotaktnih 120° i motora sa prehranjivanjem 90°. Prakti�no ugao otvaranja ventila za sabijeni zrak ima slijede�e vrijednosti

- broj cilindra 6 8 - ugao otovorenosti za dvotaktne motore (°KV) 70 ÷ 100 60 ÷ 80 i - ugao otovorenosti za �etvorotaktne motore(°KV) 125 ÷130 110 ÷ 120

Kod “V” motora ovi ventili obi�no se postavljaju samo na jedna blok. Kod stacionarnih motora vrlo �esto se ventili za zrak ne postavljaju na sve cilindre, u težnji da se konstrukcija instalacije pojednostavi i smanji potrošnja zraka. Kod takvih motora neophodno je da se klip cilindra koji ima ventil za zrak nalazi u položaju koji odgovara uglu okretanja radilice 20 ÷ 30° poslije SMT kod takta širenja.

208

209

10. SISTEMI ZA PALJENJE SMJEŠE KOD MOTORA 10.1 Uvod Instalacija za prinudno paljenje smješe ima na oto motorima slijede�e osnovne zadatke

1. da na svim režimima rada motora i predvi�enim temperaturama okolne atmosfere, obezbijedi sigurno zapaljenje smješe goriva i zraka u toku svakog radnog ciklusa;

2. smješa se treba zapaliti na odre�enom mjestu u radnom prostoru motora i u ta�no definiranom trenutku u toku takta sabijanja, tj. kod odre�enog položaja klipa u odnosu na SMT;

3. kod višecilindri�nih motora, zapaljenje se mora izvršiti po cilindrima prema odre�enom redoslijedu i pri jednakim uslovima;

4. instalacija svojim radom ne smije ometati rad drugih elektri�nih ure�aja na motoru i u njegovoj bližoj okolini.

Pod zapaljenjem smješe goriva i oksidanta podrazumijeva se iniciranje hemijske reakcije, koja treba da se u toku vrlo kratkog vremena ubrza do tog stepena, da se formira vidljivi plamen, koji se prostire kroz prostor. Mehanizam zapaljenja obuhvata jonizaciju i termi�ku disocijaciju molekula, pri �emu nastaju aktivne �estice (radikali), koje pobu�uju lan�ane hemijske reakcije i osloba�anje toplote potrebne za ubrzavanje predplamenih reakcija. Procesi zapaljenja mogu na�elno se ostvariti, dovo�enjem smješe u dodir sa vru�om površinom, plamenom ili vru�im gasom, udarnim (detonacionim) talasima, kapacitivnom i induktivnom varnicom. Elektri�na varnica dovoljnog napona i energije danas se naj�eš�e koristi za paljenje smješe u motorima sa unutarnjim izgaranjem. Pri stvaranju varnice u vidu užarenog elektri�nog luka, dolazi do jonizacije i termi�ke disocijacije molekula gasa u neposrednoj okolini elektroda svje�ice, jer u toj zoni temperatura vrlo brzo naraste do visokih vrijednosti. Pri razmatranju kompleksne problematike zapaljenja smješe, konstrukcije i rada cjelokupne instalacije i njenih elemenata, od posebnog interesa su sljede�a pitanja:

a) uslovi zapaljenja: izbor svje�ice odgovaraju�e konstrukcije i tehni�kih osobina s obzirom na minimalno potrebnu energiju elektri�nog luka, njen položaj i smještaj da bi se obezbijedilo sigurno zapaljenje pri raznim aerodinami�kim i termi�kim stanjima radne materije u cilindru, stepenu

10. Sistemi za paljenje smješe kod motora 210

sabijanja, sastavu smješe, osobinama goriva i sl. b) razmještaj i broj svje�ica obzirom na zapaljenje, prostiranje plamena i

normalno izgaranje, cikli�nu varijaciju zapaljenja i izgaranja (stabilnost izgaranja i zapaljenja).

c) izbor odgovaraju�eg ugla zapaljenja (ugla pretpaljenja) i njegova regulacija obzirom na režim rada motora (obrtna brzina i optere�enje), ali i s obzirom na druge aspekte, kao: ostvarenje maksimalno mogu�eg rada, minimalne potrošnje goriva, minimalne emisije toksi�nih komponenti CO + NO, CxHy, buke i sl.

d) sigurnost rada, trajnost i pristupa�nost instalacije na motoru. Izbor odgovaraju�eg izvora elektri�ne energije s obzirom na primjenu motora, njegovu težinu ili druge specifi�ne zahtjeve.

Da bi se ovi problemi mogli uspješno rješavati, poboljšavati postoje�e i razvijati nove instalacije za paljenje smješe, potrebno je prou�iti uslove zapaljenja, konstrukciju i rad instalacije a pogotovo nekih njenih osnovnih elemenata. 10.2 Uslovi zapaljenja gorivne smješe u motoru i parametri instalacije

za paljenje Da bi došlo do zapaljenja smješe gorivo-zrak moraju biti ostvareni uslovi koji slijede iz termi�ke i kinetske teorije zapaljenja smješe goriva i oksidanta, tj.

- sastav smješe mora biti u granicama zapaljivosti, - temperatura smješe mora biti ve�a od temperature zapaljenja, - izme�u prenosa toplote iz jezgra plamena (lokalne zone izme�u elektroda

svje�ice) i toplote koja se osloba�a u toku pretplamenih reakcija, mora postojati odnos koji osigurava ubrzavanje hemijske reakcije,

- termi�kom disocijacijom i jonizacijom, djelovanjem elektri�nog luka svje�ice, mora do�i do cijepanja ugljikovodoni�nih molekula i stvaranja radikala koji iniciraju hemijske reakcije zapaljenja i

- rastojanje elektroda svje�ice mora biti takvo da ne do�e do gašenja plamena. Definiranje tehni�kih podataka instalacije za paljenje zavisi od zahtijevanih parametara elektri�nog luka, koji obezbje�uju sigurno paljenje smješe na svim radnim režimima motora, stanju radne materije u cilindru motora i atmosferskim uslovima. Parametri koji definiraju tehni�ke osobine instalacije za paljenje su:

- vrijeme trajanja elektri�ne varnice, - potrebna energija elektri�nog luka, - probojni napon i dozvoljeno vrijeme zakašnjenja pražnjenja, - elektri�na zaštita s obzirom na sekundarne pojave i - sigurnost u radu i trajnost.

10.3 Podjela instalacija za paljenje 211

10.3 Podjela instalacija za paljenje Danas je u upotrebi ve�i broj razli�itih sistema za paljenje, koji se, iako obavljaju iste funkcije, me�usobno razlikuju po konstruktivnim karakteristikama. Prema izvoru elektri�ne energije koja se koristi za stvaranje varnice na svje�ici, razlikuju se dvije vrste instalacija

- baterijsko paljenje, kod koga je izvor energije koja se transformira u varnicu akumulator (baterija) i

- magnetno paljenje, gdje se energija indukuje u „magnetu“. Ovi sistemi ne zahtijevaju nikakav dodatni izvor energije. Koriste se tamo gdje je teško postaviti akumulator (bateriju). To su: motocikli, mali motori za �amce, motori manjih radnih mašina itd.

Baterijski sistemi paljenja, tzv. konvencionalni sistemi, mogu se podijeliti prema na�inu akumuliranja energije, koja se u trenutku paljenja osloba�a u vidu elektri�nog pražnjenja. Tu se ubrajaju

- induktivni sistemi, kod kojih se energija prethodno akumulira posredstvom namotaja indukcionog kalema (bobine) i

- kapacitivni sistemi, kod kojih se potrebna energija za formiranje varnice akumulira u elektri�nom polju kondenzatora.

Pored ovih podjela, instalcije za paljenje se mogu podijeliti na:

- sisteme sa mehani�kim prekida�em (platinska dugmad) kod kojih se impuls za paljenje izaziva mehani�kim putem, razdvajanjem kontakta prekida�a i

- beskontaktne instalacije (sistem bez mehani�kog prekida�a), kod kojih se impuls za paljenje formira elektronskim putem.

Pored ovih podjela, sistemi paljenja se dijele i prema na�inu regulacije ugla pretpaljenja, i to na

- sisteme sa mehani�kom regulacijom (centrifugalni regulator, vakumski regulator) i

- sisteme sa elektronskom regulacijom. U nastavku �e biti dati samo neki primjeri instalacija za paljenje smješe gorivo-zrak kod oto motora. 10.4 Instalacija za baterijsko induktivno paljenje sa mehani�kim

prekida�em Principijelna instalacija za baterijsko induktivno paljenje, prikazana je na slici 10.1. Izvor elektri�ne energije je akumulator, odnosno u radu motora to je elektri�ni generator (alternator).


Na automobilu u elektri�nu instalaciju ulaze i drugi agregati, kao elektrogenerator, pokreta� za startovanje motora, osvjetljenje i signalizacija. Principijelna shema spajanja ovih agregata na vozilu prikazana je na slici 10.2. Elektrogenerator se radi kao alternator koji proizvodi naizmjeni�nu struju ili dinamo koji proizvodi jednosmjernu struju, �ime se puni baterija (akumulator). Karakteristike alternatora su mnogo povoljnije za vozila, pa se zbog toga ovi ure�aji masovno koriste kod vozila.

9

7

3

6

+

-

10

81

2 4

5

R1 R2

1 - disk sa bregovima, 2 - sinhroni prekida� (platinska dugmad), 3 - autotransformator (bobina), 4 - razvodnik, 5 - svje�ice, 6 - akumulator (baterija) sa 6, 12 ili 24 V, 7 - prekida�, 8 - kondenzator, 9 - provodnik, 10 - provodnik - masa

Sl. 10.1 Principijelna shema instalacije baterijskog induktivnog paljenja sa mehani�kim prekida�em

5

6

4

3

7

8

910111

2

1 – elektrogenerator, 2 - sinhroni prekida�, 3 - transformator, 4 - razvodnik, 5 - svje�ice, 6 - prekida�, 7 - kontrolne sijalice, 8 - akumulator, 9 - pokreta� (starter), 10 - magnet za pokretanje zup�anika pri startovanju, 11 - relejni prekida� za uklju�enje ili isklju�enje akumulatora

Sl. 10.2 Shema spajanja elemenata elektri�ne instalacije na vozilu

10.4 Instalacija za baterijsko induktivno paljenje sa mehani�kim prekida�em 213

Funkcije pojedinih elemenata instalacije i rad cjelokupne instalacije za paljenje je niže ukratko objašnjen, oslanjaju�i se na elementarnu shemu instalacije na slici 10.1. Pri zatvaranju kontakata sinhronog prekida�a (2) od akumulatora (6) potje�e struja kroz primarnu zavojnicu (3) autotransformatora gdje se napon transformira npr. od 12 V na 10÷20KV. Energija magnetnog polja koristi se za formiranje elektri�ne varnice. Ova energija dostiže svoju maksimalnu vrijednost kada je na raspolaganju dovoljno vremena da ja�ina struje dostiže kona�nu vrijednost. Kod ve�ih brojeva obrtaja, do prekidanja struje dolazi još u vremenu njenog porasta, i energija magnetnog polja se time srazmjerno smanjuje. Iz tog razloga se kod baterijskog paljenja, pri pove�anju broja obrtaja smanjuje energija i napon varnice. Analiza rada

svje�ice na motoru pokazuje da se pove�anjem brojeva obrtaja (pove�ava se pritisak i temperatura u trenutku zapaljenja), smanjuje potrebni probojni napon na elektrodama svje�ice, tako da ta pojava bitno ne utje�e na zapaljenje smješe. Izgled diska sa bregovima sa sinhronim prekida�iem prikazan je na slici 10.3, gdje su ozna�eni svi važni elementi. Na osovini diska sa bregovima (6) nalazi se ure�aj za regulaciju ugla pretpaljenja. Svakako najosjetljiviji dio na sinhronom prekida�u (slika (10.3) su platinska dugmad (8) koja se zbog visokog napona deformiraju i vremenom im slabi kontakt, pa i sam proces paljenja. Zbog toga se kod novih konstrukcija više ne koriste ovakvi prekida�i nego se koriste sistemi elektronskog regulranja procesa paljenja.

1

2

3

4

576

8

1 - dovod primarne sturje, 2 - opruga, 3 - �eki�, 4 - pokretna plo�a, 5 - nose�a plo�a, 6 - disk sa bregovima, 7 - nakovanj, 8 - dugmad Sl. 10.3 Osnovni dijelovi sinhronog prekida�a - shematski prikaz

10.5 Instalacija za magnetno induktivno paljenje sa mehani�kim

prekida�em Osnovna shema instalacije magnetnog paljenja prikazana je na slici 10.4. Dvopolni magnetni rotor okre�e se u transformatoru sa dva pola, na koga je sa gornje strane namotan primarni kalem (1) i sekundarni kalem (2). Po�etak primarnog kalema spojen je za transformator, a kraj za sinhroni prekida� (3), koji je izolovan od tijela magneta. Sekundarni kalem (2) je svojim po�etkom vezan za primarni kalem, a kraj se odvodi na razvodnik (4). Promjenjivo magnetno polje u jezgru transformatora stvara se okretljivim permanentnim magnetom. Paralelno sa kontaktima K1 i K2


prekida�a priklju�uje se u primarno strujno kolo kondenzator (5). Visoki sekundarni napon odvodi se preko razvodnika na svje�ice (6). Izvedba induktivnog magnetnog paljenja za jednocilindri�ni motor prikazana je na slici 10.5. Vidi se, da u tom slu�aju razvodnik otpada. Dvopolni rotor magneta je

6

4

2

5

3

1

K1 K2 NS

1 – primarni namotaji, 2 – sekundarni namotaji, 3 – sinhroni prekida�, 4 – razvodnik, 5 – kondenzator, 6 – svje�ice

Sl. 10.4 Shema induktivnog magnetnog paljenja sa mehani�kim prekida�em

123

45 6

789

10

11

uležišten na kugli�nim ležajevima. Lamelirani polovi statora su obi�no uliveni u ku�ište iz lakog metala. Sinhroni prekida� se nalazi na prednjem dijelu i brijeg prekida�a je �vrsto nabijen na vratilo. Za regulranje ugla pretpaljenja služi ru�ica, koja okrene plo�u prekida�a zajedno sa prekida�em oko ose okretanja brijega. Da bi rotor magneta kod ru�nog ili nožnog startovanja imao broj obrtaja koji obezbije�uje dovoljnu ja�inu varnice na svje�ici, magnetu se dodaje specijalan ure�aj za ubrzavanje koji dolazi sa prednje strane magneta i obi�no sa spojnicom magneta �ini jednu cjelinu.

1 - sekundarni namotaji, 2 - primarni namotaji, 3 -jezgro transformatora, 4 -polovi transformatora, 5 - polovi rotora, 6 - magnet, 7 - sinhroni prekida�, 8 - brijeg, 9 - kondenzator, 10 - prekida�, 11 - svje�ica Sl. 10.5 Instalacija za induktivno magnetno

paljenje jednocilindri�nog motora

10.6 Shema ostalih karakteristi�nih sistema prinudnog palenja 215

10.6 Shema ostalih karakteristi�nih sistema prinudnog paljenja U nastavku je, samo kao primjer dato još par shema instalacija za prinudno paljenje, razli�itih od prethodnih. a) Sistem polutranzistorskog paljenja sa mehnai�kim prekidae�em Primjer sheme sistema polutranzistorskog paljenja dat je na slici 10.6. Kod ovog sistema paljenja sinhroni prekida� nije više u klasi�nom smislu prekida� nego je samo dava� impulsa za tranzistor (struja upravljanja oko 1A). Jaka primarna struja (oko 8A) vodi se kroz tranzistor u primarni namotaj bobine. Stuja upravljanja tranzistorom pokazana je crtkanim linijama na slici 10.6. Budu�i da je tranzistorski sistem osjetljiv na elektri�no preoptere�enje u njega su ugra�eni otpornici (6).

1

2

3

4

8

7

65

1 - akumulator, 2 - glavni prekida�, 3 - tranzistor, 4 - bobina, 5 - sinhroni prekida�, 6 - otpornik, 7 - razvodnik, 8 - svje�ice

Sl. 10.6 Shema polutranzistorskog paljenja sa mehani�kim prekida�em Ovo je prvi primjer poboljšanog konvencionalnog sistema baterijskog paljenja sa mehani�kim prekida�em. b) Kapacitivni sistem paljenja Osnovna razlika izme�u do sada objašnjenih sistema paljenja induktivnog tipa u odnosu na kapacitivni je u na�inu akumuliranja energije za paljenje. Kod kapacitivnih sistema paljenja se energija, koja se osloba�a u trenutku paljenja, akumulira u elektri�nom polju kondenzatora. Shematski prikaz jedog kapacitivnog sistema paljenja dat je na slici 10.7. Posebno elektronsko kolo (3) za punjenje kondenzatora (4) ima napon punjenja


1

108 9

11

2

3 4

7

65

1 - baterija, 2 - prekida�, 3 - kolo za punjenje kondenzatora, 4 - kondenzator, 5 - tiristor, 6 - transformator (bobina), 7 - prema razvodniku, 8 - mehani�ki prekida�, 9 - otklanjanje utjecaja vibracija, 10 - induktivni generator impulsa, 11 - uobli�enje poja�anja

Sl. 10.7 Shema kapacitivnog sistema paljenja reda veli�ine 400 V. Sam proces punjenja kondenzatora za naredno paljenje traje izuzetno kratko, tako da je sistem sposoban za ekstremno veliki broj varnica u jedinici vremena. U trenutku paljenja kondenzator (4) se prazni kroz primarni indukcioni kalem posredstvom elektronskog prekida�a sposobnog da prenese veliko strujno pražnjenje. U tu svrhu koristi se pluprovodni�ki elemenat poznat kao tiristor. Tiristor ima istu funkciju kao i tranzistor. Zbog postojanja tiristora u sistemu ovakvi sistemi se �esto nazivaju tiristorski sistem paljenja. 10.7 Ostala oprema kod sistema paljenja Od ostale opreme kod sistema paljenja, koja nije ranije objašnjena vrlo važnu ulogu igraju

- ure�aj za regulranje ugla pretpaljenja i - svje�ica.

Osnovna zada�a ure�aja za regulranje ugla pretpaljenja je podešavanje optimalnog ugla pretpaljenja na svim radnim režimima motora. Ure�aj za podešavanje ugla pretpaljenja direktno je vezan za sinhroni prekida�. Uobi�ajene konstrukcije ovog ure�aja su:

- mehani�ki centrifugalni regulator ugla pretpaljenja, - vakumski regulator ugla pretpaljenja i - elektronski regulatori ugla pretpaljenja.

Kod novijih konstrukcija sa tzv. elektronskim paljenjem ugao pretpaljenja se tako�er

10.7 Ostala oprema kod sistema paljenja 217

regulira elektronski, koriste�i kao ulazne podatke osnovne parametre motora (broj obrtaja, temperature, pritiska itd.). Ure�aji za regulaciju ugla pretpaljenja ne�e se posebno ovdje objašnjavati. Ovdje �e se samo ista�i osnovne karakteristike svje�ica, koje su vrlo odgovorni elementi u instalciji za paljenje sa jedne strane, a tako�er imaju ograni�en vijek upotrebe sa druge strane (mijenjaju se nakon odre�enog perioda upotrebe). Zbog toga im je važno poznavati osnovne karakteristike. S obzirom na to da su svje�ice izložene znatnim mehani�kim i termi�kim optere�enjima,

pred njih se postavljaju slijede�i zahtjevi: - moraju biti otporne na velike

oscilacije temperature i pritiske, kao i protiv hemijskog utjecaja gasova i dodataka gorivu i ulju za podmazivanje,

- moraju posjedovati veliku elektri�nu probojnost i izolacionu spsobost kod svih radnih temperatura,

- moraju zaptivati radni prostor motora kod svih pritisaka u cilindru i

- po svojoj konstrukciji, mjestu i na�inu ugradnje trebaju obezbijediti odgovaraju�e odvo�enje toplote sa elektroda, kako temperatura centralne elektrode ne bi bila manja od 500° C, niti viša od 900° C. Date temperaturne granice trebaju obezbijediti izgaranje ostatka ulja koje dospijeva na elektode, ali istovremeno ne dozvoljavaju pojavu samoupaljenja smješe uslijed nekog užarenog mjesta na elektordi.

Konsturktivni izgled svje�ice dat je na slici 10.8 sa dva primjera formiranja zazora elektoda ( a) - �eono formirani zazor, b) - bo�no formirani zazor). Ne ulaze�i u detalje, važno je ista�i da materijal za izradu elektorda mora zadovoljiti slijede�e: dobra elektri�na i toplotna provodljivost te otpornost na hemijsku agresivnost sredine. Danas se

1 - priklju�ak visoko naponskog kabla,2 - priklju�no stablo, 3 - kerami�ki izolator, 4 - tijelo svje�ice, 5 - zaptivni element, 6 - spoljna zaptivka, 7 - centralana elektroda, 8 - jezgro centralne elektrode, 9 - bo�na elektroda. a - �eono formirani zazor, b - bo�no formirani zazor

Sl. 10.8 Konstruktivni izgled svje�ice


centralne elktrode naj�eš�e rade kompozitno sa bakarnim jezgrom i omota�em od legure nikla sa hromom, manganom i silikonom koje imaju visoku hemijsku otpornost. S obziromna na to da se svje�ice grade za motore sa vrlo razli�itim toplotnim optere�enjima, one moraju imati svoje toplotne karakteristike (vrijednost) koje mogu uspostaviti odre�ena stacionarna temperaturna stanja za dato toplotono optere�enje motora. Toplotna karakteristika svje�ice odre�uje se eksperimentalno i pokazuje, ustvari, osjetljivost svje�ice na samopaljenje. Što je ve�a toplotna vrijednost svje�ice, toliko ve�em toplotnom optere�enju može biti izložena svje�ica. Ovo zna�i da se svje�ice sa ve�om toplotnom vrijednoš�u ugra�uju kod motora sa ve�im specifi�nim snagama (ve�a toplotna optere�enja). Istovremeno svje�ice sa ve�om toplotnom vrijednoš�u se slabije �iste, jer se temperatura samo�iš�enja sporije postiže.

219

11. INSTALACIJA ZA PODMAZIVANJE Instalacija za podmazivanje ima slijede�e osnovne zadatke:

1. obezbje�enje hidrodinami�kog podmazivanja taru�ih površina pokretnih motorskih dijelova (ležaj-rukavac, klip-karika-cilindarska košuljica …),

2. odvedenje jedanog dijela toplote sa dijelova motora, 3. potpomaganje kod zaptivanja radnog prostora motora i 4. zaštita motorskih dijelova od korozije.

Dovo�enjem ulja do kliznih površina ležaja i stvaranjem uslova za formiranje hidrodinami�kog sloja ulja kod svih režima i uslova rada motora, spre�ava se zaribavanje dijelova, smanjuju se energetski gubici uslijed trenja i obezbje�uje se pravilna mikrogeometrija dijelova u toku dužeg vremenskog perioda. Pravilnim podmazivanjem znatno se produžava vijek rada motora i njegova sigurnost u radu. Protokom ulja kroz ležajeve, kvašenjem kliznih površina odvodi se ve�im dijelom ona toplota koja se stvara trenjem, ali se uljem mogu hladiti i dijelovi motora koji se prekomjerno zagrijavaju, a ne postoji neka druga mogu�nost njihovog efikasnog hla�enja. Tako se, npr. prskanjem ulja na donje površine klipa može efikasno odvoditi toplota sa �ela klipa i podru�ja kompresionih klipnih prstenova. Postojanjem uljnog filma na košuljici cilindra, isto tako se poboljšava zaptivanje radnog prostora i smanjuje se protjecanje gasova u ku�icu motora. U instalaciju za podmazivanje na motorima sa unutarnjim izgaranjem ubrajaju se svi agregati, instrumenti, cjevovodi, signalizacija i drugi pribori koji obezbje�uju kontinuirano i sigurno dovo�enje dovoljne koli�ine ulja i maziva ka svim onim dijelovima koji su izloženi mehani�kom trenju. U zavisnosti od tipa motora i njegove nominalne snage, uslova rada motora i radne mašine na koju je motor ugra�en, odnosno drugih specijalnih zahtjeva, koriste se razne vrste instalacija za podmazivanje. Primjer jedne instalacije za podmazivanje motora sui dat je na slici 11.1, sa najvažnijim elementima.

11. Instalacija za podmazivanje 220

1 - uljna pumpa sa usisnom korpom, 2 - sigurnosni ventil, 3 - donji dio motorske ku�ice (uljno korito-karter), 4 - hladnjak ulja, 5 - pre�ista� ulja, 6 - grani�nik pritiska ulja, 7 - regulator ventil, 8 - magistrala ulja za hla�enje klipova (po potrebi), 9 – uljna magistrala za hidrauli�ke regulatore na ventilima, 10 - bregasto vratilo, 11 - vakum pumpa (kod dizel motora), 12 - turbokompresor (ako postoji), 13 - bypass ventil ulja, 14 - nepovratni ventil

Sl. 11.1 Shema instalacije za podmazivanje sa najvažnijim elementima Na shemi se nalaze i dijelovi instalacije koji nisu obavezni kod svih motora, kao što su:

- hladnjak ulja; koristi se kod motora sa ve�im specifi�nim snagama motora, odnosno tamo gdje je neophodno sniženje temperature ulja na nivo 80 ÷ 90 °C na ulazu u motor;

- magistrala ulja sa mlaznicama za hla�enje klipova uljem; koristi se tako�er po potrebi, odnosno za ve�a specifi�na optere�enja klipova i

- instalacija za podmazivanje turbokompresora kod natpunjenjih motora.

11.1 Podjela instalacija za podmazivanje 221

11.1 Podjela instalacija za podmazivanje Podjela instalacija za podmazivanje bazira se na na�inu kako se ulje dovodi do glavnih ležajeva radilice i ostalih vitalnih sklopova za podmazivanje. U principu, postoje slijede�e osnovne vrste instalacija.

a) sa dovo�enjem ulja do ležajeva i ostalih radnih površina prskanjem ulja, b) sa prinudnom cirkulacijom ulja, c) sa kombiniranjem na�ina podmazivanja navedenog pod a) i b) i d) podmazivanje dodavanjem ulja gorivu (dvotaktni motori sa ispiranjem

preko motorske ku�ice). Prskanje ulja odvija se pomo�u dijelova krivajnog mehanizma, koji svojim okretanjem zahvata ulje u karteru i tako ga prska prema sklopovima za podmazivanje. Ovaj na�in podmazivanja se vrlo rijetko primjenjuje. Koristi se samo na motorima male litarske snage i radne zapremine, kada jednostavnost konstrukcije i režimi eksploatacije dozvoljavaju primjenu ovakvog na�ina podmazivanja. U instalacijama sa prinudnom cirkulacijom ulja pod pritiskom, ostavruje se kontinualan protok ulja do mjesta gdje je potrebno da se vrši podmazivanje ili odvo�enje toplote. Ovaj vid podmazivanja primjenjuje se na ve�ini motora koji se ugra�uju u cestovna vozila, jer garantuje sigurno podmazivanje kod svih režima rada motora. S obzirom na specifi�ne uslove rada motora ili radnih mašina na koje je motor ugra�en, instalacije sa prinudnom cirkulacijom mogu se podijeliti na

- instalacije sa suhim koritom i - instalacije sa mokrim koritom.

Na nekim tipovima dvotaktnih motora sa ispiranjem preko motorske ku�ice, može se koristiti natklipno podmazivanje. Gorivu se, u tom slu�aju, dodaje ulje u omjeru 1 ÷ 4 % vol., gdje se ova mješavina uvodi prvo, u vidu fino raspršenih kapljica, u motorsku ku�icu, a zatim u radni prostor motora. Ulje se hvata na površine i obezbje�uje podmazivanje. Nedostatak ovog na�ina podmazivanja jeste to što u radni prostor dospijeva relativno znatna koli�ina ulja, koja tamo djelomi�no ili potpuno izgara. Iz ovoga slijedi da je potrošnja ulja dosta velika, a produkti izgaranja stvaraju karakteristi�an neprijatan miris (aldehidi) i zaga�uju okolinu. Kod savremenih brzohodih motora najviše se primjenjuje podmazivanje sa prinudnom cirkulacijom ulja. Dovod ulja do ležaja i njegov protok kroz ležaj se održava automatski, �ime se daje mogu�nost racionalnog i intenzivnog podmazivanja. Osim toga, ovakva instalacija pouzdana je u radu i omogu�ena je sigurna kontrola funkcionalnosti podmazivanja za vrijeme rada motora. U tom cilju postoji vizuelna ili zvu�na signalizacija da se motor, �ije podmazivanje nije obezbije�eno blagovremeno isklju�i iz rada. Razvod ulja, prema raznim mjestima na motoru, po�inje od glavne magistrale. Posebno se dovodi ulje do glavnih ležajeva radilice, odakle se preko kanala u rukavcima i ramenima radilice dovodi prvo do lete�ih ležajeva, a zatim kroz kanal


klipnja�e i do male pesnice, osovinice klipa, klipnih prstenova i košuljice cilindra. U zavisnosti od toga gdje se nalazi spremnik za ulje, razlikuju se instalacije za podmazivanje sa suhim i sa mokrim koritom. Na slici 11.2 shematski je prikazana instalacija sa mokrim koritom.

86

5

12

13

7

4321

11

10 9

za razvodni mehanizam

1 - usisna korpa, 2 - cijev, 3 - pumpa za ulje (usisno-potisna), 4, 6 – sigurnosni bypass ventil, 5 - fini pre�ista� ulja, 7 - hladnjak ulja, 8 - manometar, 9 - glavna magistrala i ogranci, 10 - regulator pritiska u instalaciji, 11 - cijev, 12 - ru�na pumpa (alternativno), 13 - slavina

Sl. 11.2 Shema osnovnih agregata i toka ulja kod instalacije sa mokrim koritom

Kao spremnik ulja služi donji dio motorske ku�ice (karter) u koga se ulje slijeva sa ležajeva ili sa motorske ku�ice. Otuda se ulje isisava preko usisne korpe (grubi pre�ista�) (1), cijevi (2) i pumpe za ulje (3). Ulje se zatim potiskuje kroz pre�ista� za fino �iš�enje (5), hladnjak (7) i dolazi u glavnu magistralu (9). Otuda se ulje razvodi po mjestima za podmazivanje na motoru i otje�e u korito. Pritisak u glavnoj magistrali regulira propusni ventil (10), koji pri pove�anju pritiska propušta višak ulja u korito. Za kontrolu pritiska u instalaciji, postavljen je manometar (8). Na motorima velikih snaga, ulje za podmazivanje se dovodi do ležajeva prije puštanja motora u rad. Ovo je razlog da se u instalaciju sem ve� pomenutih osnovnih elemenata ugra�uje pomo�na magistrala (11), ru�na pumpa (12) i slavina (13) (slika 11.2). Sigurnosni ventili (4) i (6) služe za propuštanje ulja kada se otpori hladnjaka ili pre�ista�a pove�aju iznad odre�ene granice. Ovo je sigurnosna mjera, da motor ne bi ostao bez dovoljne koli�ine ulja. Na zrakoplovnim klipnim motorima, brodskim motorima, kao i na motorima za specijalne gra�evinske mašine, tenkove i sli�no, koristi se instalacija za podmazivanje sa suhim koritom. Shema ove instalacije je prikazana na slici 11.3. Uslijed naginjanja ili kosog položaja radne mašine na koju se motor ugra�uje, postoji mogu�nost da instalacija, neko vrijeme, ostane bez ulja pa bi u instalaciju ušao zrak, što bi dovelo do prekida podmazivanja. Kod jako optere�enih motora do prekida podmazivanja može do�i uslijed pjenušanja ulja, pa se i na tim motorima vrlo �esto primjenjuje instalacija sa suhim koritom.

11.1 Podjela instalacija za podmazivanje 223

4

3

27

8

10 10

9

6

1

5 1 - usisne pumpe za ulje, 2 – hladnjak ulja, 3 - spremnik ulja, 4 - potisna uljna pumpa, 5 – pre�ista� ulja sa prelivnim ventilom, 6 – fini pre�ista� ulja, 7 – glavna magistrala, 8, 9 – manometri za kontrolu pritiska ulja, 10 – mjesto skupljanja ulja

Sl. 11.3 Shema instalacije za podmazivanje sa suhim koritom Prema shemi na slici 11.3 ulje se iz korita pomo�u pumpi za ulje (1) crpi i potiskuje kroz hladnjak (2) u spremnik (3). Da bi se obezbijedilo podmazivanje motora i pri nagnutom položaju, ulje se dovodi iz spremnika (3), a osim toga postoje dva skuplja�a ulja (10), raspore�ena u prednjem i zadnjem dijelu korita motora. Potisna pumpa (4) potiskuje ulje kroz pre�ista� (5) u glavnu magistralu (7). 11.2 Najvažniji sklopovi i elementi instalacije za podmazivanje Instalacija za podmazivanje sastoji se od niza samostalnih agregata, cjevovoda, slavina i ventila. Konstrukcija pumpi za ulje, hladnjaka, pre�ista�a i cjevovoda se zasniva na opštim principima mehanike fluida, mašinskih elemenata, ali i na posebnim zahtjevima s obzirom na motor, tehnologiju izrade, kompaktnost, masu i cijenu. Ovdje se daju samo neke na�elne napomene, pojedina�no o nekim najvažnijim elementima instalacije. Pumpe za ulje U savremenim motorima se kao potisne i usisne pumpe za ulje koriste zup�aste pumpe sa ravnim, kosim i navojnim zubima. One su se pokazale kao vrlo sigurne u radu, mogu obezbjediti traženi pritisak, a po konstrukciji su relativno proste,


kompaktne i jeftine za izradu. Nekoliko pari zup�anika može se montirti u jedno zajedni�ko ku�ište, �ime se dobiju dvo, tro i višestepene pumpe. Pored klasi�nih zup�astih pumpi, dosta se koriste i zup�aste pumpe sa unutarnjim ozubljenjem. Izgled zup�astih pumpi sa vanjskim i unutarnjim ozubljenjem dat je na slici 11.4 i slici 11.5.

1 - tijelo pumpe, 2 - vo�eni zup�anik, 3 - vode�i zup�anik

1 - tijelo pumpe, 2 -vanjski rotor, 3 - unutarnji rotor

Sl. 11.4 Zup�asta pumpa sa vanjskim ozubljenjem

Sl. 11.5 Zup�asta pumpa sa unutarnjim ozubljenjem

U sklop pumpe ulazi prelivni ventil, koji održava traženi pritisak u instalaciji, �ime se osigurava dovoljna koli�ina ulja u instalaciji u slu�aju pove�anja zazora izme�u pokretnih dijelova, uslijed njihovog trošenja. Izgled prelivnog ventila dat je na slici 11.6. Pumpe sa pužnim (zavojnim) zupcima primjenjuju se kod velikih motora srednje i male brzohodosti, gdje je

Sl. 11.6 Prelivni redukcioni ventil

naro�ito važno da se ne javlja kolebanje pritiska u duga�kim cjevovodima. Ove pumpe imaju vrlo �esto samostalan pogon (elektromotorom) i sastoje se od nekoliko pužnih zup�anika. Pumpa za ulje može smjestiti na motoru spolja ili u unutrašnjosti motorske ku�ice. Kod instalacija za podmazivanje sa suhim koritom podesnije je da se pumpa smjesti spolja, jer se lakše može ostvariti dovod ulja do pumpe i odvod ulja u spremnik. Zup�aste pumpe dobivaju pogon od bregastog vratila ili radilice preko zup�anika sa �eonim ravnim ili kosim zubima, pužnog prenosa, pogona sa lancem, a kod “V” motora vrlo �esto se pogon ostvaruje sa koni�nim zup�anicima. Prenosnik sa

11.2 Najvažniji sklopovi i elementi instalacije za podmazivanje 225

koni�nim zup�anicima sa spiralnim zubima, karakteristi�an je za automobilske motore jer od jednog te istog zup�anika dobivaju pogon ure�aj za paljenje i pumpa za ulje. Na motorima velikih snaga srednje i male brzohodosti, pumpe za ulje se ostavljaju zajedno sa pumpama za rashladnu te�nost, obi�no sa strane ku�ice motora, a dobivaju pogon direktno od radilice. Ovakav raspored omogu�ava lak i brz prilaz pumpi. Ulje se skuplja u posebnom spremniku i odvodi se pumpi sa površine, kako bi se sprije�ilo njegovo prljanje. Na usisne korpe stavljaju se pre�ista�i za grubo pre�iš�avanje sa brojem rupica 35 do 110 na cm2. Pre�ista�i Detalji konstrukcije pre�ista�a ulja dati su u poglavlju 12. S obzirom na ugradnju pre�ista�a u instalaciju za podmazivanje, može se izvršiti slijede�a podjela

- pre�ista�i u direktnom toku i - pre�ista�i u sporednom toku ulja.

Kada se pre�ista� za fino pre�iš�avanje direktno ugradi u glavnu magistralu, cjelokupna koli�ina ulja prolazi kroz pre�ista�. Na ulazu u pumpu mrežasti pre�ista� zadržava samo krupne ne�isto�e. Zbog velikih proto�nih koli�ina ulja (oko 200 do 600 l/h), pre�ista� bi u cilju smanjenja prekomjernih strujnih otpora trebao biti velikih dimenzija. Na vozilima, gdje se teži za ugradnjom vrlo kompaktnih pre�ista�a, obi�no se pravi kompromis, pa se na ra�un fino�e pre�iš�avanja smanjuje veli�ina pre�ista�a. Na slici 11.7 prikazan je raspored osnovnih agregata ugradnje pre�ista�a u direktnom toku. Kao što je ve� bilo pomenuto, prelivni (sigurnosni) ventil obezbje�uje da se pri nenormalnom pove�anju otpora pre�ista�a, zbog npr. neblagovremene zamjene uloška pre�ista�a ili nekih drugih razloga, ne bi previše smanjila proto�na koli�ina ulja kroz ležajeve. Kod pre�ista�a ugra�enih u sporednom toku, slici 11.8 za pre�iš�avanje odvaja se svega 8 ÷ 20% od ukupne koli�ine ulja. Pumpa potiskuje nepre�iš�eno ulje u instalaciju za podmazivanje, a prigušnica (3) na ra�vi odvaja koli�inu ulja koje prolazi kroz pre�ista�. Pošto je protok ulja kroz pre�ista� manji, kvalitet pre�iš�avanja može buti bolji.


1 -grubi pre�ista�, 2 - pumpa za ulje, 3 - fini pre�ista�, 4 - manometar, 5 - motor, 6 - sigurnosni ventil.

1 - grubi pre�ista�, 2 - pumpa za ulje, 3 - prigušni ventil, 4 - fini pre�ista�, 5 - manometar, 6 - glavna magistrala, 7 - motor.

Sl. 11.7 Ugradnja pre�ista�a u direktni tok ulja

Sl. 11.8 Ugradnja pre�ista�a u sporedni tok ulja

Hladnjaci Prinudno i dopunsko hla�enje ulja može se ostvariti u hladnjacima ulja. Zbog toga se na savremenim forsiranim motorima snage iznad 150 kW naj�eš�e ugra�uju hladnjaci ulja. Hla�enje ulja može se vršiti te�noš�u ili zrakom. Ako na motoru postoji instalacija za hla�enje sa te�noš�u onda se i hladnjak za ulje uklju�uje u tu instalaciju. U slu�aju da se motor hladi zrakom, onda se na isti na�in hladi i ulje. Uljni hladnjak se, u tom slu�aju, naj�eš�e naziva radijator. Na nekim specijalnim motorima primijenjeno je hla�enje ulja sa gorivom, i u tom slu�aju hladnjak vrši funkciju predgrija�a goriva. Hladnjaci za brzohode motore, pogotovo ako se oni ugra�uju na transportna sredstva (vozila), moraju biti kompaktni, sa velikom rashladnom površinom i velikom efikasnoš�u hla�enja, pa prema tome i male mase. Pri projektovanju kompaktnih pre�ista�a moraju se uzeti u obzir aspekti prelaza toplote, hidrodinamike strujanja i energetski bilans strujnih gubitaka za savla�ivanje trenja pri strujanju fluida kroz izmjenjiva� toplote. Pozicija hladnjaka ulja vidi se na slici 11.2 i slici 11.3. S obzirom na to da na kvalitet ulja za podmazivanje u karteru imaju utjecaja i gasovi produvavanja iz natklipnog prostora, u nastavku �e biti objašnjen na�in ventilacije motorske ku�ice. 11.3 Ventilacija motorske ku�ice Iz prostora natklipnog dijela prodiru u motorsku ku�icu produkti izgaranja, pare goriva i negativno utje�u na ulje u karteru. Produkti u prvom redu prouzrokuju

11.3 Ventilacija motorske ku�ice 227

2

1

3

4

5

hemijsko razlaganje ulja, a pare goriva se u ku�ici motora kondenzuju i razre�uju ulje. Time se znatno pogoršavaju viskozitet i mazaju�e osobine ulja i rok upotrebe ulja se drasti�no skra�uje. Zbog toga je neophodno da se iz motorske ku�ice blagovremeno i kontinualno udaljavaju produkti izgaranja i pare goriva. Ovo se postiže ventilacijom motorske ku�ice. Na slici 11.9 prikazana je shema ventilacije motorske ku�ice. Sa jedne strane se iz atmosfere, preko specijalnog pre�ista�a zraka (2), usisava svjež zrak, a sa druge strane ku�ica motora je spojena sa pre�ista�em za zrak (1). Isisani produkti se prema ovoj shemi ponovo vra�aju u motor. Na izlazu iz ku�ice obi�no se postavlja poseban izdvaja� kapljica i para ulja. Prema najnovijim propisima zabranjuje se izbacivanje produkta izgaranja iz motorske ku�ice u atmosferu, jer oni sadrže toksi�ne komponente.

1 - pre�ista� zraka, 2 - specijalni pre�ista� zraka, 3 - rasplinja� (karburator), 4 - gornja motorska ku�ica, 5 – donja motorska ku�ica Sl. 11.9 Shema sistema ventilacije motorske ku�ice

Naravno da se priklju�enjem sistema za ventilaciju motorske ku�ice na usisnu instalaciju, pove�avaju otpori na usisu što utje�e na stepen punjenja. 11.4 Specifi�nosti podmazivanja motora sa zra�nim hla�enjem Na motorima sa zra�nim hla�enjem temperature glave cilindra su uvijek više od motora hla�enih te�noš�u. Zbog toga je i dio toplote koji se odvodi na ulje za podmazivanje nešto ve�i, a temperature ulja su više. Ako se kao pokazatelj uzme temperatura ulja u koritu (prosje�na izlazna temperatura ulja) onda se i kod upotrebe HD vrste ulja, temperature od oko 110 °C mogu smatrati kao maksimalno dopustive. Da li �e se u tom slu�aju morati vršiti hla�enje ulja, zavisi od ukupnog toplotnog stanja motora. Prelazom na natpunjene motora se skoro uvijek mora uvesti hla�enje ulja bez obzira na to da li se radi o motorima hla�enim te�noš�u ili zrakom. Specifi�ni cirkulacioni protok ulja za zrakom hla�ene motore iznosi u prosjeku 27 ÷ 35 dm3/kWh za motore sa prinudnim paljenjem smješe, i 35 ÷ 50 dm3/kWh za motore sa samopaljenjem smješe.

228

229

12. INSTALACIJA ZA HLA�ENJE U motorima sa unutarnjim izgaranjem se samo dio, u toku izgaranja, oslobo�ene toplote pretvara u mehani�ku energiju. Znatan dio toplote odvodi se od motora, i to:

a) izduvnim gasovima, prilikom pražnjenja cilindra, b) prenosom toplote konvekcijom

- najve�im dijelom na okolni zrak direktno ili indirektno putem rashladnog medija,

- manjim dijelom preko ulja za podmazivanje i c) zra�enjem toplote u okolinu.

Instalacija za hla�enje je sistem me�usobno funkcionalno povezanih agregata, cjevovoda, instrumenata, regulacionih i signalnih elemenata, koji trebaju, konvektnim prenosom toplote na okolni zrak, obezbijediti odgovaraju�i stabilan toplotni režim motora u svim uslovima rada (optere�enje, broj obrtaja, stanje okolne atmosfere). Nepravilan rad instalacije za hla�enje, tj. nedovoljno ili prekomjerno odvo�enje toplote, utje�u na parametre termodinami�kog ciklusa, na stvaranje i zapaljenje smješe goriva i zraka, na brzinu izgaranja, na stepen punjenja, mehani�ki stepen iskorištenja, pa i na emisiju zaga�uju�uh materija u izduvu. Navedeni faktori, u prvom redu, utje�u na ekonomi�nost i snagu motora, na opšte i lokalno-toplotno optere�enje motorskih dijelova na njihovo trošenje i vijek trajanja. Niz ovih faktora može dovesti do trajnog ošte�enja pojedinih vitalnih dijelova motora i potpunog prekida rada. Na osnovu naprijed navedenog mogu ukratko formirati slijede�i osnovni zadaci instalacije za hla�enje:

- da se motorski dijelovi ravnomjerno i intenzivno hlade, u cilju izbjegavanja formiranja lokalnih termi�kih preoptere�enja i održavanja pravilnih zazora izme�u pokretnih dijelova,

- da se temperatura motorskih dijelova održava u granicama koje ne ugrožavaju mehani�ke osobine materijala i

- da se hla�enjem obezbje�uje takva temperatura ulja za podmazivanje, koja �e biti pogodna s obzirom na viskozitet i ostale fizi�ko-hemijske osobine ulja.

U nastavku �e se ukazati na neke specifi�nosti u konstrukciji instalacija za hla�enje motora sa unutarnjim izgaranjem, koje nastaju kao posljedica zahtjeva za velikom efikasnoš�u hla�enja, kompaktnoš�u instalacija, relativno niskom cijenom i sl.

12. Instalacija za hla�enje 230

Izuzev nekih na�elnih napomena ne�e se ulaziti u detalje teorije prenosa toplote, termo i hidrodinami�kog prora�una izmjenjiva�a toplote i drugih elemenata instalacije. 12.1 Podjela instalacija S obzirom na rashladno sredstvo na koje se direktno prenosi toplota sa vru�ih dijelova motora, instalacije za hla�enje se dijele na

a) instalacije za hla�enje te�noš�u, koje imaju danas najširu primjenu kod brzohodih motora za cestovna vozila, za lokomotivske motore srednje brzohodosti, kao i za sporohodne brodske i stabilne motore; kao te�nost za hla�enje naj�eš�e se upotrebljava voda, glikol, antifiriz i druge te�nosti (sa raznim komercijalnim nazivima), koje trebaju imati što višu temperaturu klju�anja i što nižu temperaturu smrzavanja i

b) instalacije sa zra�nim hla�enjem, koje se vrlo �esto koriste na zrakoplovnim motorima, ali i na motorima za automobile, kamione, motor-bicikle, a isto tako i na stabilnim motorima malih snaga.

Prema na�inu upotrebe sredstva za hla�enje, instalacije mogu biti:

- proto�ne, ako se rashladno sredstvo poslije upotrebe odbacuje; ove instalacije se primjenjuju u slu�aju, kada sredstvo za hla�enje stoji na raspolaganju u neograni�enoj koli�ini (kao npr. morska voda za brodske motore, voda za motore na �amcima, zrak kod zra�nog hla�enja, rije�na ili jezerska voda za stabilne motore u termoenergetskim postrojenjima i sl.);

- instalacije sa cirkulacijom, kada stanovita koli�ina sredstva za hla�enje cirkulira u kružnom sistemu. Poslije zagrijavanja u motoru sredstvo za hla�enje se hladi u hladnjaku (sekundarni sistem: voda – zrak, voda – voda) i ponovno se vra�a u motor.

Prema na�inu ostvarenja cirkulacije, instalacije za hla�enje te�noš�u mogu se podijeliti na

- instalacije na principu prirodne konvekcije i - instalacije sa prinudnom cirkulacijom.

Pored ove podjele instalacija za hla�enje te�noš�u, instalacije sa prinudnom cirkulacijom dijele se na

- instalacija otvorenog tipa, gdje u instalaciji vlada atmosferski pritisak i - instalacije zatvorenog tipa, gdje u instalaciji vlada natpritisak regulisan

preko ventila na ekspanzionoj posudi. Na ovaj na�in se ostvaruje ve�a temperatura klju�anja te�nosti za hla�enje.

Najprostiji i najstariji na�in hla�enja te�noš�u je prirodnom konvekcijom tzv.


termosifonsko hla�enje dato na slici 12.1. Za vrijeme rada motora te�nost se zagrijava i kao toplija struji prema gore, ispunjava gornji rezervoar (2)

hladnjaka (4). Uslijed kretanja vozila te�nost se u hladnjaku hladi, pada nadolje ispunjavaju�i prostor (3), �ime se obezbje�uje cirkulacija te�nosti prema slici 12.1. Najve�a brzina strujanja te�nosti, koja se postiže ovim sistemom hla�enja, jeste oko 15 cm/s. Uslijed ovako male brzine strujanja nije mogu�e odvesti ve�e koli�ine toplote, te se ovaj sistem primjenjuje kod motora malih snaga koji su termi�ki malo optere�eni. Na brzohodim motorima, pogotovo za cestovna vozila primjenjuju se instalacije za hla�enje te�noš�u

1 - motor, 2 -gornji rezervoar, 3 - donji rezervoar, 4 - hladnjak, 5 - pravac kretanja Sl. 12.1 Shema termostatskog hla�enja

cirkulacionog tipa, jer se zahtijeva vrlo efikasno hla�enje i velika kompaktnost instalacije. Na slici 12.2 shematski je prikazan tok fluida i na�elni razmještaj elemenata instalacije sa prinudnom cirkulacijom te�noš�u.

1 - motor, 2 - pumpa za te�nost, 3 - izmjenjiva� toplote (hladnjak), 4 - termostatski ventil, 5 - ventilator, 6 - cjevovod, 7 - zaslon, 8 - regulator, 9 - osjetni element regulatora, 10 - parozra�ni ventil (otvoreni sistem) I - sporedni tok rashladnog fluida, II - glavni tok rashladnog fluida

tV� - protok rashladne te�nosti, zV� - protok zraka, Tt,iz, Tt,ul - temperatura te�nosti na izlazu i ulazu u motor, po, To, p1, T1 - stanje zraka prije i iza hladnjaka

Sl. 12.2 Shema instalacije za hla�enje sa prinudnom cirkulacijom te�nosti


Te�nost za hla�enje prinudno cirkulira po sistemu djelovanjem pumpe (2), koja se ugra�uje iza izmjenjiva�a toplote (hladna te�nost) (3). Sistem za hla�enje sa prinudnom cirkulacijom, dobio je tako široku primjenu jer ne postoji mogu�nost zastoja u radu zbog stvaranja pare, potrebna je manja koli�ina te�nosti i znatno manje dimenzije i težina svih ure�aja. Osnovni nedostatak vode, kao te�nosti za hla�enje, jeste visoka temperatura smrzavanja i niska temperatura klju�anja. Proble temperature smrzavanja vrlo je uspješno riješen upotrebom antifriza (mješavine vode i etilen-glikola i sl.), koji se smrzava na temperaturama ispod -40 °C. Niska temperatura klju�anja ograni�ava sa druge strane temperaturni režim hla�enja. Osim toga, pri niskoj temperaturi klju�anja, pove�ava se gubitak vode uslijed djelomi�nog isparavanja. Da bi se smanjio ovaj gubitak vode, savremeni sistemi za hla�enje izoliraju se od okolne atmosfere pomo�u specijalnih paro-zra�nih ventila (10), koji podržavaju u sistemu neki natpritisak. Od stvaranja previsokih pritisaka, sistem se osigurava osiguravaju�im ventilom. Zra�ni ventili, naprotiv, spre�avaju nastanak potpritiska u sistemu, što bi se moglo desiti kada motor ostane vru� poslije prekida rada te kada po�inje kondenzacija te�nosti za hla�enje. Parni i zra�ni ventili obi�no se spajaju konstruktivno u jednu cjelinu. U sistem instalacije savremenih motora ubrajaju se još drugi elementi prikazani na slici 12.2. Termostatski ventil (4), u periodu zagrijavanja motora propušta te�nost u pravcu ozna�enom na slici sa I. Tek kada se te�nost zagrije na odre�enu temperaturu, ona prolazi kroz izmjenjiva� toplote (hladnjak) (3). Ovim se skra�uje period zagrijavanja motora. Na slici 12.2 je �isto shematski prikazan sistem regulacije. U ovom slu�aju regulira se protok zraka ( zV� ) kroz izmjenjiva� toplote (3) i na taj na�in održava u odre�enim granicama temperatura na izlazu iz motora, koja se uslovno uzima kao indikator (9) toplotnog stanja motora. Signal od indikatora toplotnog stanja (9) ide na regulator (8), koji zakre�e zaslone (7) i tako regulira protok zraka, koji pored nagiba zaslona (7) zavisi od brzine obrtanja ventilatora (5) i brzine kretanja vozila. Na savremenim motorima danas se vrlo �esto primjenjuju zatvoreni sistemi hla�enja, tj. cirkulacioni krug za te�nost nema spoja sa spoljnom atmosferom i fluid je pod natpritiskom. Zatvoreni sistemi omogu�avaju da se izmjena toplote vrši kod viših temperaturnih razlika, jer je temperatura klju�anja te�nosti za hla�enje viša. Sistem za hla�enje motora te�noš�u naj�eš�e se koristi i za zagrijavanje prostora u vozilu. Na slici 12.3 data je detaljnija shema sistema za hla�enje motora te�noš�u i grijanje unutarnjeg prostora vozila.


1 - hladnjak, 2 - termostat, 3 - dava� za temperaturu vode, 4 - odvodna cijev za te�nost od motora, 5 - cijev za prestrujavanje te�nosti pored hladnjaka, 6 - cijev za odvod zraka i para, 7 - pumpa za te�nost, 8 - razvodna cijev, 9 - slavina za ispust te�nosti, 10 - hladnjak ulja, 11 - dovod te�nosti do pumpe, 12 - ventilator, 13 - izmjenjiva� toplote, 14 - elektromotor sa ventilatorom za zrak, 15 - usmjeravaju�i ventil za zrak (preko izmjenjiva�a ili zaobilazno), 16 - reguliraju�i ventil za strujanje zraka u kabinu, 17 - ventil viška zraka

Sl. 12.3 Sistem hla�enja linijskog motora sa prinudnom cirkulacijom i ure�ajem za zagrijavanje kabine Pored do sada prikazanih sistema hla�enja sa prinudnom cirkulacijom te�noš�u, u posljednje vrijeme ovi sistemi, pored osnovne funkcije, imaju zada�u vršena hla�enja zraka iza kompresora koji ulazi u motor (tzv. me�uhladnjak zraka). Izgled jedne instalacije za hla�enje sa me�uhla�enjem zraka shematski je prikazana na slici 12.4.

1 - motor, 2 - ventilator, 3 – priklju�ak rashladnog sredstva, 4 - pumpa, 5 - glavni hladnjak, 6 - hladnjak niže temperature, 7 - ekspanziona posuda (posuda za izjedna�avanje), 8 - termostat, 9 - pumpa, 10 - me�uhladnjak, 11 - turbokompresor, 12 - ulaz rashla�enog zraka u motor

Sl. 12.4 Shema instalacije za hla�enje sa prinudnom cirkulacijom te�nosti i me�uhla�enjem zraka iza kompresora


Kod zra�nog hla�enja toplota odvodi se sa spoljnih zidova glave i košuljice cilindra direktno, nastrujavanjem zraka. U cilju boljeg prenosa toplote, spoljne površine hla�enih dijelova motora vješta�ki se pove�avaju orebrenjem. Ipak, može se smatrati da je odvo�enje toplote kod hla�enja zraka u prosjeku za 10 ÷ 18% manje, nego kod hla�enja te�noš�u, te su zbog toga ovi dijelovi motora termi�ki više optere�eni. Da bi se postiglo intenzivno i dovoljno odvo�enje toplote, struja zraka se ne smije odvajati od površine rebara i treba imati dovoljnu brzinu protjecanja kroz prostor izme�u rebara. U cilju pravilnog usmjeravanja zraka po kanalima rebara i njegovog što potpunijeg iskorištenja, sa što manjim gubicima na istjecanje, cilindri se spolja oblažu limenim skreta�ima (3) i (4) (slika 12.5).

1 - uvodnik zraka, 2 - ventilator (aksijalni ili radijalni), 3 i 4 - limeni skreta�i, 5 - cilindar, 6 - regulator protoka zraka, 7 - osjetni element, po, To, p1, T1 – stanje zraka ispred i iza motora, Tcg – temperatura cilindarske glave (osjetni element za regulator)

Sl. 12.5 Shematski prikaz rasporeda elemenata instalacije kod hla�enja zrakom

Na slici 12.5 prikazani su i drugi elementi koji se ubrajaju u instalaciju savremenih brzohodih motora. Ventilator se može smjestiti ispred ili iza motora. Položaj

ventilatora na motoru namijenjenog za ugradnju u vozilo u velikoj mjeri zavisi od smještajnih mogu�nosti ventilatora, dovoda zraka do košuljica i glava cilindara i odvoda toplog zraka, ako se on npr. koristi za zagrijavanje unutrašnjosti automobila i sl. Obi�no se traži kompromis izme�u svrsishodnosti ugradnje ventilatora na motor i podesnog smještaja na vozilu. Postavljanjem ventilatora ispred motora (slika 12.6) on djeluje kao potisni ventilator, pri ugradnji iza motora kao usisni. Drugo rješenje daje, zbog usisnog

Sl. 12.6 Instalacija za hla�enje sa ventilatorom smještenim ispred motora


dejstva, bolje prilago�avanje zra�ne struje konturi presjeka kanala izme�u rebara. Ako se ventilator smjesti iza motora, on siše topli zrak, pa je zbog toga za iste parametre potrebna ve�a snaga, jer je gustina zraka manja. Ventilator može biti aksijalni ili radijalni, što prvenstveno zavisi od potrebnog napora i konstrukcije motora. Aksijalni ventilatori imaju tu prednost da je njihova ugradnja znatno jednostavnija. Redni i V motori sa �etiri i više cilindara imaju obi�no aksijalni ventilator, bokser motori pretežno radijalni ventilator, dok se na jedno i dvocilindri�nim motorima mogu na�i oba tipa ventilatora. 12.2 Najvažniji sklopovi sistema za hla�enje U nastavku �e biti date osnovne karakteristike najvažnijih elemenata instalacije za hla�enje. Pumpa za rashladnu te�nost naj�eš�e je

centrifugalnog tipa. Prikazana je na slici 12.7. Voda kroz cijev (1) ulazi u sredinu obrtnog kola pumpe (2) koji se okre�e velikom brzinom, i rashladna te�nost uslijed centrifugalne sile bježi ka obodu, gdje se u jednom kanalu u obliku puža (3) skuplja i odatle pod pritiskom kroz izlaznu cijev (4) odlazi u motor. Tijelo pumpe je izra�eno od livenog gvož�a ili lakog metala, a kolo pumpe je obi�no izra�eno od �elika. Oko vratila (5) mora biti postavljena zaptivka (6) da se ne bi gubila rashladna te�nost. Obi�no se na pumpama za rashladnu te�nost iza zaptivke postavljaju tzv. kontrolni otvori kroz koje po�inje curiti te�nost ukoliko je zaptivka propustila.

1 - ulazna cijev za vodu, 2 - kolo pumpe, 3 - tijelo pumpe, 4 - izlazna cijev za rashladnu te�nost, 5 - vratilo pumpe, 6 - plasti�na zaptivka, 7 - navrtka za regulaciju zaptivke

Sl. 12.7 Pumpa za vodu (centrifugalana)

Hladnjak za te�nost, prikazan na slici 12.8, služi da se te�nost za hla�enje, koja iz motora dolazi zagrijana, ohladi prije ponovnog vra�anja u motor. Toplotu koju je odvela od motora te�nost, prolaze�i kroz hladnjak, predaje zraku koji struji oko cjev�ica hladnjaka. Kod svakog hladnjaka se teži za tim da se toplota odvodi sa što je mogu�e ve�e površine, pa se oko cjev�ica za vodu postavljaju tanki limovi (4) koji površinu sa koje se odvodi toplota zrakom mnogostruko pove�avaju. Otvor za punjenje hladnjaka (7) zatvoren je poklopcem koji u sebi naj�eš�e sadrži ventil natpritiska i ventil potpritiska. Ventil natpritiska otvara se tek kada se u sistemu za


hla�enje stvori natpritisak od 0,2 ÷ 0,3 bar. Kod ovog natpritiska temperatura rashladne te�nosti može porasti na 104 ÷ 108 °C, a da još uvijek ne proklju�a. Na taj na�in poboljšava se rashladna sposobnost sistema, što je naro�ito zna�ajno kod visokih optere�enja motora. Uz to se ne javljaju ni gubici te�nosti uslijed isparavanja. Pri kondenziranju para te�nosti nastaje u hladnjaku potpritisak. Tada se otvara ventil potpritiska, spre�avaju�i tako da hladnjak bude izložen pritisku spolja.

1 - gornja komora te�nosti, 2 - donja komora te�nosti, 3 - cjev�ice za te�nost, 4 - rashladna rebra, 5 - ulaz tople te�nosti, 6 - izlaz rashla�ene te�nosti, 7 - poklopac za ulijevanje te�nosti, 8 - posuda za izjedna�avanje nivoa

Sl. 12.8 Hladnjak za te�nost Termostat prikazan na slici 12.9 služi da se voda, odnosno motor što prije zagrije na radnu temperaturu i da tu temperaturu održi tokom eksploatacije. Položaj termostata u instalaciji za hla�enje prikazan je na slici 12.2 i slici 12.3. Termostat je postavljen u potisnoj cijevi. Djelovanje termostata bazira se na promjeni dužine mijeha koji je ispunjen lakoisparivom te�noš�u. Kad temperatura vode poraste te�nost u mijehu po�inje isparavati, i njegova se dužina pove�ava. Na slici 12.9 data su dva slu�aja otvorenog i zatvorenog termostata. Ventil termostata u zavisnosti od temperature te�nosti u bloku motora propušta te�nost prema hladnjaku ili je propušta prema pumpi pa ponovo u blok motora. U zavisnosti od regulacije termostata uspostavlja se cirkulacija pumpa – termostat – blok motora – pumpa (“kratki tok”) ili pumpa – motor – hladnjak – pumpa (“dugi tok”). Pri temperaturi te�nosti nižoj od unaprijed definirane, ventil termostata je zatvoren (slika 12.9 a1)), i te�nost kroz prelivni kanal cirkulira po “kratkom toku” – unutar

12.2 Najvažniji sklopovi sistema za hla�enje 237

motora, ne prolaze�i kroz hladnjak. Kada je termostat u ovom položaju motor brzo dostiže radnu temperaturu. Kad je temperatura te�nosti porasla lakoispariva

valovitimjeh

ventil

a1)

a)

b1)

b)

ventil se drma Iomogućava izlaženjezraka dok sedolijeva voda

a) shema motora sa zatvorenim termostatom a1); b) shema motora sa sa otvorenim termostatom b1)

Sl. 12.9 Rad termostata u sistemu za hla�enje te�nosti te�nost u mijehu isparava, mijeh pove�ava svoju dužinu i ventil termostata (slika 12.9 b1) se otvara, uspostavljaju�i djelomi�no cirkulaciju te�nosti i kroz hladnjak. Kada je ventil potpuno otvoren najve�i dio te�nosti ide iz motora ka hladnjaku (“dugi tok”), dok ostali dio te�nosti cirkulira po “kratkom toku”. Pored termostata prikazanog na slici 12.9, u praksi se mnogo više koriste tzv. bimetalni termostati, gdje bimetalni sklop nakon odre�ene temperature te�nosti otvara ventil (naj�eš�e je to temperatura 70 – 80 °C). Ventilator. Poznato je da sistem za hla�enje mora zadovoljiti uslov da intenzitet hla�enja ne smije zavisiti od brzine vožnje kako bi pod svim eksploatacionim uslovima bilo osigurano optimalno temperaturno stanje motora. Pri punoj snazi koju motor vozila razvija na usponu, brzina vožnje je mala, ali je toplotno optere�enje motora visoko pa je neophodno da sistem za hla�enje odvede veliku koli�inu toplote od rashladne te�nosti. Ovu koli�inu toplote mogu�e je odvesti samo veoma intenzivnim strujanjem zraka oko cjev�ica hladnjaka. Prema tome, intenzitet strujanja zraka koji odvodi toplotu sa hladnjaka mora zavisiti od optere�enja motora a ne od brzine vožnje. Primjena ventilatora sa automatskom regulacijom koli�ine zraka – zavisno od temperature motora – omogu�ava ispunjenje pomenutog uslova. Naj�eš�e je u primjeni regulacija broja obrtaja ventilatora pomo�u elektromagnetne spojnice, �ije se uklju�ivanje vrši pod


utjecajem toplotnog prekida�a koji je na pogodnom mjestu postavljen u rashladni medij. Osim elektromagnetne spojnice koristi se hidrodinami�ko reguliranje broja obrtaja ventilatora pomo�u hidrodinami�ke spojnice. U posljednje vrijeme, koriste se isklju�ivo ventilatori sa elektromagnetnom spojnicom, zbog toga što ventilatori sa hidrodinami�kom spojnicom prouzrokuju veliku buku. Tako�er, novi razvoj sistema za hla�enje usmjeren je na tzv. mehatronski sistem hla�enja koji ima pogon svih agregata (pumpa, ventilator) nezavisno od motora. Osnovni i jedini regulator za rad agregata jeste temperaturno stanje rashladnog medija, kao i razlika temperature fluida na izlazu i ulazu u motor. 12.3 Pore�enje sistema hla�enja te�noš�u i zrakom Ako se vrši pore�enje instalacija za hla�enje motora sa te�noš�u i zrakom mogu�e je ista�i prednosti sistema hla�enja te�noš�u, i to:

1. lakše je startovanje motora pri niskim temperaturama okolnog zraka, zbog mogu�nosti lakšeg i bržeg prethodnog zagrijavanja te�nosti i manjih zazora izme�u klipa i cilindra,

2. ravnomjernije i intenzivnije hla�enje motora, zbog �ega su temperature i glave cilindara manje,

3. mogu�nost spajanja više cilindara u jednu cjelinu (cilindarski blok), 4. jednostavnija kompozicija motora, 5. manja buka motora u radu, 6. kod višecilindri�nih motora kod kojih je primijenjeno hla�enje te�noš�u u

odnosu na isti broj cilindara zrakom hla�enih motora, postiže se smanjenje dužine motora za oko 25 % zbog manjeg rastojanja izme�u osa cilindara,

7. snaga koja se troši na hla�enje kod hla�enja te�noš�u je eth1 P 9)% (2 P �� , a kod hla�enja zrakom P 13)% (3,5 P ezh1 �� i

8. kod motora sa prinudnim paljenjem manja sklonost ka detonantnom izgaranju.

Nedostaci hla�enja te�noš�u u odnosu na hla�enje zrakom su:

1. kompliciran sistem za hla�enje koji traži održavanje, 2. potreba za sredstvom za hla�enje pri razli�itim atmosferskim uslovima i

njena kontrola u toku eksploatacije, 3. opasnost od curenja i zamrzavanja, 4. pojava stvaranja kamenca i taloga i 5. pojava korozije i kavitacije.

239

13. SISTEMI PRENOSA SNAGE I TRANSFORMACIJE OBRTNOG MOMENTA (TRANSMISIJA) Sistemi prenosa snage i transformacije obrtnog momenta kod motornih vozila imaju osnovni zadatak da prenesu snagu pogonskog agregata do pogonskih to�kova ili lan�anika gusjenice, uz odgovaraju�u transformaciju obrtnog momenta i ugaone brzine motora. Cilj je da sistem prenosa u svim uslovima rada vozila obezbijedi potpuno iskorištenje snage motora. Osnovni elementi transmisije (sistema prenosa snage) su:

- spojnica (kva�ilo), - mjenja�, - kardansko vratilo, - vode�i most sa diferencijalom i poluosovinom.

Poluosovine su vezane za to�kove i pneumatike, koji su u kontaktu sa podlogom. Oslanjanje pneumatika sa vrlo složenom krutoš�u, na razli�ite podloge u vožnji, predstavlja vrlo odgovornu vezu koja najviše utje�e na uslove vožnje vozila. Sklop to�ak-pneumatik �e biti posebno obra�en u ovoj knjizi. Koncepcijski raspored elemenata (podsistema) transmisije je razli�it kod razli�itih vozila i zavisi, u osnovi, od:

- položaja motora u odnosu na pogonske to�kove i - broja pogonskih osovina.

Na slici 13.1 dat je raspored elemenata transmisije za vozilo sa motorom naprijed i pogonskim to�kovima pozadi. Ovo je jedna od kombinacija koja se koristi kod putni�kih vozila.

13. Sistemi prenosa snage i transformacije obrtnog momenta (transmisija) 240

pogonski most

pravac kretanja

kardansko vratilospojnica(kvačilo)motor

IIIIIIIV

mjenjač stepenaprenosa

Sl. 13.1 Transmisija vozila sa motorom naprijed i pogonom pozadi Složenija transmisija je kod vozila koji imaju ve�i broj pogonskih osovina. Primjer takve jedne transmisije dat je na slici 13.2 gdje vozilo ima tri pogonske osovine.

91

8

2 3 10 11 10 14 6

5

716171213

15

4

1 - motor; 2 - spojnica; 3 - mjenja�, 4, 10, 12, 17 - kardansko vratilo; 5, 8, 16 - glavni prijenosnik; 6, 13, 15 - diferencijal; 7, 9, 14 - pogonsko vratilo to�ka; 11 - razvodnik pogona

Sl. 13.2 Shema transmisije sa tri pogonske osovine U nastavku �e biti objašnjeni principi rada i glavne karakteristike osnovnih elemenata (podsklopova) transmisije. 13.1 Spojnica Spojnica je mehanizam koji služi za spajanje dva mašinska elementa ili agregata. Osim glavne uloge da prenose obrtni moment od motora ka transmisiji, spojnica kod motornih vozila izvršava i niz drugih važnih zadataka kao što su odvajanje motora od transmisije i ponovno spajanje, omogu�avanje ravnomjernog polaska vozila s mjesta, ubrzavanje vozila i omogu�avanje promjene stepeni prenosa za

13.1 Spojnica 241

vrijeme kretanja vozila uz minimalne udare zuba sparenih zup�anika. Karakter pojava koje se javljaju kao posljedica promjene stepena prenosa pokazuje da se udarno optere�enje na zube zup�anika u mjenja�u može smanjiti 30 do 50 puta, ako se izme�u motora i mjenja�a postavi frikciona spojnica. Pomo�u spojnice se ostvaruje ravnomjerno pokretanje vozila s mjesta. Minimalnom stabilnom broju obrtaja motora nmin odgovara minimalni stabilni broj obrtaja pogonskih to�kova nTmin:

,i

nnT

minminT � (13.1)

gdje je iT – ukupni prenosni odnos transmisije (prenosni odnos u mjenja�u i u glavnom prenosu). Ravnomjerno ubrzavanje vozila od nT = 0 do nTmin ostvaruje se na ra�un klizanja spojnice u tom intervalu. U slu�aju brzog pove�anja otpora kretanja, ili pri intenzivnom ko�enju (pri uklju�enoj spojnici) dijelovi transmisije su optere�eni inercionim momentom koji može biti nekoliko puta ve�i od maksimalnog obrtnog momenta motora. Ovakav inercioni moment se može pojaviti npr. u trenutku blokiranja to�kova pri ko�enju bez isklju�ivanja spojnice. Pri tome se dijelovi motora sa zamajcem (sa momentom inercije Jm) obr�u ugaonom brzinom �, a uslijed ko�enja su prinu�eni da se zaustave za veoma kratko vrijeme t, odnosno pri vrlo velikom usporenju d�/dt. U tom slu�aju inercioni moment Mj iznosi

.dtdJM mj�

� (13.2)

Kao što je i ranije naglašeno inercioni moment može i nekoliko puta biti ve�i od maksimalnog obrtnog momenta motora, te se spojnica konstruira tako da se ovo preoptere�enje eliminira na ra�un klizanja elemenata spojnice. Pove�ani inercioni momenti javljaju se i prilikom kretanja vozila s mjesta, ili prilikom izbora stepena prenosa u mjena�u, ako voza� naglo uklju�uje spojnicu. Dobro konstruirana spojnica mora imati slijede�e osobine:

- da potpuno isklju�i, odnosno odvoji motor od transmisije, da bi se prilikom uklju�enja spojnice mogao predati najpovoljniji obrtni moment na vode�e to�kove,

- da omogu�i ravnomjerno uklju�ivanje, kako bi moment trenja mogao postepeno da se pove�ava,

- da omogu�i brz odvod toplote, koja se javlja na površinama trenja prilikom proklizavanja, kako u vrijeme uklju�ivanja spojnice, tako i prilikom preoptere�enja,

- da gonjeni dijelovi spojnice imaju što manji moment inercije i - da omogu�i automatizaciju procesa uklju�ivanja i isklju�ivanja.


Prema na�inu prenosa obrtnog momenta spojnice se mogu podijeliti na:

- frikcione (spojnice), koje mogu biti: - suhe frikcione spojnice i

- mokre frikcione spojnice; - hidrauli�ke (hidrodinami�ke) spojnice; - elektromagnetne i - kombinirane spojnice.

Prema na�inu komandovanja uklju�ivanjem, odnosno isklju�ivanjem spojnice postoji slijede�a podjela

- komandovanje od strane voza�a (korištenjem energije miši�a ili pomo�u servoure�aja koji rade korištenjem sabijenog zraka, potpritiska i elektromagnetne energije),

- automatsko komandovanje koje može biti u zavisnosti od položaja pedale akceleratora, u zavisnosti od broja obrtaja i optere�enja motora i u zavisnosti od pomjeranja poluge za promjenu stepeni prenosa.

13.1.1 Suhe frikcione spojnice Spojnice koje za prenos obrtnog momenta koriste mehani�ko trenje, najviše su u upotrebi na cestovnim vozilima. Do dvadesetih godina prošlog vijeka su u upotrebi bile konusne spojnice. S pojavom motora ve�ih snaga i brojeva obrtaja, ovaj tip spojnica morao je biti izba�en, zbog ozbiljnog nedostatka koji se sastojao u naglom (udarnom) uklju�ivanju koje je izazivala sila paralelna konusnim površinama a �iji je smjer bio ka pogonskom dijelu spojnice. U današnje vrijeme, na vozilima sa stepenastim zup�astim mjenja�em primjenjuju se lamelaste spojnice, i to uglavnom sa jednom lamelom (diskom). Rad lamelaste spojnice zasnovan je na korištenju sila trenja koje se javljaju me�u taru�im površinama. Površine koje vrše prenos obrtnog momenta dijele se na pogonske i gonjene. Pogonski dijelovi spojnice su vezani za zamajac motora i obr�u se zajedno s njim. Gonjeni dijelovi spojnice vezani su za spojni�ko vratilo mjenja�a. Ako se pogonski dijelovi spojnice spoje sa gonjenim dijelovima, tada se ostvario prenos obrtnog momenta od motora ka mjenja�u, tj. na spojni�no vratilo mjenja�a. Ravnomjernost uklju�ivanja postiže se proklizavanjem površina pogonskih i gonjenih dijelova spojnice, kada se postepeno približavaju jedni drugima. Trenje me�u površinama pogonskih i gonjenih elemenata spojnice mora biti takvo da omogu�ava prenos obrtnog momenta, što uslovljava veli�ina frikcionih površina i koeficijent trenja, te prema tome i odgovaraju�i frikcioni materijal. Zamajac motora je sa svoje unutrašnje strane glatko obra�en i služi kao površina za nalijeganje središnje plo�e sa oblogama (lamele). Lamela je prenosni element spojnice i ona svojom glav�inom tvori pomi�nu spojnicu sa žlijebovima spojni�kog

13.1 Spojnica 243

vratila. Spojni�ko vratilo je sa jedne strane oslonjeno u ležištu koje se nalazi u ku�ištu mjenja�a, a sa druge strane u ležištu (kliznom ili kugli�nom), koje se nalazi u zamajcu. Iza lamele se nalazi potisna plo�a koja je potiskivana oprugama, koje su oslonjene sa jedne strane na potisnu plo�u a sa druge na ku�ište spojnice. Pritiskom ovih opruga ostvaruje se pritisak potisne plo�e na lamelu, a lamele na zamajac, te se na taj na�in vrši prenos obrtnog momenta. U toku vožnje postoji stalan pritisak potisne plo�e na lamelu, tj. spojnica je stalno uklju�ena. Mehanizam za isklju�ivanje spojnice sastoji se od: pedale spojnice, isklju�iva�a sa potisnim ležajem i tri ili �etiri dvokrake poluge na kojima se nalaze zavrtnji za podešavanje zazora izme�u tih poluga i potisnog ležaja. Na slici 13.3 i slici 13.4 dat je shematski prikaz rada lamelaste spojnice (kva�ila). Na ovim slikama su date uproštene sheme spojnica sa jednom lamelom, kako bi se mogao bolje razumjeti rad spojnice.

motor mjenjač 1

2

3

47

58

6

1

2

3

47

58

6

1 - papu�ica spojnice (kva�ila); 2 - isklju�na viljuška; 3 - potisni ležaj; 4 - žabica kva�ila (potisna opruga); 5 - zvono kva�ila; 6 - potisna plo�a; 7 - disk kva�ila; 8 - zamajac

1 - papu�ica spojnice (kva�ila); 2 - isklju�na viljuška; 3 - potisni ležaj; 4 - žabica kva�ila (potisna opruga); 5 - zvono kva�ila; 6 - potisna plo�a; 7 - disk kva�ila; 8 - zamajac

Sl. 13.3 Shematski prikaz uklju�ene spojnice Sl. 13.4 Shematski prikaz procesa isklju�ivanja spojnice

Pritiskom noge na papu�icu kva�ila (1) preko isklju�ne viljuške (2) potiskuje se aksijalni potisni ležaj (3). On dejstvuje na žabice kva�ila (4) koje imaju ulogu poluge uležištene u zvono kva�ila (5). Kva�ilo se obi�no realizira sa po 3 žabice raspore�ene po obimu. Žabica kva�ila je svojim drugim krajem povezana sa potisnom plo�om (6) koju u procesu isklju�ivanja kva�ila povla�i, savla�uju�i silu u potisnim oprugama kva�ila, i na taj na�in se osloba�aju frikcione površine od optere�enja. Puštanjem papu�ice kva�ila aksijalna sila potisnih opruga kva�ila potiskuje potisnu plo�u (6) pa je transmisija ponovno povezana s pogonskim agregatom.


Na slici 13.5 prikazan je aksonometrijski pogled na glavne dijelove uobi�ajene konstrukcije suhe frikcione spojnice za automobile. Za ovu konstrukciju primijenjena je tanjirasta opruga (4) kao potisna opruga. U desnom dijelu prikazana je i varijanta potisne plo�e (8) sa spiralnim oprugama.

1 - zamajac, 2 - lamela spojnice, 3 - potisna plo�a, 4 - potisna opruga (tanjirasta), 5 - poklopac spojnice, 6 - potisni ležaj, 7 - isklju�na viljiška, 8 - potisna plo�a sa spiralnim oprugama

Sl. 13.5 Glavni dijelovi automobilske spojnice Lamelaste (frikcione) spojnice su obi�no takve konstrukcije da su stalno uklju�ene, a isklju�uju se uglavnom pri startovaranju hladnog motora, potpunom zaustavljanju vozila i kada se vrši promjena stepena prenosa u mjenja�u. S obzirom na to da se zahtijeva, da zahvat spojnice bude što elasti�niji (ravnomjerno uklju�ivanje), a lamela je taj element koji treba ostvariti tu elasti�nost, lamela je u toku razvoja motornog vozila pretrpila znatne promjene u konstrukciji. Imaju�i u vidu važnost lamele na spojnici, u nastavku �e biti date njene osnovne karakteristike. 13.1.1.1. Karakteristike lamela Izgled lamele spojnice, koji se �esto koristi kod putni�kih vozila prikazan je na slici 13.6, gdje se vide u presjeku A-A svi detalji veze. Na slici 13.7 dat je djelomi�ni presjek lamele gdje se tako�er vide detalji nose�eg lima (1) , obloga (2) i torzionog amortizera (3).

13.1 Spojnica 245

2

3

87

4

56

APresjek A - A

6

2

37,8

1

A

1 - plo�a (nose�i limovi), 2 - frikciona obloga, 3 - torzioni amortizer, 4 - glav�ina, 5 - plo�a torzionog amortizera, 6 - zakovice, 7,8 - vijak i navrtka

Sl. 13.6 Lamela spojnice

Lamela sa glav�inom (4) preko kliza�a klizi na mjenja�kom vratilu. Preko potisne plo�e se potiskuje do frikcione površine na zamajcu motora. Frikciona obloga, kao najvažniji element na lameli spojnice, koja se preko zakovica (6) veže sa nose�om plo�om (1), radi se od

- organskih frikcionih materijala i - sinteriranih metalnih frikcionih

materijala, i to sinter bronze (na bazi bakra) ili sintera na bazi željeza.

Organski frikcioni materijali imaju koeficijent trenja 0,3 � 0,4, a specifi�ni pritisak trenja 0,1 � 0,2 N/mm2, dok je kod sinteriranih metalnih frikcionih materijala koeficijent trenja 0,25 � 0,6, a specifi�ni pritisak trenja 0,5 � 0,9 N/mm2. Pored toga što lamela na sebi ima ugra�ene torzione amortizere (primjer

1 - nose�i lim (plo�a), 2 - obloga, 3 - opruge torzionog amortizera, 4 - glav�ina 5 - plo�a torzionog amortizera, 6 – zakovica Sl. 13.7 Djelomi�ni presjek lamele spojnice

slika 13.6, odnosno slika 13.7, pozicije (3) ili neka druga konstrukcija), vrlo važno je da lamela ima i tzv. aksijalnu elasti�nost koja joj pomaže da ostvari


„mekano“ uklju�ivanje. Oblik nose�eg lima koji na vanjskom, dijelu gdje se nalazi frikciona obloga, ima povijene limove (slike 13.8 a) i b) dvije razli�ite konstrukcije), obezbje�uje aksijalnu elasti�nost. Nose�i lim ima elemente opružnog lima sa odre�enim ugibom, tako da se uklju�ivanjem spojnice omogu�ava aksijalno pomjeranje frikcionih obloga reda veli�ine 0,4 � 1,5 mm, �ime se obezbje�uje „mekano“ uklju�ivanje spojnice.

a) b)

Sl. 13.8 Primjeri izvo�enja aksijalne elasti�nosti lamele spojnice Pored lamela, koje se mijenjaju kompletno, ili im se mijenja samo frikcioni materijal zbog trošenja, potisni ležajevi se tako�er zbog �estog uklju�enja – isklju�enja, mogu pokvariti (loše podmazivanje, habanje žlijebova itd.). Zbog toga se preporu�uje

redovna kontrola ovih elemenata na frikcionim spojnicama. U novije vrijeme po�inje nešto masovnije da se primjenjuju tzv. dvostruke frikcione spojnice, koje omogu�avaju kra�e vrijeme promjene stepena prenosa i promjenu stepena prenosa prakti�no bez prekida toka snage. Shema takve jedne spojnice prikazana je na slici 13.9. Funkcija ovakvih spojnica je npr. da jedna frikciona lamela uklju�uje parne stepene prenosa, a druga lamela neparne stepene prenosa. U po�etku su se koristile kod sportskih kola, a danas

dvostruka spojnica

zupčasti parovi

sinhrone spojnice

motor

Sl. 13.9 Dvostruka suha frikciona spojnica sa segmentom sekvencijalnog mjenja�a

13.1 Spojnica 247

se koriste sve �eš�e i kod putni�nih vozila, posebno kod onih sa robotiziranim mehani�kim mjenja�ima. Današnja cestovna vozila s visokim obrtnim momentima, na visokim brojevima obrtaja zahtijevaju i relativno velike gabarite frikcionih lamela. Da bi frikciona spojnica u ovakvim slu�ajevima zadržala razumne dimenzije, umjesto jednolamelne, koristi se dvolamelna frikciona spojnica, gdje se obrtni moment prenosi preko dvije lamele. Danas je to �est slu�aj kod teških vozila, gdje se prenose visoki obrtni momenti sa motora na mjenja�. Konstruktivni izgled kompletne jednolamelne i dvolamelne suhe frikcione spojnice za teretna vozila prikazan je na slikama 13.10 i 13.11 gdje se vide svi vitalni elementi.

3

4567289

10

1

11

12

18

17

16

15

14

13

1 - koljenasto vratilo motora, 2 - zamajac motora, 3 - zup�asti vijenac startera, 4 - ku�ište pritisne plo�e, 5 - ži�ani prsten kao spoljašnji naslon membranske opruge, 6 - membranska opruga, 7 - pritisna plo�a sa unutrašnjim naslonom za membransku oprugu, 8 - lamela spojnice, 9 - sistem opruga glavnom torzionog amortizera, 10 - torzioni predamortizer protiv buke u praznom hodu motora, 11 - ure�aj za prigušivanje glavnog torzionog amortizera, 12 - radijalna lisnata opruga ure�aja za prigušivanje, 13 - hidrauli�ki radni cilindar za isklju�ivanje spojnice, 14 - viljuška za isklju�ivanje, 15 - uležištenje viljuške za isklju�ivanje, 16 - pogonsko vratilo mjenja�a, 17 - vode�a �aura za potezni isklju�ni ležaj, 18 - potezni isklju�ni ležaj

Sl. 13.10 Jednolamelna frikciona spojnica za teška vozila sa motorima obrtnog momenta do 1600 Nm


1

2

34

11

10

9

56

8

7 1 - koljenasto vratilo motora, 2 - zamajac motora, 3 - ku�ište pritisne plo�e sa spoljašnjim ži�anim prstenom za naslon membranske opruge, 4 - me�uprsten ku�išta, 5 - pritisna plo�a sa unutrašnjim naslonom za membransku oprugu, 6 - me�uplo�a, 7 - ure�aj za obezbje�enje srednjeg položaja me�uplo�e, 8 - membranska opruga, 9 - potezni isklju�ni ležaj, 10 - pogonsko vratilo mjenja�a, 11 - vratilo za isklju�ivanje sa viljuškom za isklju�ivanje

Sl. 13.11 Dvolamelna frikciona spojnica za teška vozila sa motorima obrtnog momenta do 2300 Nm 13.1.1.2 Osnovni parametri suhe lamelaste frikcione spojnice Prilikom normalnog rada vozila moment spojnice (Ms) mora biti ve�i od maksimalnog obrtnog momenta motora (Memax). Moment spojnice je onaj momenat koga spojnica može prenijeti bez klizanja. Ra�una se kao

,MM maxes 0� (13.3) gdje je 0 - stepen sigurnosti, uvijek ve�i od jedinice. Uvijek se teži da je momenat spojnice (Ms) približno konstantan, a obzirom na karakter momenta motora Me = f(n), stepen sigurnosti je tako�er funkcija broja obrtaja i ima minimalnu vrijednost pri maksimalnom momentu motora (Memax). Slikovit prikaz veli�ina Ms, Memax i 0 u funkciji broja obrtaja dat je na slici 13.12.

13.1 Spojnica 249

3,0

�

�

2,5

2,0

1,5

1000

1000

750

500

250

2000 3000 n[min ]-1

M[Nm]

MS

Me

Sa druge strane momenat spojnice (Ms) može se odrediti na osnovu analize rada lamele, �ije su osnovne dimenzije date na slici 13.13. Jednostavnom analizom može se do�i do zaklju�ka da je momenat spojnice

Sl. 13.12 Zavisnost obrtnih momenata na spojnici, kao i stepena sigurnosti spojnice od broja obrtaja motora

Rrsr r

�

Me MS

Sl. 13.13 Shema uklju�ene lamelast spojnice sa osnovnim dimenzijama

2rRFzFzrM srs

�!�!� (13.4)

gdje je:

! - koeficijent trenja izme�u lamele i klizne površine na zamajcu, z - broj površina trenja i F - sila pritiska frikcionih površina, ra�una se kao

$ " ,rRpF 22 �� (13.5)


gdje je p - pritisak izme�u tarnih površina, koji se iskustveno uzima

p = 1,7 � 3,5 bar - za sinterirane lamele p = 15 � 20 bar - za metalokerami�ke lamele.

13.1.1.3 Mehanizam komandovanja suhim frikcionim spojnicama Lako rukovanje spojnicom, prije svega, postiže se pravilnim izborom prenosnog odnosa mehanizma za komandovanje. Sila na pedali kva�ila (Fv) prilikom potpunog isklju�enja kva�ila ne smije pre�i 200 N kod teretnih vozila i autobusa i 150 N kod putni�kih vozila. Najve�e vrijednosti punog hoda pedale ne trebaju pre�i 180 mm kod teretnih vozila i autobusa, i 150 mm kod putni�kih vozila. Puni hod pedale sastoji se od slobodnog hoda (do po�etka pokretanja dvokrakih poluga koje vrše isklju�ivanje spojnice) i radnog hoda (kada uslijed pomjeranja dvokrakih poluga dolazi do sabijanja pritisnih opruga potisne plo�e, odnosno isklju�enja spojnice). Shema komandovanja spojnicom pomo�u mehani�kog sistema data je na slici 13.4.

Slobodni hod pedale spojnice odre�en je zazorom 1 (slika (13.13), odnosno 11 sa prenosnim odnosom fs/es (slika 13.14) izme�u potisnog ležaja i kraja dvokrakih poluga. Zazor 1 je neophodan da bi spojnica mogla raditi i pri trošenju frikcionih obloga (tada potisna plo�a ide prema lameli, a dvokrake poluge prema potisnom ležaju). Radni hod pedale spojnice (kva�ila) zavisi od pomjeranja potisne plo�e, koje se odre�uje tako da bi pri potpuno isklju�enoj spojnici izme�u svakog para površina trenja bio obezbje�en zazor od 0,75 � 1 mm. Na osnovu ustanovljenog pomjeranja potisne plo�e i izabranog zazora 1

��

FV

ef s

s

Sl. 13.14 Shema frikcione spojnice isklju�ene,

sa mehani�kim mehanizmom komandovanja

odre�uje se potrebni prenosni odnos mehanizma za komandovanje u zavisnosti od punog hoda pedale spojnice. Shema hidrauli�nog komandovanja spojnicom prikazano je na slici 13.15. Analogno hidrauli�nom komandovanju sistema za ko�enje, upotrebljava se da bi se postiglo udobnije komandovanje spojnicom (manja sila na pedali), a naro�ito je pogodno kada je pedala smještena daleko od spojnice (motor smješten pozadi). Pritisak te�nosti ostvaruje se dejstvom klipa glavnog cilindra (1) (na kome se nalazi i

13.1 Spojnica 251

1

3

2

�

Me

MS

1 – glavni cilindar, 2 – radni cilindar, 3 – hidrauli�ki vod

Sl. 13.15 Shema frikcione spojnice sa hidrauli�kim komandovanjem rezervoar hidrauli�ne te�nosti) i kroz cjevovod (3) pritisak te�nosti djeluje na klip radnog cilindra (2) koji preko poluge djeluje na potisni ležaj i na taj na�in vrši isklju�ivanje spojnice (kva�ila). Kada se otpusti pedala potisni ležaj se pod dejstvom povratne opruge vra�a u prvobitni položaj. Radi jasno�e djelovanja frikcione spojnice sa hidrauli�kim komandovanjem na slici 13.16 dat je jedan aksonometrijski pogled iste.

1 - glavni cilindar, 2 - pomo�ni cilindar, 3 - hidrauli�ki vod, 4 - spojnica

Sl. 13.16 Frikciona spojnica sa hidrauli�kim komandovanjem

13.1.2 Mokre frikcione spojnice Mokre frikcione spojnice imaju vrlo široku primjenu u vozilima sa automatskim mjenja�ima i ure�ajima za pogon pomo�nih sistema. Njihova primjena, kao glavnih


spojnica u sistemu transmisije konvencionalnih vozila vrlo je ograni�ena. Razlog za to je ve�a cijena i složenije održavanje. Danas se ove spojnice po�inju više koristiti u kombinaciji sa sekvencijalnim mjenja�em kao dvostruke spojnice i kao alternativa suhim dvostrukim frikcionim spojnicama. Na slici 13.17 data je fotografija djelomi�no presje�ene jedne lamelaste frikcione mokre spojnice, sa dva seta uparenih lamela, instaliranih koncentri�no jednim iznad drugih (prsten u prstenu),

Sl. 13.17 Mokra frikciona spojnica sa dva seta lamela

koje se aktiviraju dejstvom pritiska hidrauli�ne te�nosti, a pomo�u odgovaraju�eg klipa. Ova konstrukcija mokre frikcione spojnice (slika 13.17) ima istu zada�u kao dvostruka suha frikciona spojnica (slika 13.9.).

13.1.3 Hidrodinami�ke spojnice Hidrauli�ka (hidrodinami�ka) spojnica se razlikuje od frikcione po konstrukciji i po na�inu dejstva. Ideja prenosa snage pretvaranjem hidroenergije u mehani�ku javila se kao posljedica složenih zahtjeva. Hidrodinami�ki prenosnici ostvaruju prenos snage, sa pogonskog na vo�eno vratilo, naizmjeni�nim ubrzavanjem i usporavanjem radnog fluida u zatvorenom krugu cirkulacije koga formiraju lopatice radnih kola. Pri ubrzanom kretanju radnog fluida (ulja) u kanalima pumpnog kola mehani�ka energija motora se pretvara u kineti�ku energiju ulja. Suprotno se doga�a u me�ulopati�nim kanalima turbinskog kola. Ulje se usporava – njegova kineti�ka energija se ponovo pretvara u mehani�ku energiju turbinskog kola.

13.1 Spojnica 253

Karakteristika hidrodinami�kih (hidrauli�kih) prenosnika su visoke brzine strujanja radnog fluida pri relativno niskim pritiscima. Izgled hidrodinami�ke spojnice sa djelomi�nim prsjekom dat je na slici 13.18. Hidrodinami�ka spojnica (slika 13.18) sastoji se iz kola pumpe koje je ugra�eno u ku�ište spojnice, a koje je spojeno sa koljenastim vratilom motora i iz kola turbine koje je vazano za izlazno (gonjeno) vratilo. Kolo pumpe i kolo turbine imaju radijalne lopatice, a nalaze se u zajedni�kom ku�ištu koje je do odre�enog nivoa napunjeno uljem. Gonjeno vratilo je uležišteno u ležajevima. U radijalnim lopaticama pumpnog kola, koje je gonjeno motorom, dolazi do

Sl. 13.18 Hidrodinami�ka spojnicaubrzavanja radnog fluida (ulja) od unutrašnjeg dijela ka spoljnjem dijelu pumpnog kola, uslijed dejstva centrifugalne sile, a zatim do usporenja radnog fluida u turbinskom kolu. Na taj na�in se ostvaruje prenošenje energije hidrauli�kim putem sa pumpnog kola na turbinsko kolo. Smjer toka fluida obilježen je strelicama (na slici 13.19), gdje je u kolu pumpe smjer kretanja od 1 ka 2, a u kolu turbine od 3 ka 4. Pošto je kroz kanale pumpe i turbine strujanje te�nosti mogu�e samo ako ima „klizanja �estica“, dolazi do odre�enog zaostajanja broja obrtaja turbinskog (nT)

a)

kućištekolo pumpe (P)

kolo turbine (T)

n (P P)P(nP)

t(nt) n (t t )

b)

MeMe

Mt

MPMP

Mt

od motora

ka mjenjaču

P

T

1243

Sl. 13.19 Shematski prikaz funkcioniranja hidrodinami�ke spojnice (a – jednostavnija i b – složenija shema)


u odnosu na broj obrtaja pumpnog kola (np). Sa razlikom brojeva obrtaja np – nT, u uskoj vezi je klizanje hidrauli�ke spojnice 1s. Ukoliko je ve�e klizanje, hidrauli�ka spojnica prenosi ve�i obrtni moment motora Me, ali istovremeno ima manji stepen korisnog dejstva �s. Ne ulaze�i u detaljnu analizu procesa strujanja fluida u hidrauli�koj spojnici, u nastavku �e se dati samo osnovni parametri spojnice: - stepen proklizavanje spojnice (1s) definira se kao:

,nn1

nnn

p

t

p

tp

p

tps ��

��

�

��1 (13.6)

- prenosni odnos kod hidroprenosnika, za razliku od mehani�kih prenosnika,

nije konstantan i ra�una se kao:

,1nni s

p

th 1�� (13.7)

- stepen iskorištenja spojnice (�s) definira se kao

,nMnM

PP

pp

tt

p

ts �� (13.8)

a za slu�aj kvazistati�kog režima rada sa razli�itim brojevima obrtaja pumpnog i turbinskog kola (Mt % Mp) može se pisati da je

.1inn

shp

ts 1�� (13.9)

Dobre osobine hidrodinami�ke spojnice su:

- ne postoji mehanizam za isklju�enje, - pridonosi polaganom kretanju vozila iz mjesta, - spre�ava gašenje motora pri naglom ko�enju vozila do potpunog

zaustavljanja (u tom slu�aju je klizanje 100%), - prigušuje torzione oscilacije u transmisiji i - predstavlja elasti�nu vezu motor-transmisija s obzirom na to da radna kola

pumpe i turbine nisu �vrsto spojena. Loše strane ovih spojnica su:

- ve�a težina u odnosu na frikcione spojnice, - za mirnu promjenu stepena prenosa u mjenja�u potrebna je i frikciona

13.1 Spojnica 255

spojnica jer i pri malim brojevima okretanja pumpno kolo prenosi obrtni moment na turbinsko kolo,

- znatno optere�uje sinhrone spojke mjenja�a i - smanjuje efekat ko�enja motorom.

13.1.4 Elektromagnetne spojnice Elektromagnetne spojnice spadaju u grupu spojnica sa automatskim upravljanjem, koje potpuno osloba�aju voza�a fizi�kog napora. Postavljanjem pogodnih mehanizama obi�no se izbacuje pedala kva�ila i zbog toga se takva vozila nazivaju vozila sa dvopedalnim upravljanjem (pedala ko�nice i pedala akceleratora). Primjer konstrukcije elektromagnetne frikcione spojnice prikazan je na slici 13.20. Opruge potisne plo�e su zamijenjene silama elektromagneta.

lamela

izlazsnage

priključak struje

elektromagnet

ulazsnage

zamajac

Sl. 13.20 Elektromagnetna frikciona spojnica

Elektromagnet dobiva energiju od generatora, a ona zavisi od broja obrtaja motora. Pri praznom hodu motora napon generatora je nedovoljan, te magnetni tok ima malu veli�inu i kao posljedica toga, kva�ilo se ne uklju�uje. Pove�anjem broja obrtaja motora napon generatora se pove�ava i spojnica se uklju�uje ravnomjerno. Prilikom uspostavljanja magnetskog toka izme�u zamajca i kotve, feromagneti�ni prašak ispunjava prostor zra�nog zazora izme�u pogonskog i gornjeg elementa. Poslije isklju�ivanja spojnice feromagneti�ni prašak može ostati djelomi�no namagnetisan i kao posljedica toga, spojnica može prenositi obrtni moment iako je isklju�ena. Da bi se ova pojava izbjegla, kroz namotaje elektromagneta pušta se suprotan tok struje, nakon �ega se prašak razmagnetiše. Na ovaj na�in se vrši preko specijalnih releja i promjena stepeni prenosa. Releji su u vezi sa ru�icom mjenja�a. Elektromagnetne spojnice našle su primjenu uglavnom na malolitražnim putni�kim


automobilima. Zbog njihove ograni�ene primjene, ovdje se ne�e detaljnije objašnjavati. 13.2 Mjenja�i Analiziraju�i krivu efektivnog obrtnog momenta motora (Me), vidi se da je ona promjenjiva veli�ina i da se može izraziti preko snage (Pe) i broja obrtaja motora (n), odnosno ugaone brzine (�) kao

.PM ee �� (13.10)

Obrtni moment motora se preko transmisije (mjenja�a i glavnog prenosa) prenosi na pogonske to�kove i u zavisnosti od polupre�nika to�ka na njemu se ostvaruje vu�na sila (FT) koja pokre�e vozilo. Da bi se dobile vu�ne sile na pogonskim to�kovima takve da bi u toku vožnje mogle savladati otpore kretanja koji se mijenjaju u širokom dijapazonu, potrebno je ostvariti ve�i broj uve�anja obrtnog momenta koji daje motor. Ove promjene obrtnog momenta ostvaruju se u mjenja�u (broj promjena zavisi od broja stepena prenosa u mjenja�u). Osim gore navedene glavne funkcije mjenja�a, njime se ostvaruje mogu�nost kretanja vozila malim brzinama a pri stabilnim brojevima obrtaja motora, kretanje vozila unazad i razdvajanje motora od pogonskog mosta (mjenja� u neutralnom položaju a spojnica uklju�ena), što je neophodno kada vozilo stoji u mjestu a motor radi. Prema na�inu promjene prenosnog odnosa u mjenja�u, konstruktivnoj izvedbi mjenja�a, korištenju prenosnih elemenata (medija) itd., postoji više razli�itih mjenja�a koji se susre�u u praksi. Uobi�ajena podjela mjenja�a prikazana je na slici 13.21.

FRIKCIONI

HIDRAULIČKI

ELEKTRIČKI

KOMBINIRANI

KO

NTI

NU

IRA

NI

KOMBINIRANI

HIDROSTATIČKI

HIDRODINAMIČKI

HIDROMEHANIČKI

ELEKTROMEHANIČKI

S ISTOSMJERNOM STRUJOM

S IZMJENIČNOM STRUJOM

ZUPČANIS NEPOKRETNIM OSAMA VRATILA

S POKRETNIM OSAMA VRATILA

STEPENASTI

MEHANIČKI

MJENJAČI

Sl. 13.21 Podjela mjenja�a

13.2 Mjenja�i 257

�esto se u literaturi pominje i podjela mjenja�a prema na�inu uklju�ivanja odnosno upravljanja. To su:

- mehani�ki (neautomatizirani), - poluatomatizirani i - automatizirani mjenja�i.

Stepenasti mjenja�i, koji daju kona�an broj stepeni prenosa, izvode se:

- sa kliznim zup�anicima, - sa stalno uzubljenim zup�anicima i - sa planetarnim prenosom.

Bez obzira na konstrukciju, mjenja�i moraju ispuniti slijede�e zahtjeve:

a) omogu�iti postizanje najboljih vu�nih karakteristika i karakteristika potrošnje goriva vozila, pri zadatoj karakteristici motora,

b) lagano komandovanje i c) bešuman rad pri uklju�ivanju bilo kog stepena prenosa.

Prvi od gore nabrojanih zahtjeva ispunjava se pravilnim izborom broja stepeni prenosa i odnosa me�u prenosnim odnosima na razli�itim stepenima prenosa. Pove�anje broja stepeni prenosa daje mogu�nost da motor radi na režimima koji su najbliži optimalnim, u odnosu na obrtni moment i karakteristiku potrošnje goriva. Veliki broj stepeni prenosa uslovljava, me�utim, komplikovaniju konstrukciju mjenja�a, pove�anje gabarita i težine. Osim toga, pove�anjem broja stepeni prenosa, kod ve�ine mjenja�a se pove�ava vrijeme u kome dolazi do prekida prenosa obrtnog momenta na pogonske to�kove (prilikom uklju�ivanja pojedinih stepeni prenosa), što može, nerijetko, dovesti do pogoršanja vu�nih karakteristika, umjesto o�ekivanog poboljšanja. Cijena ovih mjenja�a je znatno ve�a u odnosu na mjenja�e sa manjim brojem stepeni prenosa. Drugi od zahtjeva u najve�em stepenu se ostvaruje primjenom mjenja�a sa stalno uzubljenim zup�anicima gdje se uklju�ivanje odre�enog para zup�anika izvodi spojnicama sa sinhronima. Planetarni i hidrauli�ki mjenja�i obi�no imaju poluautomatsko ili automatsko upravljanje. Zahtjev bešumnosti rada zavisi, u znatnoj mjeri, od tipa primijenjenih zup�anika. 13.2.1 Stepenasti mjenja�i Osnovni elementi koji vrše redukciju broja obrtaja kod stepenastih mjenja�a su parovi zup�anika. Dva spregnuta zup�anika �ine jednostruki zup�asti prenosnik. Prenosni odnos jednog zup�astog para je definiran veli�inama pre�nika ili brojem zuba oba zup�anika u zahvatu. Iz prenosnog odnosa slijedi odnos ulaznog i izlaznog broja obrtaja zup�anika, tj. odnos ulaznog i izlaznog obrtnog momenta. S obzirom na to da mjenja� ima ve�i broj stepeni prenosa, u nastavku �e kratko biti


objašnjen postupak izbora stepeni mjenja�a. Posljednji stepen prenosa u mjenja�u može se ozna�aiti sa im (kod putni�kih vozila na današnjem stupnju razvoja uobi�ajeno je to peti pa �ak i šesti stepen prenosa iVI). Ovaj prenosni odnos je uglavnom iVI < 1 i on obezbje�uje na izlazu mjenja�a ve�i broj obrtaja u odnosu na broj obrtaja motora. Obi�no se za stepene mjenja�a, �iji je prenosni odnos manji od 1 kaže da su to ekonomi�ni stepeni (postižu nešto manju potrošnju goriva pri odgovoraju�im uslovima brzine vozila i režima rada motora). Na osnovu posljednjeg stepena prenosa u mjenja�u (

mmi ) ra�una se maksimalna brzina vozila kao

,rii

rv dTmo

dmaxmaxv

m

��

� (13.11)

gdje je:

�max - maksimalna ugaona brzina obrtanja motora, �T - ugaona brzina obrtanja to�ka, io - prenosni odnos u glavnom prenosu.

U izrazu (13.11) vidi se da maksimalna brzina vozila (vv max), što je posebno interesantno kod putni�kih vozila, zavisi od posljednjeg stepena prenosa (im) i dinami�kog radijusa to�ka (rd). Tako se da primijetiti kod putni�kih vozila stalno pove�anje pre�nika naplatka sa 12 � 13'' na današnjih 15 � 18'' naj�eš�e. Na ovaj na�in ostvaruju se velike maksimalne brzine putni�kih vozila (danas je to preko 200 km/h), uz razumnu ekonomi�nost u potrošnji goriva. Prvi stepen prenosa u mjenja�u (iI) definira se na osnovu maksimalne vrijednosti otpora puta 2max = sin�n max + f cos�n max (otpor uspona plus otpor kotrljanja), gdje je za savladavanje ovog otpora sila na to�ku

.GF maxmaxT 2� (13.12) Ovakvu silu na to�ku treba obezbijediti motor svojim maksimalnim obrtnim momentom (Memax), odnosno

.r

iiMFd

TIomaxemaxT

�� (13.13)

Izjedna�avaju�i jedna�ine (13.12) i (13.13), dobiva se prenosni odnos u prvom stepenu mjenjua�a (iI)

.iMGri

Tomaxe

dmaxI �

2� (13.14)

13.2 Mjenja�i 259

Na osnovu prenosnih odnosa im i iI dobivenih pomo�u izraza (13.11) i (13.4), uz pretpostavku da se prenosni odnos u glavnom prenosu definira na osnovu preporuka za pojedinu klasu vozila i ostalih konstruktivnih mogu�nosti, mogu se definirati i prenosni odnosi u ostalim stepenima prenosa mjenja�a. Polazi se od prakti�ne pretpostavke da, u trenutku uklju�enja narednog stepena prenosa ( 1n m

i � ), brzina vozila ne ostaje ista kao na kraju ubrzanja u prethodnom stepenu prenosa (

mni ), ve� se unekoliko smanjuje. To smanjenje brzine je utoliko više ukoliko su više brzine pri kojima se vrši uklju�enje narednog stepena prenosa, jer su kod ve�ih brzina ve�i otpori zraka i kotrljanja. Zna�i u stvarnosti postoji odnos

$ " ,vvmaxnv1nv �� (13.15)

pa je i

,i

ni

n

n

max

1n

1

m

��

(13.16)

gdje je

n1 – broj obrtaja motora pri promjeni stepena prenosa, a nmax - broj obrtaja pri maskimalnoj snazi.

Osnovno na�elo je da se prilikom promjene stepena prenosa u mjenja�u, broj obrtaja motora (nMemax) nalazi u podru�ju maksimalnog efektivnog obrtnog momenta motora (Memax). Ovo zna�i da, koriste�i relaciju (13.16), se može napisati izraz za koeficijent raspodjele susjednih prenosnih odnosa kao

maxMe

max

1n

n

nn

ii

qm

m ��

(13.17)

što zna�i da je koeficijent raspodjele susjednih prenosnih odnosa manji od koeficijenta elasti�nosti motora po broju obrtaja motora. Prilikom izbora stepeni prenosa treba voditi ra�una da ve�i broj stepeni prenosa omogu�ava bolju iskorištenost motora u dijagramu vu�e. S druge strane, ve�i broj stepeni prenosa pove�ava broj zup�anika, težinu cjelokupnog mjenja�a, uzrokuje ve�a termi�ka optere�enja sinhrona i �eš�u promjenu stepeni prenosa. Pri projektovanju stepeni prenosa mjenja�a susre�u se dvije metode za raspodjelu stepeni prenosa i to

a) geometrijska raspodjela stepeni prenosa i b) progresivna raspodjela stepeni prenosa.


Kod geometrijske raspodjele stepeni prenosa koefcijent raspodjele susjednih prenosnih odnosa (qg) uvijek ima istu vrijednost. Poznavaju�i prvi i posljednji prenosni odnos u mjenja�u, tj. ukupni dijapazon prenosnih odnosa, koeficijent geometrijske raspodjele stepeni prenosa se može odrediti korištenjem slijede�eg izraza

,iiq 1nm

Ig

m

�� (13.18)

gdje je:

mm – ukupan broj stepeni prenosa. Na taj na�in se može definirati prenosni odnos (

mni ) u bilo kom stepenu mjenja�a na slijede�i na�in

$ " .qii mmmm

nmgmn

�� (13.19) Geometrijska raspodjela stepeni prenosa u mjenja�u se naj�eš�e koristi kod teretnih motornih vozila, dok se progresivna raspodjela stepeni prenosa u mjenja�u koristi kod putni�kih motornih vozila. Naima, kod putni�kih motornih vozila potrebno je omogu�iti savladavanje maksimalnog uspona u prvom stepenu prenosa, velika ubrzanja u prvom i drugom stepenu prenosa, a zatim težiti ka postizanju ve�ih brzina u ostalim stepenima prenosa na manjim brojevima obrtaja �ime se postiže i smanjena potrošnja goriva. Iz tog razloga se name�e logi�an zaklju�ak da se ostvarivanje ovog cilja može posti�i samo progresivnom raspodjelom stepeni prenosa. U praksi se koristi slijede�i izraz za odre�ivanje prenosnih odnosa prema progresivnoj raspodjeli

$ " $ " ,ccii 1nm5,02

nm1mn

mmmmmm

�� (13.20) gdje su

c1 i c2 - konstante koje se preporu�uju od strane proizvo�a�a vozila i proizvo�a�a mjenja�a.

Uobi�ajene vrijednosti navedenih konstanti su c1 = 1,1 � 1,7 i c2 = 1,0 � 1,2. U nastavku su, na slici 13.22, data dva primjera raspodjele stepeni prenosa prema geometrijskoj i progresivnoj raspodjeli za jedan petostepeni mjenja�.

13.2 Mjenja�i 261

sila

nato

čku

F T

sila

nato

čku

FT

broj

obrta

jam

otor

an

broj

obrta

jam

otor

an v

I II/nmax nmax

nminnmin

n1

brzina v brzina v

idealna hiperbola(bez gubitaka)

idealna hiperbola(bez gubitaka)

brzina vv v

vv

brzina v

vII III/ v

II III/vI II/v

III IV/ vIII IV/v

IV V/ vIV V/

a) Geometrijska raspodjela stepeni prenosa b) Progresivna raspodjela stepeni prenosa

I. I.

II.

II.

III.

III.

IV.IV.

V. V.

Sl. 13.22 Primjeri dijagrama vu�e FT = f(vv) i dijagram odnosa n=f(vv) mjenja�a za slu�aj geometrijske raspodjele stepena prenosa (a) i progresivne raspodjele stepena prenosa (b) za jedan petostepeni mjenaja� Pored naprijed nabrojenih na�elnih principa o izboru broja stepeni prenosa i raspodjele prenosnih odnosa, u praksi su prisutna odre�ena odstupanja od ovih principa. Odstupanja prenosnih odnosa uslovljena su u prvom redu zbog:

- konstruktivnih zahtjeva (broj zuba zup�anika, dimenzije zup�anika), - ekonomi�nosti vožnje koja se može ocjenjivati na osnovu tzv. školjkastih

(univerzalnih) karakteristika motora i prenosnih odnosa u mjenja�u. Zbog složenosti materije i namjene ove knjige, ovdje se ne�e detaljnije ovo objašnjavati,

- oblika brzinskih karakteristika motora itd. Jedan od važnih parametara u izboru broja stepeni prenosa kao i dijapazona prenosnih odnosa u mjenja�u su i iskustveni podaci koji se daju u literaturi za pojedine vrste vozila. 13.2.1.1 Stepenasti mjenja�i sa kliznim zup�anicima i nepokretnim osama vratila Stepenasti mjenja�i sa kliznim zup�anicima su mjenja�i kod kojih se promjena stepeni prenosa vrši aksijalnim pomjeranjem zup�anika i uzup�avanjem kliznog zup�anika u spreg sa zup�anikom pomo�nog vratila. Ovakvi mjenja�i upotrebljavali su se ranije, a danas su uglavnom izba�eni iz upotrebe zbog veoma teškog rukovanja prilikom izbora stepeni prenosa. Bešumno sprezanje zup�anika mogu�e


je samo kada se obodne brzine oba zup�anika izjedna�e. Me�utim, da bi se to postiglo, potrebno je veliko iskustvo voza�a, te se ovo smatra jednim od glavnih nedostataka ovih mjenja�a. Pošto se ovdje uklju�ivanje u spreg zup�anika izvodi aksijalnim pomjeranjem jednoga od njih, zup�anici moraju biti izvedeni sa ravnim (�eonim) zupcima, što se, opet, veoma loše odražava na šumnost pri radu mjenja�a. 13.2.1.2 Stepenasti mjenja�i sa stalno uzubljenim zup�anicima i nepokretnim osama vratila Karakteristika ove vrste mjenja�a je da su zup�anici na glavnom vratilu slobodno okretni oko njega ali su u stalnom zahvatu sa zup�anicima na pomo�nom vratilu. Zup�anici na pomo�nom vratilu su vezani za to vratilo i sa njim se zajedno okre�u. Uklju�ivanje pojedinih stepeni prenosa kod ovakve konstrukcije mjenja�a ostvaruje se pomo�u spojnica koje su žlijebnom vezom vezani za glavno vratilo. Prilikom pomicanja spojnice po žlijebovima glavnog vratila ka zup�aniku koji je slobodno okretan i koji na sebi ima odgovaraju�i dio koji ulazi u zahvat sa pomi�nom spojnicom, ostvaruje se �vrsta veza zup�anika, koji je slobodno okretan, i glavnog vratila, te se na taj na�in vrši prenos obrtnog momenta. Dobra strana ovih mjenja�a je ta da se kod njih mogu primijeniti zup�anici sa kosim i spiralnim zubima koji su u odnosu na zup�anike sa pravim zubima daleko tiši u radu, a osim toga nema udarnih optere�enja na zube zup�anika prilikom ukop�avanja stepeni prenosa. Prvi prelaz od mjenja�a sa kliznim zup�anicima ka mjenja�u sa stalno uzubljenim zup�anicima je mjenja� sa kandžastim spojnicama za sprezanje zup�anika, koji se zadržao sve do danas, naro�ito na nekim teškim teretnim vozilima. Princip sprezanja zup�anika kandžastom spojnicom prikazan je na slici 13.23. Spojnica se sastoji od naglavka (5) koji sa obje strane ima kandže. Kada je kandžasti naglavak u neutralnom položaju zup�anik (8) na glavnom vratilu se okre�e slobodno i prenos obrtnog momenta se ne vrši. Ako se kandžasti naglavak (5), koji je žlijebovima spojen za glavno vratilo, aksijalno pomjeri i dovede u spreg sa kandžama na zup�aniku (8), tada zup�anik (9), ima preko spojnice, �vrstu vezu sa glavnim vratilom i na taj na�in se vrši prenos obrtnog momenta (spojni�ko – pomo�no – glavno vratilo). Uklju�ivanjem kandžastog naglavka (5), sa kandžama (3) zup�anika (7) na spojni�kom vratilu, ostvaruje se prenos obrtnog momenta direktno sa spojni�kog na glavno vratilo. Nedostatak mjenja�a sa kliznim zup�anicima, tj. potreba za izjedna�enjem obodnih brzina zup�anika koji se trebaju uzubiti, samo je djelomi�no otklonjen kod mjenja�a sa kandžastom spojnicom. Me�utim, i kod ovih mjenja�a je pomenuti nedostatak prisutan, ali je ublažen, pošto dijelovi kandžaste spojnice koji dolaze u zahvat imaju iste pre�nike.

13.2 Mjenja�i 263

12

3

456

7

8

9

1 – komandna poluga (ru�ica mjenja�a), 2 – osovinice viljuške, 3 – kandže na zup�aniku, 4 – viljuška za prekop�avanje, 5 – kandžasti naglavak, 6 – nažlijebljena glav�ina kandžaste spojke, 7 – pogonski zup�anik na vratilu spojnice, 8 – slobodno okretni zup�anik na glavnom vratilu, 9 – zup�anici na pomo�nom vratilu

Sl. 13.23 Skica kandžaste spojnice

Princip rada kandžaste spojke slikovito je prikazan na slici 13.24 gdje zatamnjeni dio predstavlja kandžastu spojku sa vratilom. Na slici 13.24 a), b) i c) pokazani su razli�iti položaji zahvata kandžaste spojnice, od potpunog prekida (a)) (iskop�ane kandžaste spojnice) do njenog potpunog uklju�enja (c)). Na slici 13.24 d) i e) pokazani su primjeri ukop�avanja pojedinih zup�astih parova. Na slici 13.24 d) radi se o desnom zup�astom paru, a na slici 13.24 e), o lijevom zup�astom paru.

Veza je još prekinuta, jednovratilo se okreće, drugo stoji.

Zupci kandžastih spojki se pri-bližavaju, i u narednom trenu-tku se zahvate međusobno.

Vratila su kandžastom spojkomčvrsto zahva ena, okre u sezajedno.

ć ćPomicanjem ručice mjenja a zup astaspojka dolazi u zahvat sa desnim zup anikom:uklju en je 3. stupanj.

č čč

č

Pomicanjem zupčaste spojke usuprotnom smjeru uklju uje se najviši,izravni stupanj.

če)d)

a)

b)

c)

Sl. 13.24 Princip rada kandžaste spojnice Radi jasno�e položaja kandžastih spojnica i poluga u nastavku je data slika jednog �etvorostepenog mjenja�a sa kandžastim spojnicama i polugama za njihovo uklju�ivanje i isklju�ivanje (slika 13.25).


1

2

345

4612

789810

11

1 - pogonsko (spojni�ko) vratilo, 2 - gonjeno vratilo, 3 - me�uvratilo, 4 - kandžasta spojnica, 5 - zup�anici u stalnom zahvatu, 6 - pokretni zup�anik za vožnju nazad, 7 - zup�anici koji se slobodno okre�u dok nisu ukop�ani na kandžastu spojnicu, 8 - prenosne viljuška, 9 - prenosne poluge, 10 - kuglasti sklop ru�ice mjenja�a, 11 - ru�ica mjenja�a, 12 - prenosna viljuška za hod nazad

Sl. 13.25 Izgled �etvorostepenog mjenja�a sa polužjem i kandžastim spojnicama Pomjeranjem ru�ice mjenja�a (11), kuglasti sklop (10) pomjera jednu od prenosnih poluga (9), koja preko prenosne viljuške (8) pomjera kandžastu spojnicu (4) prema nekom od zup�anika (7) �ime se uspostavlja �vrsta veza sa gonjenim vratilom (2). Tako se preko zup�anika u stalnom zahvatu (5) i zup�astog para koji je vezan sa kandžastom spojnicom (4) uspostavlja veza pogonskog vratila (1) sa gonjenim vratilom (2), preko me�uvratila (3), sa odgovaraju�im prenosnim odnosom. Ovim je uspostavljen tok snage, uz odgovaraju�u transformaciju broja obrtaja motora (n) i momenta (Me) motora sa pogonskog vratila (1), na izlazne parametre broja obrtaja na izlazu iz mjenja�a (nn) i izlazni obrtni momenat (Mn), za konkretan prenosni odnos u mjenja�u (

mni ). Hod nazad obezbje�uje se preko ru�ice mjenja�a (11), prenosne poluge (9) i viljuške (12), tako što se zup�anik (6) upari sa zup�astim parom �ime se mjenja smjer okretanja gonjenog vratila (2). Daljnje usavršavanje konstrukcije mjenja�a sa stalno uzubljenim zup�anicima jeste mjenja� kod koga se sprezanje parova zup�anika izvodi pomo�u sinhronizatora, sinhrone spojnice ili sinhrona (naj�eš�e upotrebljavan naziv). Sa stanovišta konstruktivne izvedbe sinhroni se dijele na

- sinhrone bez blokade uklju�ivanja i - sinhrone sa blokadom uklju�ivanja.

13.2 Mjenja�i 265

Konstrukcijom sinhrona, koji je kombinacija konusne i zup�aste spojnice, ostvarila se mogu�nost izjedna�avanja obodnih brzina dijelova koji dolaze u spreg, bez utjecaja voza�a. Izjedna�avanje obodnih brzina zup�aste spojnice sa ozubljenim dijelom koji se nalazi na zup�aniku vrši konusna spojnica, te se na taj na�in ostvaruje bezudarno sprezanje parova zup�anika i samim tim pove�ava se vijek trajanja zup�anika. Zna�i da na svakom zup�aniku glavnog vratila, koji se spreže pomo�u sinhrona, mora postojati nazubljeni vijenac u koji �e se uzubiti zup�asta spojnica sinhrona i konusna površina sa kojom �e do�i u dodir konusna površina na sinhronu. Na slici 13.26 prikazan je izgled sinhrona dvostranog dejstva (opslužuje dva stepena prenosa) - bez blokade uklju�enja.

1 - gonjeno vratilo, 2 - kandžasti prsten, 3 - glav�ina sinhrona, 4 - unutrašnji konus, 5 - kuglica (osigura�) sa oprugom, 6 - vanjski konus, 7 - nazubljeni kandžasti vijenac, 8 - zup�anik za spregu

Sl. 13.26 Sinhron dvostrukog dejstva sa konusnim prstenovima Na žlijebovima gonjenog vratila (1) postavljena je glav�ina sinhrona (3) koja se po njemu može aksijalno pomjerati. Pomjeranje se izvodi preko ru�ice mjenja�a i utora (žlijeba) na kandžastom prstenu (2). Glav�ina sinhrona ima spoljne žlijebove po kojima se može kretati kandžasti prsten (2) nakon savladavanja kuglice sa oprugama (5). Na unutrašnjoj strani glav�ine sinhrona nalaze se konusi (4) sa obje strane. Isti konus, samo vanjski (6), sa kandžastim vijencem (7) izra�en je sa zup�anikom (8). Set zup�anika (8) sa kandžastim vijencem (7) i vanjskim konusom slobodno se okre�e na vratilu (1). Glav�ina sinhrona (3) sa kandžastim prstenom (2) kre�e se zajedno po žlijebovima vratila (1), zahvaljuju�i osigura�ima (5). Ovo pomjeranje vrši se preko ru�ice mjenja�a. Kada se uslijed kretanja ovog sklopa, konusna površina (4) i (6) primaknu stvara se trenje koje pokušava izjedna�iti obodnu brzinu konusnih površina. Kada konusne površine (4) i (6) nalegnu jedna na drugu, izjedna�ene su obodne brzine, a sila na ru�ici mjenja�a savladava osigura�e (5) i kandžasti prsten (2) se po�ne sam aksijalno kretati, gdje se uzubljuju zubi kandžastog prstena (2)


sa zubima kandžastog vijenca (7). Time je uspostavljena „�vrsta“ veza sinhrone spojke sa zup�anikom (8), �ime je uspostavljen kontinuitet u prenosu snage u mjenja�u. Ako se ovim sinhronom rukuje pažljivo on potpuno vrši svoju funkciju (bezudarno uklju�ivanje stepeni prenosa), me�utim, voza� može nasilno uzup�iti (savladati osigura�) zup�astu spojnicu i zup�asti vijenac na zup�aniku, pa kako još postoji razlika u brzini obrtaja izme�u glav�ine sinhrone (3) i kandžastog vijenca (7), dolazi do �eonog struganja i udara pri ostvarenju me�usobnog zahvata. Konstruktivni crtež ure�aja za sinhronizaciju (sinhrone spojke) pokazan je na slici 13.27, gdje su pojedine pozicije ozna�ene istim redoslijedom kao na slici 13.26.

9 7 6 4 2 5 3

8

1

11710

1 – vratilo, 2 – kandžasti prsten, 3 – glav�ina sinhrona, 4 – konusne površine unutrašnje, 5 – kuglica osigura�a, 6 – vanjska konusna površina, 7 – nazubljeni kandžasti vijenac 8, 9 – slobodno obrtni zup�anici, 10, 11 – zup�anici

Sl. 13.27 Presjek sinhrona (sinhrone spojke)

Da bi se u potpunosti isklju�io subjektivni faktor (voza�) kod uklju�ivanja stepeni prenosa konstruirani su sinhroni sa ure�ajem za blokiranje. Ure�aj za blokiranje osigurava bezudarno uklju�ivanje stepena prenosa jer sprje�ava uzup�avanje zup�aste spojnice sa vijencem zup�anika sve dok me�u njima postoji relativni pomak (dok se obodne brzine ne izjedna�e). Pravilan rad sinhrona obezbje�uje se odre�enim odnosom izme�u ugla konusa i ugla površine koja služi za blokiranje, njihovim radijusima i koeficijentom trenja. Na slici 13.28 data je shema sinhrona sa ure�ajem za blokiranje. Osnovni element ovog ure�aja, gdje se može vidjeti princip rada, dati su na slikci 13.28, a na slici 13.29 dat je isti ure�aj u jednom aksonometrijskom pogledu. Princip rada sinhrona sa blokadom uklju�enja, koji danas ima najve�u primjenu kod mjenja�a na putni�kim vozilima, može se objasniti preko tri faze uklju�enja (A, B i C na slici 13.28). A – Klizna zup�asta spojnica (5), preko potiskiva�a (2), potiskuje prsten sinhrona (1) dok se ne ostvari frikcija na konusnim površinama (6) prstena sinhrone (1) i reducirne zup�aste spojnice (3). B – Prsten sinhrona (1) obr�e se zajedno sa glavnim vratilom koje je povezano sa to�kovima vozila a reducirna zup�asta spojnica (3) obr�e se drugim brojem obrtaja zajedno sa zup�anikom (7) na kome se nalazi. Razlika broja obrtaja zakre�e prsten

13.2 Mjenja�i 267

sinhrona, a krovasto (konusno) ozubljenje spre�ava dalje klizanje klizne zup�aste spojnice (5). C – Broj obrtaja svih dijelova je izjedna�en. Klizna spojnica (5) prolazi preko prstena sinhrona (1) i spaja reducirnu spojnicu (3), odnosno zup�anik na kome se ona nalazi preko glav�ine (tijela) sinhrona (4) sa vratilom.

11 26

8 3 4 5 3 7

A B C

5 1 3

1 - prsten sinhrone, 2 - potiskiva�, 3 - reducirna bo�na zup�aste spojnica, 4 - glav�ina sinhrona, 5 - kandžasti prsten (klizna zup�asta spojnica), 6 - konusne površine, 7, 8 - zup�anici za ukop�avanje

Sl. 13.28 Crtež sinhrona sa ure�ajem za blokiranje

1 - prsten sinhrone, 2 - potiskiva�, 3 - reducirna bo�na zup�aste spojnica, 4 - glav�ina sinhrona, 5 - kandžasti prsten (klizna zup�asta spojnica), 6 - konusne površine, 7, 8 - zup�anici za ukop�avanje

Sl. 13.29 Aksijalni pogled sa djelomi�nim presjekom sinhrona i blokadom uklju�enja U nastavku je dato nekoliko izvedbi stepenastih mjenja�a sa stalno uzubljenim zup�anicima i nepokretnim osama vratila. Tako�e su date i sheme ovih mjenja�a


kako bi im se bolje razumio princip rada. Na slici 13.30 je dat jedan �etvorostepeni sinhroni mjenja�a (djelomi�ni presjek i pogled pod uglom) sa direktnim uklju�ivanjem.

1 - spojni�ko vratilo, 2 - gonjeno (izlazno) vratilo, 3 - me�uvratilo, 4 - zup�anik za vožnju nazad, 5 - viljuška za uklju�enje hoda nazad, 6 - ru�ica mjenja�a

Sl. 13.30 �etvorostepeni sinhroni mjenja� sa direktnim uklju�ivanjem

�etverostepeni mjenja�, dat na slici 13.30, prikazan je u vidu sheme na slici 13.31. Na osnovu ove sheme može se vidjeti princip rada ovog mjenja�a. Zup�anici A i B su �vrsto vezani za odgovaraju�a vratila. Tako�er su zup�anici 1', 2' i 3' vezani stalno za me�uvratilo. Zup�anici 1, 2 i 3, koji su uzubljeni sa zup�anicima 1', 2' i 3' nisu

motor

A3

21

S2 S1

4mjenjačko

glavno vratilo

izlaz

4’’

4’1’2’3’B

prenosno(spojničko)

vratilo

međuvratilo

Sl. 13.31 Shema �etvorostepenog mjenja�a sa slike 13.30

13.2 Mjenja�i 269

vezani za mjenja�ko vratilo, nego se slobodno okre�u oko njega. Zup�anici 4, 4' i 4'' su vezani za odgovaraju�a vratila i sa njima se okre�u. Zup�anik 4'' je i klizni zup�anik po svom vratilu. On se pomjera pomo�u viljuške (5) (slika 13.30), uklju�uje sa zup�anicima 4 i 4', mijenja smjer obrtanja mjenja�kog vratila i ustvari predstavlja hod nazad. Na mjenja�kom vratilu se nalaze i sinhrone spojke (sinhroni) S1 i S2, koje su vezane za mjenja�ko vratilo i sa njim se okre�u. Ove spojke, komadovanjem preko ru�ice mjenja�a, uklju�uju pojedine zup�anike na mjenja�kom ili spojni�kom vratilu i tako ostvaruju odre�eni prenosni odnos. U nastavku �e se objasniti pojedini stepeni prenosa: - prazan hod; spojke S1 i S2 isklju�ene; svi zup�anici se okre�u; na izlaznom vratilu nema obrtnog momenta; - I stepen prenosa; spojka S1 uklju�ena sa zup�anikom (1);

prenosni odnos u prvom stepenu (iI) i odgovaraju�i broj obrtaja mjenja�kog vratila (nI) ra�unaju se kao

II

1

1

A

BI i

nn;'z

zzzi �� (13.21)

gdje je

z – broj zubaca pojedinih zup�anika; n – broj obrtaja spojni�kog vratila (motora);

- II stepen prenosa; spojka S1 uklju�ena sa zup�anikom (2); prenosni odnos mjenja�a (iII) i izlazni broj obrtaja (nII) su

;inn;

'zz

zzi

IIII

2

2

A

BII �� (13.22)

- III stepen prenosa; spojnica S2 uklju�ena sa zup�anikom (3); prenosni odnos mjenja�a (iIII) i izlazni broj obrtaja (nIII) su

;inn;

'zz

zzi

IIIIII

3

3

A

BIII �� (13.23)

- IV stepen; direktni stepen;

spojnica S2 uklju�ena sa zup�anikom (A); prenosni odnos (iIV) i izlazni broj obrtaja ( nIV) su

;nn;1i IVIV �� (13.24)


- hod nazad; tu se uklju�uje me�uzup�anik 4'' koji vrši promjenu smjera obrtanja. Prenosni odnos (ihn) i odgovaraju�i broj obrtaja (nhn) mjenja�kog vratila se ra�unaju kao

.inn;

'zz

zzi

hnhn

4

4

A

Bhn �� (13.25)

Pored slika �etvorostepenog mjenja�a (slika 13.30 i 13.31) u nastavku su date slike petostepenog (slika 13.32) i šestostepenog mjenja�a (slika 13.34) sa odgovaraju�im shemama (slika 13.33 i slika 13.35), bez posebnih objašnjenja.

V

IV III II R I

I, II, III, IV, V – stepeni prenosa mjenja�a, R – hod nazad

Sl. 13.32 Petostepeni mjenja� (jednostrani) sa glavnim prenosom i diferencijalom

13.2 Mjenja�i 271

I

S S

S

IIIIIIVV

3 2

1

S1, S2, S3 –sinhrone spojke

Sl. 13.33 Shema mjenja�a sa slike 13.32

I, II, III, IV, V i VI – stepeni prenosa, R – hod unazad

Sl. 13.34 Šestostepeni mjenja� (jednostrani) sa glavnim prenosom i diferencijalom


S3 S2

S1

IVVI

III

V

III


Sl. 13.35 Shema mjenja�a sa slike 13.34

U zavisnosti od namjene vozila bira se i na�in sprezanja zup�anika.

Najrasprostranjeniji tip mjenja�a na teškim vozilima je sa kombiniranim sprezanjem

zup�anika, kod koga se niži stepeni prenosa (I i II) sprežu pomo�u kandžastih ili

zup�astih spojnica, a viši stepeni prenosa pomo�u sinhrona. Kod putni�kih vozila

srednje i više klase naj�eš�e se susre�u potpuno sinhronizirani svi stepeni prenosa.

Potpuna sinhronizacija mjenja�a pove�ava njegov gabarit i cijenu.

Da bi vozila zadovoljila specijalnim zahtjevima koji se pred njih postavljaju,

naro�ito prilikom prevoza velikih tereta, ostvarene su konstrukcije mjenja�a koje

mogu ostvariti 12 i više raznih stepena prenosa. Ovo se ostvaruje pomo�u

dodatnog para zup�anika, kojim se svi stepeni mogu još jednom reducirati. To su

mjenja�i sa reduktorom ili demultiplikatorom. Dodatni par zup�anika spreže se

obi�no kandžastom spojnicom. Važno je napomenuti da prilikom uklju�ivanja

dodatnog para zup�anika moraju biti isklju�eni zup�anici stalnog zahvata na

spojni�kom i pomo�nom vratilu, ako se radi o mjenja�u koji ima tri vratila.

Zup�anik stalnog zahvata na pomo�nom vratilu tako�er se uklju�uje ili isklju�uje

kandžastom spojnicom. Za razliku od mjenja�a sa reduktorom, radi postizanja ve�e

brzine kretanja upotrebljava se mjenja� sa multiplikatorom kod koga se dodaje

poseban par zup�anika sa kojim se postiže prenosni odnos manji od jedinice.

Kop�anje ovog stepena prenosa tako�er se vrši kandžastom spojnicom na

pomo�nom vratilu. Kod specijalnih vozila, od kojih se traže dobre osobine u

ravni�arskim i u brdskim terenima, mogu se sresti mjenja�i sa reduktorom i

multiplikatorom.

Takav jedan mjenja� prikazan je na slici 13.36 sa 16 stepeni prenosa ukupno.

13.2 Mjenja�i 273

R – izbor podru�ja prenosa, D – direktna veza

Sl. 13.36 16-stepeni mehani�ki mjenja� sa reduktorom i multiplikatorom tip ZF 16 S 109

13.2.1.3 Stepenasti mjenja�i sa pokretnim osama vratila - planetarni mjenja�i Uz klasi�ne mjenja�e sa zup�anicima, danas se �esto primjenjuju mjenja�i sa

planetarnim prenosom ili epicikli�ni mjenja�i, obi�no u kombinaciji sa

hidrodinami�kom spojnicom ili hidrodinami�kim transformatorom (hidro-

dinami�kim mjenja�em). Planetarni mjenja�i se obi�no izvode sa dvije do �etiri

brzine. Prednosti ovih mjenja�a nad klasi�nim su mirniji rad i ve�a izdržljivost, zbog

ve�eg broja zuba u zahvatu, što je omogu�eno zup�anikom unutarnjeg zahvata,

lagano uklju�ivanje i isklju�ivanje stepeni prenosa koje je omogu�eno jednostavnim

ko�enjem jednog od elemenata planetarnog sistema. Nedostaci planetarnih

mjenja�a su složena i skupa izrada. Shema osnovnog planetarnog prenosnika

prikazana je na slici 13.37.


52

43

17

6I

III

II

2 3

1

1 - sun�ani zup�anik, 2 - zup�asti vijenac sa unutrašnjim ozubljenjem, 3 - sateliti (naj�eš�e dva ili tri),

4 - nosa� satelita, 5, 6 i 7 - ko�nice na vratilima I, II i III

Sl. 13.37 Planetarni prenosnik

�itav niz kombinacija prenosnih odnosa može se posti�i korištenjem pojedinih

elemenata i vezivanjem za motor drugih elemenata, odnosno ko�enjem pojedinih

vratila (I, II i III).

Kao primjere, u nastavku �e se pokazati samo dvije kombinacije prenosni odnosa

kod planetarnog prenosnika (mjenja�a) datog na slici 13.37.

a) Ko�i se zup�asti vijenac sa unutarnjim ozubljenjem (2), odnosno vratilo

III. Pogon se dobiva preko vratila I i zup�anika (1). Vo�eni elemenat je

vratilo II sa nosa�em satelita (4). Ova kombinacija daje prenosni odnos

.z

zz

n

ni

1

21

4

1

I

�� (13.26)

b) Ko�i se zup�anik (1), odnosno vratilo I, ko�nicom (7). Pogon se dobiva

preko zup�astog vjenca (2), odnosno vratila III. Vo�eni elemenat je nosa�

satelita (4), odnosno vratilo II. Ova kombinacija daje prenosni odnos:

2

21

4

2

IIz

zz

n

ni

�� (13.27)

itd.

U praksi nije se uspjelo izvesti sve mogu�e kombinacije korištenja osobina

planetarnog prenosa, zbog poteško�a u konstruktivnom izvo�enju pogona ili

ko�enja svih elemenata, što je vezano za izvo�enje niza šupljih vratila koja bi ulazila

jedna u druga i izvo�enje ko�nica za svaki od elemenata.

13.2 Mjenja�i 275

Zato se kod vozila naj�eš�e upotrebljavaju planetarni prenosnici sa nekoliko redova

prostih planetarnih sistema kod kojih je omogu�eno ko�enje samo spoljnjeg

zup�anika sa unutrašnjih ozubljenjem (2). Kao ko�nice naj�eš�e se upotrebljavaju

trakaste ko�nice.

Ovdje se ne�e ulaziti u detalje oko konstrukcije stepenastih mjenja�a sa pokretnim

osama vratila (planetarni mjenja�i). Njihova objašnjenja i pojedine sheme bi�e dati u

sklopu prikazivanja kombiniranih hidromehani�kih mjenja�a, gdje su planetarni

mjenja�i dosta zastupljeni.

13.2.2 Kontinuirani prenosnici

Kontinuirani prenosnici omogu�avaju neprekidnu izmjenu vrijednosti prenosnog

odnosa transmisije i neprekidnu predaju obrtnog momenta na pogonske to�kove, u

formi koja odgovara idealnoj vu�noj karakteristici (hiperboli). Promjena obrtnog

momenta ostvaruje se u zavisnosti od otpora puta, automatski ili putem dejstva

specijalnih mehanizama za regulaciju prenosnika. Prema tome, kontinuirani

prenosnici služe za:

a) kontinuiranu automatsku izmjenu prenosnih odnosa,

b) izmjenu prenosnih odnosa po zakonu koji omogu�ava najbolje vu�ne i

dinami�ke karakteristike vozila pri datoj karakteristici motora i

c) ostvarivanje visokog stepena korisnog dejstva u širokom dijapazonu

promjene eksploatacionih režima.

Upotrebom kontinuiranih prenosnika dobiva se veoma ravnomjerno kretanje

vozila, pošto se obrtni moment neprekidno dovodi na pogonske to�kove, a sa

druge strane smanjuje se mogu�nost preoptere�enja pojedinih dijelova transmisije,

što direktno utje�e na njihov vijek trajanja. Ako se kontinuirani prenosnici uporede

sa stepenastim, može se zaklju�iti da su kontinuirani prenosnici složeniji po

konstrukciji i imaju ve�e mehani�ke gubitke.

Upotreba ovakvih prenosnika (mjenja�a) je rje�a u odnosu na stepenaste mjenja�e

�ija je konstrukcija mnogo jednostavnija a samim tim i izrada jeftinija.

Po konstrukciji kontinuirani prenosnici mogu se podijeliti na:

- mehani�ke kontinuirane prenosnike,

- hidrauli�ke prenosnike i

- elektri�ne prenosnike.

13.2.2.1 Mehani�ki kontinuirani prenosnici

Relativno visok koeficijent korisnog dejstva i širok dijapazon kontinualne promjene

broja obrtaja, uslovljava veliki broj raznih konstrukcija. Ispitivanja su pokazala da

postoji velika mogu�nost primjene mehani�kih kontinuiranih prenosnika u


transmisiji vozila.

Mehani�ki kontinuirani prenosnici mogu se podijeliti u dvije grupe

a) prenosnici sa elasti�nom vezom i

b) prenosnici sa neposrednim kontaktom (sa više frikcionih lamela i sa

posebno oblikovanim frikcionim tijelima).

Prenosnik sa elasti�nom vezom sastoji se od pogonskog dijela sa tegovima i

gonjenog dijela sa oprugama. Oba dijela imaju podjeljene klinaste remenice, od

kojih je jedan dio stabilan a drugi aksijalno pomjerljiv na vratilu, tako da se razmak

izme�u remenica može mijenjati. Na slici 13.38 shematski je prikazan frikcioni

prenosnik sa elsti�nom vezom a) i aksonometrijskim pogledom c) na jedan takav

prenosnik. Pogonsko vratilo obr�e se brojem obrtaja n1. Za pokretni disk

pogonskog vratila vezan je centrifugalni regulator, koji u zavisnosti od broja obrtaja

vrši pomjeranje pokretnog diska (z1). Kod gonjenog pokretnog diska zazor se

obezbje�uje oprugom koja vrši pomjeranje diska (z2).

pogonski dio

gonjeni dio

l

r 1

n1

n2

z1

z2

r 2

r 1m

ax

r 2m

in

z1

a) b) c)

Sl. 13.38 Frikcioni prenosnik (mjenja�) a) sa osnovnim elementima i prostornom shemom c)

i detaljem promjene polupre�nika r1 i r2 b)

Pošto rastojanje izme�u osa pogonskog i gornjeg dijela (l) ostaje u svim uslovima

isto, to se odnos polupre�nika r1 i r2 uzajamno podešava tako da je odnos r1/r2

promjenjiva vrijednost izme�u dvije krajnje ta�ke. Na slici 13.38 b) prikazani su

krajnji položaji pogonskog diska. Prenosni odnos ovog prenosnika ra�una se na

osnovu izraza

1

2

r

ri �

(13.28)

13.2 Mjenja�i 277

gdje su r1 i r2 – trenutne vrijednosti polupre�nika remenice na kojima se nalazi

remen kaiš, a odre�eni su neutralnim linijama popre�nog presjeka kaiša.

Minimalne i maksimalne vrijednosti prenosnog odnosa odre�ene su izrazima

.r

rii

r

ri

min1

max2

max

max1

min2

min�� (13.29)

U nastavku su data, na slikama 13.39 i 13.40 dva primjera primjene mehani�kih

kontinualnih prenosnika. Princip rada se ne�e posebno objašnjavati.

1 - konusni prenosnik, 2, 3 - klinaste remenice, 4 - remen kaiš, 5 - centrifugalni utezi, 6 - podtla�ni

cilindar, 7 - dodatni nepromijenjeni stepen prenosa

Sl. 13.39 Mehani�ki kontinuirani mjenja� Variomatic (vozila firme DAF)

Sl. 13.40 Konusni frikcioni prenosnik na mjenja�u Multitronic (vozilo Audi)

Frikcioni prenosnici sa neposrednim kontaktom sastoje se od dvije torusno sferne


prirubnice (pogonske i gonjenje) (slika 13.41) izme�u kojih se nalaze dva do tri

diska. Promjena prenosnog odnosa vrši se promjenom položaja osa diskova. Sa

ovakvim prenosnikom može se ostvariti prenosni odnos i do 10. Na slici 13.42 dat

je primjer mjenja�a sa frikcionim toroidnim prenosnicima (tip Torotrac, za vozila

Nisan).

Sl. 13.41 Toroidni frikcioni prenosnici sa neposrednim kontaktom

Sl. 13.42 Mjenja� Torotrac (vozila Nisan)

13.2.2.2 Hidrauli�ki kontinuirani prenosnici

Prema principu radnog procesa hidrauli�ki prenosnici se dijele na

- hidrodinami�ke i

- hidrostati�ke.

13.2 Mjenja�i 279

a) Hidrodinami�ki prenosnici

Kod hidrodinami�kih prenosnika najve�i zna�aj ima brzina kretanja te�nosti (ulja)

unutar prenosnika, pošto se prenos (kod hidrodinami�ke spojnice) ili transformacija

obrtnog momenta (kod hidrodinami�kog mjenja�a – hidrotransformatora) obavlja

na ra�un transformacije potencijalne i kineti�ke energije te�nosti.

Zna�i, hidrodinami�ki prenosnik koji ima svojstvo da automatski i kontinuirano

mijenja dovedeni obrtni moment u odre�enom dijapazonu naziva se

hidrodinami�ki mjenja� ili hidrotransformator.

Hidrotransformator je shematski prikazan na slici 13.43 a). Sastoji se iz tri kola sa

lopaticama i to kola pumpe (P), kola turbine (T) i sprovodnog aparata (SA), koji

obrazuju zatvoreni krug cirkulacije te�nosti. Lopatice radnih kola nisu kao kod

hidrodinami�ke spojnice ravne nego su zakrivljene ali tako da omogu�avaju

minimalne gubitke energije pri protoku te�nosti sa jednih lopatica na druge. Na

slici 13.43 b) data je uproštena izvedba hidrodinami�kog pretvara�a sa osnovnim

elementima, gdje se lopatice sprovodnog aparata zakre�u sa regulatorom (7). Na

slici 13.43 c) dato je kolo pumpe (1) sa smjerom okretanja, tokom fluida u

pojedinim kolima i mogu�im smjerom zakretanja sprovodnog aparata (reaktora) (3).

� � �

T P

a) b) c)

SA

6

7

8

2(T) 1(P)3(SA)

4

5

2

3

1

tP

1 - kolo pumpe (P), 2 - kolo turbine (T), 3 - sprovodni aparat (SA), 4 - ku�ište sprovodnog aparata,

5 - ku�ište pumpe, 6 - ku�ište turbine, 7 - regulator sprovodnog aparata, 8 - vratilo turbine

Sl. 13.43 Shema hidrodinami�kog transformatora a), sa izvedbom b) i tokom fluida i smjerom

kretanja dijelova c)

Za pove�anje obrtnog momenta, dovedenog od motora mjenja�u neophodno je na

njegovoj turbini ostvariti dopunski moment. Ovo se ostvaruje kolom sprovodnog

aparata koje pove�ava brzinu strujanja fluida na ulazu u pumpu. Efekat pove�anja

obrtnog momenta kroz sprovodni aparat ostvaruje se jer lopatice sprovodnog


aparata imaju suprotnu zakrivljenost od lopatica turbine, tako da se pri prolazu

te�nosti stvara reaktivno dejstvo. U sprovodnom aparatu �esticama te�nosti

ponovo se vra�a izgubljena kineti�ka energija u turbini, odnosno ponovo se

pove�ava moment koli�ine kretanja fluida. Sprovodni aparat se pomo�u regulatora i

odgovaraju�e spojnice podešava prema zahtjevima vožnje vozila. U odre�enim

konstantnim uslovima vožnje sprovodni aparat je fiksiran (miruje).

Radi boljeg uvida u izgled i konstrukciju hidrodinami�kog transformatora, na

slici 13.44 dat je djelomi�ni presjek istog sa ozna�enim najvažnijim detaljima.

Sprovodni aparat je nepokretan i vezan je za ku�ište transformatora. Postoje i

rješenja gdje se sprovodni aparat veže za pumpu i u tom slu�aju hidrodinami�ki

transformator prelazi u hidrodinami�ku spojnicu.

Sl. 13.44 Hidrodinami�ki kontinualni prenosnik

S obzirom na to da je hidrodinami�ki pretvara� zatvoren sistem za njega važi

ravnotežna jedna�ina momenata

,0MMMSAtP�� (13.30)

odnosno,

.MMMSAPt

�� (13.31)

13.2 Mjenja�i 281

Za slu�aj da je MSA = 0 (hidrodinami�ka spojnica), važi jedna�ina

.MMPt

�� (13.32)

Jedan od najvažnijih parametara hidrodinami�kog transformatora je koeficijenat

transformacije obrtnog momenta i definira se kao

.M

Mk

P

t� (13.33)

Najve�u vrijednost ima kada se turbinsko kolo još ne okre�e (nT = 0). Pored

ove veli�ine važno mjesto zauzima stepen korisnosti hidrodinami�kog

transformatora (HDTOM

� ), koji se definira kao

$ " ,1kkinM

nM

P

P

sh

PP

tt

P

t

HDTOM1�� (13.34)

gdje je

ih = nt/nP – prenosni odnos hidrotransformator – motora, a 1s – klizanje.

Veli�ina klizanja hidrotransformatora (1s) definira se kao

.n

nn

P

tP

s

��1 (13.35)

Koeficijent (stepen) prozirnosti � definira se kao

,M

M

)MM(M

)0(M

minP

maxP

TPP

TP ��

�� (13.36)

gdje se veli�ine maksimalnog i minimalnog momenta na pumpi (MPmax i MPmin) vide

na slici 13.45.

Na slici 13.45 date su promjene momenta pumpe i turbine u funkciji broja obrtaja

turbine.

Transformacija obrtnog momenta u hidrotransformatoru ocjenjuje se na osnovu

njegove vanjske karakteristike koja pokazuje promjenu momenta na vo�enom


Mn

M

M

M

M

p

t

p

p

t

t

minmax

,

vratilu (Mt) i vode�em vratilu (Mp)

hidrotransformatora u zavisnosti od

broja obrtaja vo�enog vratila što je

prikazano na slici 13.46, za konstantan

broj obrtaja kola pumpe.

Pored momenata, na slici 13.46 prikazani

su i drugi karakteristi�ni parametri

hidrodinami�kog transformatora, kao

što su stepen transformacije obrtnog

momenta (k) i stepen korisnosti

hidrodinami�kog transformatora (�HDTOM).

Na istoj slici prikazan je i stepen

korisnosti hidrodinami�ke spojnice (�s)

(slu�aj kada se sprovodni aparat

hidrodinami�kog transformatora

slobodno okre�e).

U ta�ci A (slika 13.46) koeficijent

transformacije momenta je k = 1. Lijevo

od ta�ke A važi jednakost (13.31).

Turbina prima moment od struje

te�nosti kada pumpa i sprovodni aparat

ko�e struju te�nosti. Tu je k>1 i MSA>0.

Desno od ta�ke A hidrodinami�ki

pretvara� prelazi na režim hidrodinami�ke

spojnice. Sprovodni aparat se pretvara u

ko�nicu i daje negativnu vrijednost

reaktivnog momenta, tj. SAPt

MMM �� .

Veli�ina koeficijenta korisnog dejstva

�HDTOM mjenja se po zakonu kvadratne

parabole sa maksimumom u ta�ki nt�.

Sl. 13.45 Karakteristika promjene momenata

na vratilu pumpe (Mp) i turbine (MT)

M �

krežim radapretvarača

režim radaspojnice

MT�

s�

k MPA

o

MS

AM

P

k=1

n t� ntA n t

�HDTOM

HDTOM

Sl. 13.46 Vanjska karakteristika

hidrotransformatora (np = const.)

U periodu kada je k > 1, tj. od po�etka obrtanja turbine do broja obrtaja ntA, stepen

korisnosti hidrodinami�kog transformatora (�HDTOM) je ve�i od stepena korisnog

dejstva hidrauli�ke spojnice (�s). Iza ta�ke A, �HDTOM brzo opada kao posljedica

gubitaka u sprovodnom aparatu, i postaje manji od �s. Zbog toga se rad

hidropretvara�a koristi do ta�ke A, nakon �ega hidrodinami�ki transformator

prelazi na hidrodinami�ku spojnicu.

b) Hidrostati�ki prenosnici

Hidrostati�ki prenosnici rade na principu promjene pritisaka, odnosno potencijalne

energije. U opštem slu�aju sistem se sastoji od nekoliko agregata (hidropumpe i

hidromotora), cjevovoda za te�nost pod visokim i niskim pritiskom, rezervoara,

mehanizma za regulaciju režima rada i nekih dopunskih pribora.

13.2 Mjenja�i 283

Ovi prenosnici imaju odre�ene prednosti:

a) mogu�nost bestepene promjene prenosnog odnosa u širokom dijapazonu

eksploatacionih režima i ravnomjernosti predaje obrtnog momenta

pogonskim to�kovima,

b) upotrebom ovih prenosnika mogu se izbje�i dopunski prenosnici sa

zup�anicima, s obzirom na visok stepen redukcije obrtnog momenta i

mogu�nosti prenosa snage preko sistema hidroprovodnika. U ovom slu�aju

se govori o hidrostati�koj transmisiji i

c) identi�nost konstrukcije hidropumpe i hidromotora.

Principijelna shema hidrostati�kog prenosnika može se prikazati kao na slici 13.47,

gdje se vide najvažniji agregati i elementi sistema. Na slici nisu prikazani svi

pomo�ni ure�aji neophodni za rad

hidrostati�kog prenosnika (rezervoar

ulja, regulacioni i nepovratni ventili,

napojna pumpa, pre�ista�i ulja, vodovi

niskog i visokog pritiska, povratni

vodovi itd.).

Sistemi hidrostati�kih prenosnika mogu

se podijeliti prema vrsti regulacije:

- hidrostati�ki pretvara� sa regulacijom

hidropumpe,

- hidrostati�ki pretvara� sa regulacijom

hidromotora i

- hidrostati�ki pretvara� sa

kombiniranom regulacijom

hidropumpe i hidromotora.

M HP KB

HM

HM

T

T

M - motor sui, HP - hidropumpa, KB -komandni

blok, HM - hidromotor, T - to�ak vozila

Sl. 13.47 Principijelna shema hidrostati�kog

prenosnika

Hidropumpe koje se koriste kod hidrostati�kih pretvara�a su naj�eš�e:

- klipne,

- zup�aste,

- zavojne ili

- krilne.

Hidromotori koji se koriste kod hidrostati�kih pretvara�a su uobi�ajeno klipni, i to

- radijalni ili

- aksijalni.

Primjer seta savremene hidrostati�ke transmisije, u kombinaciji sa mehani�kim

mjenja�em u to�ku, prikazan je na slici 13.48.

Ovaj sistem transformacije obrtnog momenta i broja obrtaja, iako ima odli�ne

karakteristike, vrlo rijetko se koristi kod manjih putnih vozila (izuzetak �ini Honda


sa hidrostati�kim CVT prenosnikom za mala vozila). Široka primjena ovih

prenosnika je kod poljoprivrednih, gra�evinskih, šumskih i sli�nih mašina. Tako�er

se masovno koriste kod gusjeni�nih vozila. Postoji više varijanti postavljanja

hidrostatske transmisije na vozilo, zavisno od vrste vozila, odnosno radne mašine.

Na slici 13.49 je prikazano par varijati ugradnje hidrostati�ke transmisije na vozilu.

M P

P

HM

HM HM

HM HM

VP

NPM

a)

b)

1 - hidropumpa, 2 - vodovi ulja, 3 - hidromotor,

4 - mehani�ki mjenja�, 5 - glav�ina to�ka

M - motor sui, P -hidrauli�ka pumpa (hidropumpa),

HM - hidromotor, VP - vod visokog pritiska,

NP - vod niskog pritiska.

Sl. 13.48 Savremena hidrostati�ka transmisija Sl. 13.49 Varijante ugradnje hidrostati�ke

transmisije na vozilu

Prva varijanta (slika 13.49 a)) prikazuje hidrostati�ki prenosnik koji ima funkciju

mjenja�a. Hidrostati�ki prenosnik sastoji se od hidropumpe i hidromotora.

Postavljen je uz motor kao jedna blok. Obrtni moment se prenosi preko

kardanskog vratila na glavni prenos a zatim na poluosovine.

Druga varijanta (slika 13.49 b)) sastoji se od jedne hidropumpe, a broj hidromotora

zavisi od broja pogonskih to�kova. Ovdje hidrostati�ki prenosnik igra ulogu

transmisije. Prikazan je slu�aj pogona na sva �etiri to�ka.

Osnovni nedostatak hidrostati�kih prenosnika je nizak stepen korisnog dejstva.

13.2.2.3 Elektri�ni kontinuirani prenosnici

Rad elektri�nih prenosnika bazira se na varijaciji obrtnog momenta generatora koji

dobiva pogon od motora sui. Veoma važna svojstva elektri�nih prenosnika su:

unutrašnji automatizam bestepenog reguliranja vrijednosti obrtnog momenta,

veoma su pogodni za ugradnju, imaju mogu�nost za jednostavan prenos snage,

ravnomjernu promjenu obrtnog momenta, lagano upravljanje i mogu�nosti ko�enja

vozila korištenjem elektri�ne energije. Najširu primjenu od svih elektri�nih

13.2 Mjenja�i 285

prenosnika imaju prenosnici koji dejstvuju pri konstantnoj ja�ini elektri�ne struje

(generator – vu�ni elektromotor).

Na�in prenosa obrtnog momenta na pogonske to�kove prikazan je na slici 13.50.

Na slici 13.50 prikazan je elektri�ni prenosnik kod koga su vu�ni motori (EM)

postavljeni direktno uz pogonske to�kove.

Automatizam promjene obrtnog momenta odvija se na slijede�i na�in: pri promjeni

spoljnih otpora kretanja mijenja se i obrtni moment na vratilu elektromotora,

uslijed �ega se mijenja i ja�ina struje kojom generator napaja vu�ni motor.

Elektromotori su jednosmjerne struje (uobi�ajeno) i naizmjeni�ne struje, a generatori

tako�er jednosmjerne struje i

naizmjeni�ne struje (uobi�ajeno).

�esto se u praksi uz odre�ene vrste

mjenja�a veže pojam „automatski“ mjenja�.

Ovdje se isti�e da svi mjenja�i kod kojih

se po automatizmu mjenja prenosni

odnos sa promjenom broja obrtaja

motora (n) su automatizirani, odnosno

automatski mjenja�i. Tu se ubrajaju svi

tzv. kontinuirani mjenja�i:

- frikcioni,

- hidrodinami�ki,

- hidrostati�ki i

- elektri�ni.

EM PT

PTEM

M KBGES

M - motor sui, GES - generator za proizvodnju

istosmjerne ili naizmjeni�ne struje, KB - komandni

blok, EM - elektromotor, PT - pogonski to�ak

Sl. 13.50 Shema elektri�nog kontinuiranog

prenosnika

Ovo ne isklju�uje da se i drugi mjenja�i tzv. stepenasti mehani�ki mjenja�i i

kombinirani mjenja�i (hidromehani�ki, elektromehani�ki) mogu automatizirati.

Uobi�ajeno je da su kombinirani (hidromehani�ki i elektromehani�ki) mjenja�i

automatizirani, a u posljednje vrijeme se i mehani�ki mjenja�i (sve vrste)

automatiziraju (�esto nose naziv „robotizirani“ mjenja�i).

Algoritam po kom se neki mjenja� automatizira zavisi od vrste vozila, uslova vožnje i

samog mjenja�a. Uobi�ajeno se algoritmi upravljanja izražavaju preko testerastih

dijagrama n = f(v), gdje je v – brzina vozila. Ovdje se ne�e ulaziti u detaljnija

objašnjenja uslova automatizacije mjenja�a.

13.2.2.4 Kombinirani mjenja�i

a) Hidromehani�ki mjenja�i

U savremenim vozilima, posebno autobusima u specifi�nim uslovima vožnje

(gradski saobra�aj), sve više se ugra�uju kombinirani tzv. hidromehani�ki mjenja�i.

Njihova prednost se najbolje vidi na slici 13.51, gdje je dat dijagram vu�ne sile

jednog kombiniranog hidromehani�kog mjenja�a (kriva - 1) sa dva stepena


mehani�kog mjenja�a u odnosu na klasi�an trostepeni mehani�ki mjenja�

(kriva – 2). Ovdje se vidi da su mehani�ki gubici pove�ani kod hidromehani�kog

mjenja�a u odnosu na klasi�ni mehani�ki stepenasti mjenja�, ali je transformacija

obrtnog momenta, odnosno vu�ne sile na

to�ku (FT) povoljnija kod

hidromehani�kog mjenja�a na malim

brzinama.

U nastavku su dati neki prakti�ni primjeri

izvedbe kombiniranih mjenja�a sa

odgovaraju�im shemama. Tako je na

slici 13.52 dat presjek ZF-ovog transmatic,

16-stepenog poluautomatskog mjenja�a

koji se sastoji od hidrodinami�kog

pretvara�a, lamelaste spojnice, stepenastog

mehani�kog mjenja�a sa nepokretnim

osama vratila, reduktorom,

multiplikatorom i planetarnim

prenosnikom na izlaznom vratilu.

2

1FT

v

Sl. 13.51 Uporedni dijagram vu�ne sile na

to�ku (FT) za dva mjenja�a

R – izbor podru�ja prenosa, D – direktna veza

Sl. 13.52 ZF - transfmatic 16-stepeni poluautomatski mjenja�

Na slici 13.53 data je adekvatna shema mjenja�a sa slike 13.52, gdje se najbolje vidi

princip rada i kompozicija mjenja�a.

13.2 Mjenja�i 287

S S S13 2


Sl. 13.53 Shema ZF - transmatic 16-stepenog poluautomatskog mjenja�a

Drugi primjer je jedan potpuno automatizirani (automatski) mjenja� sa 6-stepeni

prenosa, tip ZF6 HP600, prikazan na slici 13.54.

Sl. 13.54 ZF6 HP600 6-stepeni automatski (automatizirani) mjenja�

Adekvatna shema ovog mjenja�a, sa svim varijantama stepeni prenosa, prikazana je

na slici 13.55.


A

B C D E FDSNeutralnipoložaj

I. stepenprenosa

II. stepenprenosa

III. stepenprenosa

HN hodnazad

VI. stepenprenosa

V. stepenprenosa

IV. stepenprenosaT

R

P

DS – direktna spojnica za premoš�avanje pretvara�a; A, B, C – mokre frikcione spojnice,

D, E, F – mokre frikcione ko�nice

Sl. 13.55 Shema ZF6 HP600 6 - stepenog automatskog mjenja�a sa pojedinim stepenima prenosa

Ne ulaze�i u detaljnija objašnjenja prethodno prikazanih prenosnika na

slikama 13.52 i 13.54, može se konstatirati, da se oni sastoje od: hidrodinami�kog

pretvara�a, mehani�kog stepenastog mjenja�a sa nepomi�nim osama i planetarnog

prenosnika, ili samo od ve�eg broja setova planetarnih prenosnika, kao na

slici 13.54. Pored osnovnih cjelina, tu su i setovi ko�nica i spojnica, koje su

uobi�ajeno mokre frikcione i služe za ko�enje pojedinih setova, odnosno

prespajanje setova zbog postizanja odgovaraju�eg stepena prenosa.

Kod kombiniranih hidrodinami�kih mjenja�a, koji su uglavnom automatizirani,

veoma je važan izbor programa promjene stepena prenosa mjenja�a. Program se

bira prema vrsti vozila i uslovima u kojima vozilo naj�eš�e radi. Na slikama 13.56;

13.57; 13.58 dati su primjeri programa za izbor promjene stepena prenosa mjenja�a

za tri razli�ita režima vožnje, mjenja� Voith DIVA D863, kako za promjenu iz

manjeg u ve�i stepen, tako i obrnuto.

13.2 Mjenja�i 289

80

100

60

20

40

00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

v [%]

n[%

]1. 2. 3.

Potrošnja goriva 40 l/100 kmUbrzanje vozila 15 s na 40 km/h

v

0

80

100

60

20

40

n[%

]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1. 2. 3.

v [%]Potrošnja goriva 38 l/100 kmUbrzanje vozila 15,6 s na 40 km/h

Sl. 13.56 Program normalne vožnje kod

automatskog mjenja�a Voith

DIVA D863

Sl. 13.57 Program štedljive vožnje kod

automatskog mjenja�a Voith

DIVA D863

0

80

100

60

20

40

n[%

]

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

v [%]

1. 2. 3.

Potrošnja goriva 36 l/100 kmUbrzanje vozila 16 s na 40 km/h

v

Sl. 13.58 Program vrlo štedljive vožnje kod automatskog mjenja�a Voit DIVA D863

U nastavku su dati primjeri nekoliko automatskih hidromehani�kih mjenja�a, bez

objašnjenja (slike 13.59; 13.60 i 13.61).


Sl. 13.59 Presjek automatskog 5-stepenog mjenja�a MB 5WA580

Sl. 13.60 Presjek automatskog 6-stepenog mjenja�a Renk HSRM 226.22

13.2 Mjenja�i 291

Sl. 13.61 Savremeni automatski mjenja� Allison B500R

b) Elektromehani�ki mjenja�i

Koriste se radi poboljšanja osobina elektri�nih mjenja�a. Paralelni spoj elektri�nog i

mehani�kog mjenja�a pove�ava stepen korisnosti u odnosu na klasi�ni elektri�ni

mjenja�, te pove�ava broj obrtaja. Elektri�ni mjenja� se koristi pri pokretanju i

ubrzanju vozila sa mjesta, kao i za savladavanje velikih vanjskih otpora u toku

kretanja vozila. U drugim uslovima kretanja elektri�ni mjenja� se isklju�uje i za

kretanje se koristi samo mehani�ki mjenja�.

Isti razlozi su i za korištenje kombiniranog hidrostati�kog-mehani�kog mjenja�a

kao i kod elektromehani�kog mjenja�a.

13.3 Zglobni (kardanski) prenosnici

Zglobni prenosnici služe za prenos obrtnog momenta izme�u agregata �ije su ose

nekoaksijalne bilo zbog konstruktivnih razloga ili zbog uslova rada agregata.

Osim za prenos obrtnog momenta ka vode�em mostu, kardanski prenosnici se

tako�er primjenjuju pri prenosu obrtnog momenta na pogonske to�kove, za pogon

pomo�nih agregata vozila (ure�aj za samoistovar, �ekrk) itd.

Kardanski prenosnici moraju ispuniti slijede�e zahtjeve:

a) da nemaju popre�nih oscilacija i bacanja vratila u svim mogu�im

dijapazonima brojeva obrtaja,

b) da omogu�avaju ravnomjernost obrtanja vratila i

c) da imaju visok stepen korisnog dejstva i pri velikim vrijednostima ugla

me�u vratilima koja povezuju.


Ako kardanski prenosnici vežu agregate vozila smještene na ramu vozila, ugao vratila

obi�no ne prelazi 2�3° i zavisi od stepena ta�nosti postavljanja agregata i deformacije

rama. Ako kardanska vratila vežu mjenja� sa pogonskim mostom taj ugao kod vozila

može biti 15�20°, a kod specijalnih vozila do 30° i više stepeni. Naro�ito velik ugao

me�u vratilima koja vežu kardanski prenosnici je kod poluosovina prilikom pogona

na prednji most, i on može dosti�i vrijednost 30�40° pri maksimalnom uglu okretanja

to�kova prilikom ulaska vozila u oštru krivinu.

Na slici 13.62 shematski je prikazan položaj kardanskog vratila (2) prilikom prenosa

obrtnog momenta od mjenja�a (1) na pogonski most (3). Pošto je pogonski most

elasti�no vezan za ram (5) preko gibnja (4), u toku kretanja vozila dolazi do

pomjeranja pogonskog mosta po kružnom luku pa kardansko vratilo mora imati

mogu�nost kompenzacije promjenjive dužine.

1 23

4

5�

1 - mjenj�, 2 - kardasnki prenosnik, 3 - vode�i most, 4 - gibanj, 5 - ram (šasija)

Sl. 13.62 Shema kardanskog prenosnika

Kardanska vratila se prave od tankostjenih �eli�nih cijevi kao što se vidi na

slici 13.63. Da bi se omogu�ilo prilago�avanje kardanskog vratila promjenjivoj

dužini koja se javlja u toku eksploatacije, vratilo se izvodi iz dva dijela, koja su

me�usobno aksijalno pomjerljiva duž žljebova.

�

Sl. 13.63 Kardansko vratilo sa kardanskim zglobovima

Aksonometrijski izgled kardanskog vratila dat je na slici 13.64.

Kardansko vratilo, kao cjelina mora biti izbalansirano, kako stati�ki tako i dinami�ki,

da bi se izbjegle vibracije vratila u pogonu i ostvario miran i bešuman rad vratila.

13.3 Zglobni (kardanski) prenosnici 293

Stepen korisnog dejstva kardanskih prenosnika

kre�e se od 0,95 do 0,99.

Zglobni prenosnici mogu se podijeliti po više

kriterija, od koji navodimo najvažnije:

a) Podjela po krutosti zglobova:

- zglobni prenosnici sa krutim zglobovima i

- zglobni prenosnici sa elasti�nim zglobovima.

b) Podjela po kompoziciji uzdužnih rastojanja:

- zglobni prenosnici sa teleskopima i

- zglobni prenosnici bez teleskopa.

Sl. 13.64 Kardansko vratilo sa

kardanskim zglobovima

c) Podjela po broju zglobova:

- sa jednim zglobom,

- sa dva zgloba,

- sa dva zgloba i jednim vratilom i

- sa više zglobova i vratila.

d) Podjela po na�inu prenošenja ugaone brzine:

- zglobove nejednake ugaone brzine (asinhrone); zglobovi nejednake ugaone

brzine prilikom promjene ugla me�u vratilima karakteriziraju se periodi�nom

neravnomjernoš�u ugaonih brzina vode�eg i vo�enog vratila; zglobovi nejednake

ugaone brzine mogu se izvoditi i kao elasti�ni i kao zglobni.

- zglobove jednake ugaone brzine (sinhrone) koji se karakteriziraju jednakim

ugaonim brzinama vode�eg i vo�enog vratila pri bilo kakvoj promjeni ugla.

Kardanska vratila sa sinhronim zglobovima primjenjuju se kod pogona to�kova

na prednjem mostu (prednji pogon). Zglobovi jednakih ugaonih brzina izvode se

kao zglobni.

U nastavku �e se dati kratki osvrt na asinhrone i sinhrone zglobne prenosnike, kao i

na zglobne prenosnike sa elasti�nim zglobovima.

13.3.1 Zglobovi nejednakih ugaonih brzina (asinhroni zglobovi)

Naj�eš�e upotrebljavan zglob nejednake ugaone brzine je krstasti zglob koji je

prikazan na slici 13.65 sa svim glavnim elementima.

Uslijed nejednakih ugaonih brzina vode�eg i vo�enog vratila dolazi do dodatnih

naprezanja koja se prenose na glavni prenos u vode�em mostu i doprinose

njegovom bržem habanju.


Shema krstastog zgloba data je na

slici 13.66 a) i b), gdje je objašnjeno

kretanje krsta kardana, tzv. otvorenog

kardana razli�ite ugaone brzine.

Na slici 13.66 a) prikazan je položaj

zgloba koji prenosi obrtni moment pod

uglom �. Ta�ka P na vertikalnoj viljušci

opisuje krug polupre�nika r u vertikalnoj

ravni i vezana je za vratilo 1.

Odgovaraju�a ta�ka na horizontalnoj

viljušci vezana za vo�eno vratilo (2)

tako�er opisuje krug polupre�nika

�� cosr r1

ali u ravni nagnutoj

Sl. 13.65 Asinhroni krstasti zglob

pod uglom � u odnosu na vertikalnu ravan.

�

�

�

�

1

1

2

2

�

�r

III

I

I

I

II

II

II

P

r

r

1

1

1

2

2

r1

P1

a)

b)

Sl. 13.66 Shema krstastog zgloba u dva karakteristi�na položaja

Ta�ka P vrši kružno kretanje u ravni I-I. Odgovaraju�a ta�ka na vratilu (2) vrši

kružno kretanje u ravni II-II. Presjek ravni I-I i II-II je osa oko koje se njiše krst

kardana u granicama ugla �.

Broj obrtaja vratila (1) i (2) su isti ali su ugaone brzine �1 i �2 razli�ite tokom

jednog obrtaja vratila (2). Iz uslova da se brzina kretanja ta�ke P izrazi preko

ugaonih brzina �1 i �2 (slika 13.66 a)) važi

,cosrrv21p

�� (13.37)


odnosno

.cos21

�� (13.38)

Ako se pak brzina ta�ke P1 izrazi preko ugaonih brzina �1 i �2 (sa slike 13.66 b),

važi

,rcosrv211p

�� (13.39)

odnosno,

.cos

1

21�

�� (13.40)

Iz jedna�ine (13.38) i (13.40) slijedi da se ugaona brzina �2 kre�e u granicama:

��

,�,��cos

cos1

21 (13.41)

za konstantnu vrijednost ugaone brzine �1.

Ovo zna�i da i za slu�aj �1 = const., ugaona brzina �2 varira u rasponu prema

jedna�ini (13.41), odnosno da je u procesu rada kardanskog vratila prisutno ugaono

ubrzanje )dt/d(2

� i u slu�aju �1 = const.

Ubrzanje izaziva dinami�ko optere�enje u vidu inercionog momenta, koji se može

izraziti kao

dt

dIM

2

i

�� (13.42)

gdje je I – moment inercije masa rotiranja vratila (2) (slika 13.66). Zbog ovoga se

naj�eš�e, za slu�aj kardanskog vratila sa zglobovima nejednakih ugaonih brzina,

koristi kombinacija vratila kao na slici 13.67, gdje se ulazna i izlazna osa vratila

nalazi u istoj ravni. U tom slu�aju dinami�ko optere�enje prima samo vratilo (1)


2

�1

�2

1

3

1 - vratilo, 2,3 - krstasti zglob

Sl. 13.67 Kombinacija kardanskih vratila koja omogu�avaju istu vrijednost ulazne i izlazne

ugaone brzine

slika 13.67. Ovo optere�enje se može minimizirati sa dimenzijama i masama vratila (1).

Raspored kardanskih vratila zavisi od broja vode�ih mostova i pomo�nih agregata.

Na slici 13.68 dat je shematski raspored kardana za slu�aj pogona na zadnjim

to�kovima (slika 13.68 a)), pogona na sva �etiri to�ka (slika 13.68 b)) i pogona na

šest to�kova (slika 13.68 c)).

motor

spojnica

mjenjačkardan

mjenjač

kardan

razvodnikpogona

kardan

a) b)

c)

Sl. 13.68 Raspored kardanskih vratila za tri razli�ita slu�aja pogona vozila


13.3.2 Zglobovi jednakih ugaonih brzina (sinhroni zglobovi)

Ako se spoje dva zgloba nejednakih ugaonih brzina, tako da izme�u njih bude ugao

koji ostvaruje pogonsko i gonjeno vratilo, onda �e oni prenositi ravnomjerno

ugaone brzine sa jednog na drugo vratilo. Ovakvi sklopovi �esto se zovu i

homokineti�ki zglobovi. Naj�eš�e se nalaze na vratilima pogonskih i upravlja�kih

to�kova vozila jer osiguravaju kontinuiran prenos obrtnog momenta pri bilo kom

uglu zakretanja. Na slici 13.69 prikazano je nekoliko razli�itih konstrukcija

homokineti�kih zglobova.

Sl. 13.69 Razli�iti homokineti�ki zglobovi

Na slici 13.69 a) prikazan je homokineti�ki zglob složen od spajanja dva obi�na

kardanska zgloba. Zglobove nosi plo�a homokinetskog zgloba i ti su zglobovi u

odnosu na nose�u plo�u postavljeni simetri�no. Neravnomjernost koju unosi prvi

kardanski zglob otklanja drugi kardanski zglob. Uvjet je da uglovi zakretanja jednog

i drugog zgloba budu me�usobno uvijek jednaki. To se postiže zglobno vezanim

osovinicama. Konstrukcija tih kardanskih zglobova identi�na je konstrukciji

kardanskih zglobova obra�enih u okviru kardanskih vratila.

Kardanski zglobovi na slikama 13.69 b) i c) su sa posebno oblikovanim umecima i

kliznim elementima. Koriste se na vozilima ve�e prohodnosti. Uslov za njihov

pravilan rad je dobro podmazivanje. Zbog toga su klizni elementi zašti�eni

(naj�eš�e gumenim manžetnama) kako u mast za podmazivanje nebi prodirala

prašina i prljavština iz okoline. Ovi zglobovi imaju nešto manji stepen korisnosti

zbog prisustva trenja, u odnosu na krstasti zglob slika 13.69 a). Na slikama 13.69 d)

i e) date su fotografije dva homokineti�ka zgloba tipa Rzeppa i Tripod.


13.3.3 Elasti�ni zglobni prenosnici

Elasti�ni zglobovi konstruktivno su rješeni naj�eš�e sa kombiniranim gumeno

�eli�nim �ahurama (slika 13.70 a). Zglobovi sa gumeno-�eli�nim �ahurama, �iji broj

zavisi od veli�ine obrtnog momenta koji se prenosi, omogu�avaju rad pod uglom

me�u vratilima do 12°. U posljednje vrijeme se sve rje�e upotrebljavaju u

automobilskoj industriji. Tako�er se susre�u i elasti�ni zglobovi sa gumenim ili

kožnim elementom u sredini (slika 13.70 b)) spojenim sa kracima na krajevima

vratila obostrano. Zglob se ne podmazuje, daje dobru torzionu elasti�nost i

smanjena dinami�ka naprezanja pri naglom uklju�ivanju prenosnika.

gumeni elemenat

gumenielemenat

trokrakielementi

veze savratilima itrokrakimelementima

a) b)

Sl. 13.70 Crteži elasti�nih zglobova

13.4 Pogonski (vode�i) most

Pogonski most služi za prenos snage (obrtnog momenta i odgovaraju�e ugaone

brzine), od mjenja�a preko kardanskog vratila (zavisno od konstrukcije) na

pogonske to�kove. Osim toga, pogonski most mora primiti vertikalne, uzdužne i

popre�ne sile koje se javljaju izme�u kolovoza i rama ili karoserije vozila. Pogonski

most može biti prednji (osim pogona ima i funkciju mosta sa kojim se upravlja) ili

zadnji, pa se u zavisnosti od toga konstruira i na�in prenosa snage na pogonske

to�kove.

Pogonski most mora ispuniti slijede�e zahtjeve:

a) obezbijediti translatorno kretanje vozila i potrebnu maksimalnu brzinu

vozila u najve�em stepenu prenosa,

b) vršiti promjenu parametara snage u nepromijenjenom (stalnom) odnosu,

c) promijeniti ravan obrtanja vratila (izuzev u slu�aju vozila sa motorom

postavljenim popre�no u odnosu na uzdužnu osu vozila) u odnosu na osu

obrtanja motora,

13.4 Pogonski (vode�i) most 299

d) prenositi obrtni moment na lijevi i desni to�ak pri njihovim razli�itim

ugaonim brzinama,

e) da preko svog ku�išta (ukoliko ga ima) omogu�i prenos sila (aktivnih i

rekativnih) izme�u rama ili karoserije vozila i pogonskih to�kova (preko

sistema za ovješenje),

f) da ima što manju težinu i

g) da ima što manje dimenzije, radi postizanja odgovaraju�eg klirensa

(rastojanja najniže ta�ke vozila od kolovoza).

U pogonskom mostu smješteni su mehanizmi transmisije koji služe za prenos

obrtnog momenta na pogonske to�kove, i to:

- glavni prenos,

- diferencijal i

- poluvratila.

Za slu�aj pogona vozila na više mostova, u sistemu prenosa sanage od mjenja�a do

pogonskog mosta, nalaze se i razvodnici snage za pojedine pogonske mostove. Oni

�e se posebno obraditi.

Pogonski most obi�no predstavlja gredu koja u sebi sadrži: glavni prenos,

diferencijal i poluvratila. Kod zavisnog ovješenja to�kova, vode�i most je kruta

greda koja povezuje to�kove (slika 13.71 a)). U tom slu�aju glavni prenos i

diferencijal obi�no se postavljaju u ku�ište pogonskog mosta. Rje�e se glavni

prenos i diferencijal postavljaju na ram (ili karoseriju) vozila, dok kruta greda

veže to�kove (slika 13.71 b)) (poluzavisno vješanje). Pri nezavisnom vješanju

to�kova sa klate�im poluvratilima, ku�ište pogonskog mosta se pravi razdvojeno

(slika 13.71 c)). Ako je nezavisno ovješenje izvedeno sistemom poluga, vode�i most

tada prakti�no nije samostalan agregat.

a) b) c)

Sl. 13.71 Razli�iti na�ini vezivanja pogonskog mosta

U zavisnosti od koncepcije gradnje, na motornom vozilu može biti jedan ili više

pogonskih mostova a mogu biti smješteni na zadnjem, na zadnjem i na prednjem

dijelu vozila i samo, na prednjem dijelu vozila.


Koeficijent korisnog dejstva glavnog prenosa odre�uje se na osnovu gubitaka

uslijed trenja me�u zupcima zup�anika, uslijed bu�kanja maziva i trenja u ležajevima.

Kod jednostepenih glavnih prenosa sa konusnim zup�anicima koeficijent korisnog

dejstva iznosi �o = 0,96, a kod duple redukcije �o = 0,92.

Obrtni moment koji glavni prenos prenosi na poluvratila se ra�una kao

ookmnspeoiiMM

m

�� (13.43)

gdje su:

Mo – obrtni moment na poluvratilima glavnog prenosa,

Me – efektivni obrtni moment motora,

mn

i – prenosni odnos u mjenja�u u n-tom stepenu prenosa,

�m – stepen korisnog dejstva u mjenja�u za n-ti stepen prenosa,

�k – stepen korisnog dejstva kardanskog prenosnika,

io – prenosni odnos u glavnom prenosu,

�o – stepen korisnog dejstva glavnog prenosa i

�sp – stepen korisnog dejstva spojnice.

Prenosni odnosi u pogonskom mostu kod jednostruke redukcije (glavni prijenos) se

kre�u u granicama io = 3 � 7, a kod dvostruke redukcije (glavni prijenos + redukcija

u to�ku) ili (dva glavna prenosa) io = 5 �12.

13.4.1 Glavni prenos

Zadatak glavnog prenosa je da prenosi snagu od izlaznog vratila mjenja�a, odnosno

zglobnog prenosnika do diferencijalnog prenosnika uz pove�anje obrtnog momenta

i smanjenje ugaone brzine, te uz mogu�nost promjene ravni obrtanja.

Konstrukcija glavnog prenosnika treba zadovoljiti slijede�e posebne uslove:

a) obezbijediti neophodan (projektovani) prenosni odnos u vode�em mostu (io)

sa najmanjim mogu�im gabaritom kako bi se ostvario maksimalan klirens,

b) miran rad (mala buka) i

c) obezbijediti što ve�u vrijednost stepena korisnog dejstva.

Postoje razli�ite vrste glavnih prenosnika. U odnosu na konstrukciju mogu se

podijeliti na

- zup�aste i

- pužne.

Zup�asti glavni prenos se sastoji naj�eš�e od para konusnih zup�anika (konusni i

tanjirasti) (slika 13.72 a)) ili od para cilindri�nih zup�anika (slika 13.72 b)).


Konusno-tanjirasti zup�asti glavni prijenos koristi se kod vozila gdje je ravan

obrtanja motora postavljena popre�no u odnosu na ravan obrtanja pogonskih

to�kova. Kod glavnog prenosa koji je izveden od para cilindri�nih zup�anika je ista

ravan okretanja motora i pogonskih to�kova.

Konusnosno-tanjirasti zup�asti parovi rade se sa spiralnim zubima (slika 13.73 a)) i

hipoidnim zubima (slika 13.73 b)). Kod spiralnih zuba ose zup�anika se sjeku u

jednoj ta�ki, a kod hipoidnih se mimoilaze (veli�ina minoilaženja A, slika 13.73).

a) b)

glavniprenos

glavniprenos

diferencijal diferencijal

A

a) b)

Sl. 13.72 Skica glavnog prenosa sa konusno-

tanjirastim zup�anicima (a) i sa

cilindri�nim zup�anicima (b)

Sl. 13.73 Konusno-tanjirasti glavni prenos sa

spiralnim (a) i hipoidnim zubima (b)

Rješenje sa hipoidnim zubima ima prednost zbog mogu�nosti spuštanja težišta

vozila, ostvarenja ve�eg prenosnog odnosa, prenosa ve�ih obrtnih momenata,

smanjenja buke itd.

Pužni glavni prenos izvodi se pomo�u

pužnog prenosnika sa pužem (1) i

pužnim to�kom (2) (slika 13.74).

Glavni prenos u odnosu na broj

redukcija može biti jednostepeni

(slika 13.72 i slika 13.74) ili dvostepeni

(dupla redukcija) (slika 13.75). Kod

glavnog prenosa sa duplom redukcijom

obrtni moment od kardanskog vratila

prenosi se preko para konusnih

zup�anika (1) i (2) i para cilindri�nih

zup�anika (3) i (4) ili planetarnog

prenosa u samom to�ku (pozicije 5, 6, i

7). Dupla redukcija, kao na slici 13.75 a)

naziva se centralna. Osim ovakvog

1 1

2

3

2

1 - puž, 2 - pužni to�ak, 3 - diferencijal

Sl. 13.74 Glavni prenos sa pužnim

prenosnikom

na�ina izvo�enja, dupla redukcija može biti izvedena kao razdvojena (slika 13.75 b)

i c)). Prvi dio glavnog prenosa obi�no se nalazi u sredini vode�eg mosta, dok se

drugi dio glavnog prenosa može nalaziti ili na poluosovini (slika 13.75 b)) ili u

samom to�ku (slika 13.75 c)). Ako se drugi dio redukcije izvodi u to�ku obi�no se


tada primjenjuje planetarni sistem zup�anika.

2

2

87

2

4

8

6

43

5

3

1

1

1

8

a) c)

b)

1, 2 - konusno-tanjirasti zup�asti par, 3, 4 - par cilindri�nih zup�anika, 5 – zup�asti vijenac sa

unutrašnjim ozubljenjem, 6 - centralni zup�anik, 7 - sateliti, 8 - diferencijal

Sl. 13.75 Glavni prenos sa duplom redukcijom (razli�ite izvedbe)

Radi boljeg razumijevanja u nastavku se daje nekoliko konstruktivnih rješenja

glavnog prenosa sa svim detaljima. Na slici 13.76 dat je primjer glavnog prenosa sa

diferencijalom u ku�ištu pogonske osovine, jednostruka redukcija sa parom

konusno-tanjirastih zup�anika.


Sl. 13.76 Konusno-tanjirasti glavni prenosnik sa diferencijalom u ku�ištu pogonske osovine

Na slici 13.77 dat je glavni prenos pomo�u pužnog prenosnika, jednostruka

redukcija, a na slici 13.78 glavni prenos (dvostruka redukcija), sa jednim parom

7

5

3

1

6

4

32

6

43

25

1

1 - puž, 2 - planetarni zup�anik, 3 - ku�ište diferencijala, 4 - pužni to�ak, 5 - satelit,

6 - poluosovina, 7 - konusni kotrljajni ležaj

Sl. 13.77 Glavni prenos sa pužnim prenosnikom i diferencijalom


konusno-tanjirastih zup�anika i drugim parom cilindri�nih zup�anika. Na slici 13.79

data je dupla redukcija glavnog prenosa, razdvojenog tipa kao na slici 13.75 b).

Sl. 13.78 Glavni prenosnik sa diferencijalom, dvostruka (dupla) redukcija


Sl. 13.79 Glavni prenosnik sa diferencijalom, dupla redukcija, razdvojena

13.4.2 Diferencijal

Diferencijal (diferencijalni prenosnik) u pogonskom mostu služi za prenošenje

obrtnog momenta na lijevi i desni

pogonski to�ak pri njihovim

me�usobno razli�itim ugaonim

brzinama. Do ove razlike dolazi pri

kretanju vozila u krivini, zatim pri

kretanju po neravnom putu i u slu�aju

razli�itih polupre�nika to�kova

(nejednak pritisak u pneumaticima).

Razlika u ugaonim brzinama dolazi

uslijed toga što to�kovi u istom

vremenskom periodu moraju da imaju

razli�ite obimne brzine (jer prelaze

razli�ite puteve za isto vrijeme). Primjer

razli�itih brzina to�kova vozila u krivini

dat je na slici 13.80, gdje je v2 > v1,

odnosno brojevi obrtaja to�kova (lijevog

i desnog) su u odnosu 12

TTn n 3 .

Prilikom kretanja vozila kroz krivinu

v

v

D

r

r

1

2

2

1

0

Sl. 13.80 Uslovi kretanja vozila u krivini


(slika 13.80), to�ak koji prelazi manji put pruža ve�i otpor okretanju, jer ga ko�i

podloga. U tom slu�aju zup�anik te poluosovine se ko�i, te se preko ku�išta i

satelita pove�ava broj obrtaja poluosovine to�ka koji prelazi duži put. Koliko se

smanji broj obrtaja jednog to�ka, toliko se pove�a broj obrtaja drugog to�ka. Pri

kretanju vozila u pravcu, sateliti se ne obr�u oko svoje ose nego tada igraju ulogu

klinova me�u bo�nim zup�anicima poluosovina. Prilikom ko�enja jednog od

bo�nih zup�anika poluosovine uslijed pove�anog otpora kotrljanja, prolaska vozila

kroz krivinu itd., sateliti po�inju da se okre�u oko svoje osovine, te na taj na�in

pove�avaju broj obrtaja druge poluosovine. Ova osobina diferencijala u nekim

slu�ajevima otežava kretanje vozila na klizavom putu. Prilikom propadanja jednog

pogonskog to�ka u blato ili pijesak, taj to�ak ima veoma mali otpor kotrljanja

nasuprot to�ku koji se nalazi na �vrstoj podlozi. U tom slu�aju to�ak koji se nalazi

na �vrstoj podlozi prestaje se obrtati, dok to�ak koji je na dijelu podloge koja pruža

mali otpor, preko diferencijala dobiva veliki broj obrtaja i vozilo ostaje nepokretno.

Princip rada diferencijala najlakše se može shvatiti pomo�u slike 13.81 i slike 13.82

gdje su date sheme diferencijala sa glavnim prenosom i dijagram brzina planetarnih

zup�anika i satelita.

1

3

vk

nk

n2n1

6 641 42

5

2

77

n ztn zt

1 - konusni zup�anik, 2 - tanjirasti zup�anik, 3 - ku�ište diferecijala, 41, 42 - planetarni zup�anici,

5 - sateliti, 6 - poluosovine to�kova, 7 - to�kovi

Sl. 13.81 Shema diferencijala sa glavnim prenosom

Na slici 13.81 je glavni prenos ostvaren preko konusno-tanjirastog zup�astog para

(1, 2). U ku�ištu diferencijala (3) nalaze se planetarni zup�anici (41) i (42) na

ožlijebljenom vratilu poluosovina to�kova (6) i sateliti (5) uležišteni u ku�ištu

diferencijala (3). Broj obrtaja koji se prenosi preko kardana na zup�anik (1) je nk,


satelit4

xx

-a

v

v

v = 2v

v

v = 0

vv1

2

2 o

1

1

2o

‘

‘r+a

45

planetar

12

a broj obrtaja tanjirastog zup�anika (2)

je ntz i dobije se na osnovu prenosnog

odnosa io i broja obrtaja nk. Zajedno sa

zup�anikom (2) okre�e se i ku�ište (3)

istim brojem obrtaja. U ku�ište su

ugra�ene osovine satelita (5) i one se

okre�u zajedno sa ku�ištem oko ose

obrtanja to�kova. Okretanje satelita (5)

oko ose to�kova izaziva okretanje i

planetarnih zup�anika (41) i (42) sa

brojevima obrtaja n1 i n2. Ako su otpori

na to�kovima lijeve i desne strane isti,

onda je i broj obrtaja n1 + n2.

Detaljnija analiza kretanja planetarnih

zup�anika (41) i (42) kao i satelita (5)

može se objasniti preko slike 13.82.

Brzina kretanja ose satelita je vo i

definirana je brojem obrtaja tanjirastog

zup�anika glavnog prenosa i

dimenzijama diferencijala.

Sl. 13.82 Dijagram brzina planetarnih

zup�anika

Ovdje treba razlikovati dva slu�aja vožnje

- vožnja u pravcu,

- vožnja u krivini.

Kod kretanja u pravcu rad diferencijala je nepotreban. Ovdje je obodna brzina

planetara (lijevog i desnog) ista i jednaka je brzini osovinice satelita, tj.

o21vvv �� (13.44)

odnosno,

.n2nn

v2vv

o21

o21

456

��

(13.45)

Ako su pak otpori puta razli�iti, vozilo u krivini itd., onda je n1 7 n2. Ali i dalje

ostaju jednakosti

456

��

o21

o21

v2'v'v

n2nn

(13.46)


Ovo zna�i koliko se smanjuje obimna brzina planetara (41) v’1 (za iznos “a” na

slici 13.82) toliko se pove�ava obimna brzina drugog planetara (42) v’2. U krajnjem

ishodu jedna od brzina može biti v1 = 0, a brzina v2 = 2vo, odnosno planetar (41)

miruje, a planetar (42) se okre�e duplo brže od ose satelita.

Sa konstruktivnog stajališta, diferencijal se može izvesti sa:

- koni�nim zup�anicima (slika 13.81),

- cilindri�nim planetarnim zup�anicima,

- pužnim planetarnim prenosnikom,

- kulisnim mehanizmom i

- raznim tipovima spojnica (lamelaste, aksijalne, jednosmjerne itd.).

Da bi se malo bolje upoznao princip rada u nastavku �e biti dato nekoliko

konstruktivnih izvedbi klasi�nih diferencijala.

Tako je na slici 13.83 prikazan aksonometrijski pogled, sa djelomi�nim presjekom,

diferencijala �ija shema odgovara slici 13.81. Na slici je prikazana viljuška kardana (1)

koja prenosi snagu preko konusno (2) - tanjirastog (3) zup�astog sklopa. Sa

tanjirastim zup�anikom (3), okre�u se sateliti (5), uležišteni sa osovinom (6) u

nosa�u ili ku�ištu. Prenose obrtanje na planetarne zup�anike (4) i na poluosovine

to�kova (7).

1 - viljuška kardana, 2 - koni�ni zup�anik glavnog prenosa, 3 - tranjirasti zup�anik glavnog prenosa,

4 - koni�ni planetarni zup�anici, 5 - satelit, 6 - osovina satelita, 7 - poluosovine to�kova, 8 - ku�ište

pogonskog nosta

Sl. 13.83 Djelomi�ni presjek glavnog prenosnika i diferencijala sa koni�nim zup�anicima


Izgled diferencijala sa pužnim prenosom dat je na slici 13.84 u izvedbi sa

samoblokiranjem diferencijala (tip TORSEN).

1 - tanjirasti zup�anik od glavnog prenosa, 2 - ku�ište diferencijala, 3 - pužni to�ak, 4 - bo�ni

zup�anici, 5 - puž, 6 - poluosovina

Sl. 13.84 Izgled diferencijala sa pužnim prenosom (samoblokiraju�i, Torsen)

Ve� ranije je pomenuto da, za slu�aj da jedan to�ak bude na jako klizavoj podlozi,

dolazi do blokade vozila, jer se drugi to�ak, koji je na suhoj podlozi, ne može

okretati. Zbog toga se �esto u diferencijalima susre�u razli�ite blokade. Sa

stanovišta stepena blokade ovih diferencijala tu se ubrajaju:

- diferencijali sa 100% blokadom (mehani�ke blokade),

- diferencijali sa ograni�enom blokadom (automatska blokada),

- diferencijali sa aktivno (elektronski) kontroliranom blokadom (programirana

kontrola blokade diferencijale).

Ve� je na slici 13.84 prikazan diferencijal sa automatskom blokadom. Ovdje se ne�e

ulaziti u detalje oko funckioniranja blokade diferencijala. Drugi primjer

samoblokiraju�eg diferencijala sa dvije koni�ne ko�nice prikazan je na slici 13.85

kao crtež a) i kao fotografija b). Ugra�eni paket zavojnih opruga daje konstantnu

po�etnu silu trenja. Ona se pove�ava djelovanjem radijalnih sila izme�u koni�nih

zup�anika, što obezbje�uje potrebnu ovisnost samoblokade od veli�ine pogonskog

momenta.


Sl. 13.85 Izgled samoblokiraju�eg diferencijala (a – crtež, b – fotografija)

13.4.3 Pogon na više mostova (razvodnik pogona)

Kod vozila koja su izra�ena sa pogonom na više mostova, da bi se omogu�io

prenos obrtnog momenta na pogonske to�kove dodaje se još jedan agregat –

razvodnik pogona. Uloga razvodnika pogona jeste vršenje raspodjele obrtnog

momenta na pogonske mostove. Primjer smještaja razvodnika na vozilu sa

prednjim i zadnjim pogonom dat je na slici 13.86 gdje je raspodjela obrtnih

momenata naprijed (Mp) i nazad (Mz), odnosno na prednju i na zadnju pogonsku

osovinu.

r

MMnn

d

zp

zp

motormjenjač

(diferencijal)razvodnik pogona

Sl. 13.86 Položaj razvodnika pogona


Sa slike 13.86 vidi se da je uloga razvodnika snage za konkretan primjer da izvrši

preraspodjelu snage, odnosno obrtnog momenta za savladavanje otpora na

to�kovima zbog razli�itih težina vozila koja otpadaju na prednju i zadnju stranu.

Pomenuti razvodnici pogona predstavljaju prakti�no jednu vrstu diferencijala sa

stalnim odnosom razvo�enja snage.

Primjer kretanja vozila u krivini, koje ima pogon na sva �etiri to�ka, i razvodnik (D3)

trebaju obezbijediti odgovaraju�u raspodjelu broja obrtaja, što se vidi na slici 13.87.

v

v

o

r

rr ‘

‘

‘

‘

n n

n

n

nn

D

D

D

v2

1

1

v‘2

1

r ‘1

11

2

2

2 2

z

p

2

3

1

Ulogu razvodnika snage obezbje�uje diferencijal D3.

Sl. 13.87 Shema vozila sa pogonom na �etiri to�ka u krivini

Konstrukciono, razvodnik pogona može biti riješen sa blokiranom ili

diferencijalnom raspodjelom. Vozila koja imaju više pogonskih mostova

namijenjena su obi�no za teške uslove eksploatacije, te se �esto u razvodniku

pogona dodaje jedan par zup�anika koji vrši redukciju broja obrtaja kako bi se

dobile što ve�e vu�ne sile na pogonskim to�kovima (sli�no mjenja�u sa

reduktorom).

Izvedbe razvodnika pogona, zavisno od namjene vozila i njegove koncepcije, su

vrlo razli�ite. Tako razvodnici pogona mogu biti asimetri�ni diferencijali �iji su

primjeri pokazani na slici 13.88.


783

nK

4 1n1n2

5

2

3

n1M1

414

8

25 n2

M2

6 37

nK

1, 2 - planetarni zup�anici, 3 - satelit, 4 - izlaz prema prednjem pogonu, 5 - izlaz prema zadnjem

pogonu, 6, 7 - konusno-tanjirasti zup�asti par glavnog prenosa, 8 – ku�ište diferencijala

Sl. 13.88 Shema dva asimetri�na diferencijala (razvodnika)

Konstruktivne izvedbe dva razli�ita razvodnika pogona prikazane su na

slikama 13.89 i 13.90. Na slici 13.89 se vide planetarni diferencijal i mokre lamelaste

Sl. 13.89 Razvodnik pogona W124 4MATIC VG30 (vozila MB)


frikcione spojnice koje vrše blokadu prenosa momenta na prednju ili zadnju

osovinu, tako da vozilo postaje sa pogonom samo na jednoj osovini. Na slici 13.90

prikazan je razvodnik pogona sa lan�anim prenosom. I kod ovog razvodnika

(slika 13.90) nalazi se visko spojnica pomo�u koje se blokira razvod prema jednom

pogonskom mostu. Tako vozilo sa ovakvim razvodom ima mogu�nost pogona

samo sa jednim pogonskim mostom.

1 - planetarni zup�asti diferencijal, 2 - lanac, 3 - visko spojnica (mokre frikcione spojnice),

4 - izlaz na prednji pogon, 5 - izlaz na zadnji pogon

Sl. 13. 90 Razvodnik pogona (BMW 325iX)

13.4.4 Poluvratila (poluosovine)

Pogon vode�ih to�kova od glavnog prenosa zavisi od toga da li su ti to�kovi

upravlja�ki ili su samo pogonski. Ako se pogonskim to�kovima i upravlja onda se

pogon od glavnog prenosa dovodi do pogonskih to�kova pomo�u zglobnih

prenosnika jednakih ugaonih brzina. Ako se pogonskim to�kovima ne upravlja

onda pogon to�ka zavisi od tipa vode�eg (pogonskog) mosta. Zna�i, prenos

obrtnog momenta od glavnog prenosa sa diferencijalom do pogonskih to�kova vrši

se preko pogonskih poluvratila.

Prenos obrtnog momenta na pogonske to�kove od glavnog prenosa mora ispuniti

slijede�e zahtjeve:

a) ostvariti pouzdan prenos od glavnog prenosa pri bilo kom mogu�em

položaju pogonskog to�ka, koji je diktiran sistemom ovješenja i


b) ostvariti prenos obrtnog momenta bez oscilovanja vrijednosti ugaone

brzine, bilo da se radi o zadnjim ili prednjim pogonskim to�kovima.

Pogonska poluvratila (�est naziv u literaturi – poluosovine) pogonskog mosta sa

zavisnim oslanjanjem (ovješenjem) (slika 13.91) dijele se na tri vrste:

polurastere�ena, tri �etvrtine rastere�ena i potpuno rastere�ena. Pod pojmom

rastere�enosti u nazivu pojedinih vrsta pogonskih poluvratila podrazumijeva se

rastere�enost od naprezanja poluvratila na savijanje.

Polurastere�ena i tri�etvrtine rastere�ena poluvratila primjenjuju se na motornim

vozilima nižih nosivosti i sopstvene težine. Potpuno rastere�ena poluvratila

primjenjuju se na motornim vozilima ve�ih nosivosti i ve�e sopstvene težine.

Tri�etvrtine rastere�ena poluvratila se danas rje�e koriste.

zTxT zT

yT

rd rd

rd

a) b)

c)

zTxT

zTxT zT

yT

zTyT

a) poluraste�e poluvratilo, b) tri�etvrtine rastere�eno poluvratilo, c) rastere�eno poluvratilo,

Xt, Yt, Zt - sile koje se javljaju na spoju pneumatik - tlo

Sl. 13. 91 Pogonska vratila pogonskog mosta sa zavisnim oslanjanjem

Na slici 13.91 a) prikazano je polurastere�eno poluvratilo koje se svojim spoljnjim

krajem (do to�ka) oslanja na kotrljaju�i ležaj koji se nalazi u ku�ištu pogonskog

mosta. Ovo poluvratilo napregnuto je na uvijanje (pri prenosu obrtnog momenta) i

savijanje izazvano momentima od sve tri komponente sila koje se javljaju na spoju

pneumatik – tlo. Tri�etvrtine rastere�eno poluvratilo prikazano je na slici 13.91 b).

Ono je svojim spoljnjim krajem oslonjeno na ležaj koji je postavljen izme�u

glav�ine to�ka i ku�išta pogonskog mosta. Ovo poluvratilo je napregnuto na

uvijanje i djelomi�no na savijanje. Savijanje zavisi od odnosa krutosti poluvratila i


ležaja. Potpuno rastere�eno poluvratilo prikazano je na slici 13.91 c) i kod njega

postoji samo optere�enje na uvijanje. Ovo važi samo pod uslovom da je ku�ište

pogonskog mosta „apsolutno“ kruto u odnosu na savijanje.

Sve vrste poluvratila unutrašnjim krajem ulaze u ku�ište diferencijala i ožlijebljenom

vezom se spajaju sa bo�nim konusnim zup�anicima diferencijala (planetarni

zup�anici).

Kod pogonskog mosta sa zavisnim ovješenjem, poluvratila i glavni prenos sa

diferencijalom smješteni su u ku�ište koje je obi�no izra�eno od sivog liva. Na

slikama 13.92 i 13.93 pokazana su dva primjera konstrukcije krugog ku�išta

pogonskog mosta sa tzv. zavisnim ovješenjem poluvratila.

Sl. 13. 92 Ku�ište pogonskog mosta (jednodjelno) kao kruga greda

Sl. 13. 93 Ku�ište pogonskog mosta (sastavljeno iz dijelo) kao kruga greda

Izgled jednog krutog pogonskog mosta sa zavisnim ovješanjem sa svim dijelovima

(glavni prenos, diferencijal, poluvratilo i veza sa to�kovima) dat je na slici 13.94.


1 - konusni zup�anik glavnog prenosa, 2 - koni�ni kotrljajni ležajevi, , 3 - valjkasti kotrljajni

ležajevi, 4 - ku�ište

Sl. 13. 94 Izgled jednog krutog pogonskog mosta

Na slici 13.94 su po dva to�ka na jednom poluvratilu, na zajedni�kom nosa�u.

Pogonski most sa zavisnim ovješenjem vratila, pod uslovom da je on istovremeno i

upravlja�ki most, ima nešto druga�iju konstrukciju. Prikazan je na slici 13.95.

Sl. 13. 95 Pogon na prednji upravlja�ki most (zavisno ovješenje) pomo�u poluvratila sa

zglobovima jednakih ugaonih brzina


Ovdje je kruti pogonski most (sistem zavisnog ovješenja). Glavni prenos ima dva

para zup�anika (konusno-tanjirasti i cilindri�ni). Diferencijal se nalazi vezan na

cilindri�ni zup�anik. Planetarni zup�anici diferencijala su žljebovima vezani za

poluvratilo. Na drugim krajevima poluvratila, preko sinhronih zglobova vezana je

glav�ina upravlja�kih to�kova.

Kod nezavisnog ovješenja primjenjuje se pogonski most sa klate�im poluvratilima

kako na zadnjem tako i na prednjem pogonskom mostu. Na slici 13.96 prikazan je

zadnji pogonski most sa klate�im poluvratilima kod nezavisnog ovješenja.

Sl. 13. 96 Zadnji pogonski most sa klate�im poluvratilima kod nezavisnog ovješenja

Poluvratila su zglobno vezana na izlazu iz ku�išta glavnog prenosa tako da se

prilikom kretanja vozila kre�u po luku �iji je zamišljeni centar u presjeku osa

poluvratila. Na slici 13.97 prikazan je pogonski most koji je istovremeno i

Sl. 13. 97 Prednji pogonski i upravlja�ki most sa klate�im poluvratilom kod nezavisnog ovješenja


upravlja�ki (prednji pogonski most) sa klate�im poluvratilima na kojima su

primjenjene zglobne veze sa zglobnim prenosnicima jednakih ugaonih brzina

(sinhroni zglobovi).

319

14. TO�KOVI MOTORNIH VOZILA To�kovi prenose težinu vozila, omogu�avaju kretanje vozila i upravljanje u

željenom pravcu. Oni predstavljaju

elasti�ne elemente koji vežu podlogu

i karoseriju. Po svom položaju i funkciji

predstavljaju i dijelove sistema transmisije,

sistema upravljanja, sistema ko�enja i

sistema elasti�nog oslanjanja. Izgled

jednog to�ka prikazan je na slici 14.1.

Sastoji se od kotura i pneumatika

(gume).

Kotur to�ka sastoji se od naplatka i

veznih elemenata naplatka i glav�ine

to�ka. Izgled kotura najbolje se vidi na

slici 14.2, gdje je prikazana veza kotura

sa glav�inom to�ka. Na slici 14.3 dat je

izgled sklopa kotura sa glav�inom to�ka

za slu�aj upravlja�kog to�ka.

Sl. 14.1 To�ak motornog vozila

3

2

10

7

6

1

9

118

5

4

1 - glav�ina,

2 - obru� ko�ka,

3 - naplatak,

4 - rukavac,

5 - ku�ište mosta,

6 - krunasta matica,

7 - klin,

8 - doboš ko�nice,

9 - centrirna površina,

10 – navrtka s koni�nom površinom,

11 - kromirani poklopac

Sl. 14.2 Sklop kotura sa glav�inom za slu�aj pogonskog to�ka

14. To�kovi motornih vozila 320

Sl. 14.3 Skop kotura sa glav�inom za slu�aj upravlja�kog to�ka

Na slici 14.4. dat je izgled jednog kotura za putni�ko vozila.

Koturovi se rade od metala (�elik,

Al-legure) presovanjem ili livenjem.

Naplatak, koji predstavlja obodni prsten

kotura, predstavlja elemenat na koji se

montira pneumatik. Po obliku naplatak

je obi�no olu�asti ili ravni. Razlikuju se

naplatci prema vrsti vozila. Tako je kod

putni�kih vozila naplatak jednodjelni, a

kod teretnih vozila višedjelni. Na

slikama 14.5 i 14.6 prikazani su koturovi

za putni�ko i teretno vozilo. Na

slici 14.5 je dat kotur sa olu�astim

naplatkom za putni�ka vozila, dok je na

slici 14.6 dat kotur sa ravnim trodjelnim

naplatkom za teretna vozila. Višedjelni

naplatci omogu�avaju lakšu montažu i

demontažu pneumatika. Oblici naplatka

i dimenzije koturova su standardizirani.

Sl. 14.4 Aluminijski kotur putni�kog vozila

321

Sl. 14.5 Kotur to�ka sa olu�astim naplatkom

putni�kog vozila

Sl. 14.6 Kotur to�ka za trodjelnim ravnim

naplatkom za teretna vozila

U zavisnosti od maksimalne brzine kojom se kre�u vozila mogu se upotrijebiti pune

gume (do 25 km/h), a za sva ostala vozila standard predvi�a isklju�ivo pneumatike

- gume napunjene zrakom.

Kao i koturovi i pneumatici su standardizirani, a dimenzije (slika 14.7) se obi�no

daju u colovima, nekad u milimetrima, a nekad kombinirani u colovima za jednu

dimenziju i u milimetrima za drugu dimenziju.

A

B C C BD

Sl. 14.7 Dimenzije pneumatika

Primjeri dimenzija pneumatika su

1. Pneumatik obilježen samo u colovima

5.20 x 12’’ – sa 5.20 ozna�ena je dimenzija balona gume u colovima (A), a sa

dimenzijom 12’’ dat je pre�nik naplatka (B).

2. Pneumatik obilježen dimenzijama

5.00 x 355 – sa 5.00 ozna�ena je dimenzijama balona gume u colovima (A), a sa

dimenzijom 355 dat je pre�nik naplatka u milimetrima (B).

3. Pneumatik obilježen dimenzijama


165 x 380, date sve dimenzije u milimetrima gdje je 165 – pre�nik balona (A), a

380 pre�nik naplatka (B).

4. Preumatik obilježen dimenzijama

R 15 x 185/60 je radijalna guma (R) pre�nik naplatka B = 15”, pre�nik (širina)

balona A = 185 mm i 60 predstavlja procentualni odnos 100A

D.

Približno vanjski pre�nik pneumatika neoptere�enog to�ka odre�uje se na osnovu

obrasca:

D2BC �� (14.1)

Pored osnovnih oznaka, naprijed objašnjenih, na pneumaticima se nalazi i niz

drugih dodatnih oznaka, kao npr.

- vrijeme primjene (ljetno, zima),

- maksimalna brzina,

- maksimalna nosivost itd.,

što se u sklopu ovog teksta ne�e posebno objašnjavati. Ove oznake daje svaki

proizvo�a� pneumatika.

Danas je vrlo intenzivan razvoj pneumatika kod vozila, kako nagaznog sloja,

elasti�nih bo�nih strana pneumatika, tako i strukture materijala od koga se rade

pneumatici. Kod putni�kih vozila se uglavnom susre�u pneumatici bez unutrašnje

gume, �ija je struktura vidljiva na slici 14.8 a), a kod teretnih vozila uglavnom

postoji unutrašnja guma, �iji se oblik vidi na slici 14.8 b).

4

6

3 2

18

7

5 4

3

2

6

5

7 1

a) b)

a) to�ak putni�kog automobila bez

unutrašnje gume:

1 - naplatak, 2 - ži�ani obru�, jezgro,

3 - platneni uložak, karkasa, 4 - me�usloj,

5 - gaze�i sloj, protektor; 6 - gumeni

zaptivni sloj, 7 - ventil, 8 - obru� to�ka

b) to�ak teretnog vozila sa unutrašnjom

gumom:

1 - trodjelni naplatak, 2 - ži�ani obru�, jezgro,

3 - platneni uložak, karkasa, 4 - me�usloj,

5 - gaze�i sloj, protektor, 6 - unutrašnja guma;

7 - ventil

Sl. 14.8 To�ak vozila (detalj pneumatik-naplatak)

Pneumatici, prema arhitekturi gradnje, dijele se na dvije osnovne grupe dijagonalni i

323

radijalni pneumatici. Osnova za tu klasifikaciju je položaj niti platna unutar

pneumatika slika 14.9. Kod dijagonalnih pneumatika niti platna postavljene su

dijagonalno, tj. ovijaju se oko torusa pod uglom 840° i predstavljaju normalne

diagonalne gume. Slu�aj gdje je ugao � % 30° su dijagonalno utegnute ili S gume.

Slijede�e niti postavljaju se okomito na prvi sloj (kord), tre�e okomito na drugi sloj

itd. Izme�u pojedinih slojeva (kordova) postoji sloj gume tako da se kordovi

me�usobno ne dodiruju. Svi kordovi zajedno �ine kostur (karkas) pneumatika. Kod

dijagonalnih pneumatika karkas je dosta krut što pneumatiku daje manju elasti�nost

a ve�u mogu�nost da se zbog bo�nih sila gubi kontakt na jednom dijelu gaze�eg

sloja (protektora) pneumatika. Kod radijalnih pneumatika niti korda su postavljene

u pravcu radijusa. Optere�enje nosi manji broj niti što ovoj gumi daje dobru

elsti�nost. Razlika u arhitekturi radijalne i dijagonalne gume najbolje se vidi na

slici 14.10.

a) Dijagonalni pneumatik

1. gaze�i sloj – protektor,

2. bok gume,

3. karkasa,

4. ži�ni obru�-jezgra

b) Radijalni pneumatik

1. gaze�i sloj,

2. karkasa,

3. pojasevi,

4. ži�ni obru�-jezgro

Sl. 14.9 Dijagonalni i radijalni pneumatici

a) dijagonalni pneumatik b) radijalni pneumatik

Sl. 14.10 Arhitektura dijagonalnog i radijalnog pneumatika


Profil vanjskog sloja pneumatika (gaze�eg) zavisi od uslova eksploatacije, te postoje

ljetni i zimski pneumatici. U novijem razvoju vanjskog profila pneumatika sve ve�a

pažnja se posve�uje profiliranju kanala po obodu pneumatika, u cilju smanjenja

otpora, posebno pri vožnji po putu sa slojem vode.

Primjer šara protektora ljetnog i zimskog pneumatika putni�kog vozila vidi se na

slici 14.11.

a) b)

Sl. 14.11 Šema protektora ljetnog (a) i zimskog (b) pneumatika putni�kog vozila

Prema pritisku koji vlada u unutrašnjosti pneumatika oni se mogu podijeliti na

- pneumatike niskog pritiska (1 � 2,5 bar), koji se upotrebljavaju za putni�ka

vozila i vozila manjih težina,

- pneumatike visokog pritiska (2,5 � 8 bar), koji se upotrebljavaju za

autobuse i teška teretna vozila.

325

15. SISTEM OSLANJANJA (OVJEŠENJA) Pod sistemom oslanjanja podrazumijevaju se mehanizmi i elementi koji imaju

zadatak da sve reaktivne sile i momente, koji se pojavljuju izme�u to�kove i tla u

raznim uslovima kretanja, prenesu na ram ili karoseriju uz što je mogu�e ve�e

ublažavanje udarnih optere�enja, kao i obezbje�enje potrebne stabilnosti vozila,

posebno pri kretanju u krivinama.

Sistem oslanjanja u opštem slu�aju predstavlja jedan vrlo složen sistem koji se

sastoji iz �etiri posebna sistema ili mehanizma, i to:

- elasti�ni oslonci (elasti�ni elementi),

- mehanizam za vo�enje to�kova (elementi za vo�enje),

- elementi za prigušenje oscilacija i

- stabilizatori.

Elasti�ni oslonci (elasti�ni elementi) u suštini imaju zadatak da prenesu na ram ili

karoseriju vertikalne reaktivne sile. Ustvari, njihov suštinski zadatak je da pri

prenošenju ovih vertikalnih sila obezbijede njihovo što ve�e ublažavanje, odnosno

da se ostvari što ve�e smanjivanje veli�ina udarnih optere�enja.

Mehanizam za vo�enje to�kova (elementi za vo�enje) ima zadatak da obezbijedi što

povoljnije njihovo relativno pomjeranje u odnosu na okvir ili karoseriju vozila.

Elementi za vo�enje moraju, tako�er, obezbijediti i prenošenje horizontalnih reaktivnih

sila i reaktivnih momenata sa samog to�ka na ram, odnosno karoseriju vozila.

Elementi za prigušivanje imaju osnovni zadatak da prigušuju oscilacije elasti�nih

oslonaca, odnosno sistema ovješenja i vozila u cjelini, kao i smanjivanje udarnih

optere�enja.

Na cestovnim vozilama, pored prethodno definiranih mehanizama i elemenata

sistema oslanjanja, ponekad se sre�u i posebni elementi koji imaju za cilj

obezbje�enje što ve�e stabilnosti vozila, pri njegovom kretanju u krivini. Ovi

elementi se zovu stabilizatori.

Kod odre�enog broja sistema ovješenja jedan elasti�ni element može ispuniti

funkciju i elementa za vo�enje i elementa za prigušenje oscilovanja. Tako, npr. kod

velikog broja teretnih vozila uzdužni lisnati gibnjevi, pored svoje funkcije elasti�nog

elementa, odre�uju kinematiku to�kova, primaju sve vidove optere�enja i prigušuju

oscilovanje uslijed trenja izme�u listova gibnja.

Kod odre�enog broja rješenja sistema ovješenja sva �etiri podsistema su izvedena

odvojeno: elasti�ni elementi u vidu opruga, elementi za vo�enje u vidu poluga,

oslonaca i zglobova, elementi za prigušenje oscilovanja u vidu amortizera i

15. Sistemi oslanjanja (ovješenja) 326

stabilizatori u vidu mehani�kih stabilizatora, hidrauli�kih stabilizatora itd.

Osnovni zahtjevi koje treba zadovoljiti sistem oslanjanja su:

a) optimalne veli�ine sopstvenih frekvencija oscilovanja odre�enih u

zavisnosti od stati�kog ugiba,

b) dovoljan dinami�ki hod koji isklju�uje udare o grani�nike,

c) potrebne kinematske karakteristike to�kova, a u cilju smanjenja habanja

pneumatika, stabilizacije upravlja�kih to�kova i poboljšanje karakteristika

ponašanja vozila pri kretanju,

d) optimalne veli�ine prigušivanja oscilovanja nadgradnje i to�kova,

e) pouzdan prenos od to�kova na karoseriju, odnosno ram vozila sila i

momenata u sva tri pravca i

f) pogodnost konstrukcije vozila i razmještaja sistema ili mehanizama

elasti�nog oslanjanja.

15.1 Oscilatorni model sistema elasti�nog vješanja motornog vozila

Sistem elasti�nog oslanjanja motornog vozila je onaj mehanizam koji ostvaruje

elasti�nu vezu izme�u osnovne konstrukcije motornog vozila kao ovješene mase, i

osovine sa to�kovima kao neovješene mase.

Zbog vanjskih utjecaja, uslova eksploatacije koji dolaze od karaktera podloge puta i

režima vožnje motornog vozila, dolazi do pojave vanjskog poreme�aja

ravnomjernog kretanja osnovne konstrukcije. Ovaj poreme�aj može utjecati na

pravolinijsko i ugaono pomjeranje osnovne konstrukcije, tri translacije duž x, y, z

osi i tri rotacije oko x, y i z ose, kako je to pokazano na slici 15.1 a).

Navedene oscilacije prema slici 15.1 a) imaju i svoje standardne nazive – vertikalne

oscilacije “z”, uzdužne oscilacije “x”, popre�ne oscilacije “y”, ugaone oscilacije oko

x ose ljuljanje “9”, ugaone oscilacije oko y ose galopiranje “�”, ugaone oscilacije

y

y

y y

z z

zz

x

x

x

x“ ”�

“ ”�

“ ”�M

c2

c1

m1

m2

c1

c2 c3

c4 c4k2

c3k1

a) b)

Sl. 15.1 Karakteristi�na oscilovanja osnovne konstrukcije motornog vozila a) i oscilatorni

model vozila b)

15.1 Oscilatorni model sistema elasti�nog vješanja motornog vozila 327

oko z ose kao plivanje “:”.

Posmatrano motorno vozilo na ovaj na�in predstavlja krutu figuru kao jednu masu

koja ima šest stepeni slobode. Ako se ide na realnost sistema motornog vozila od

slu�aja do slu�aja onda se motorno vozilo predstavlja kao vrlo složen oscilatorni

sistem. Tako, npr. vozilo na slici 15.1 a) može se predstaviti preko ekvivalentnog

oscilatornog sistema sa tri mase (slika 15.1 b).

Ekvivalantni oscilatorni sistem (fizikalni model) prikazan na slici 15.1 b), ili bilo koji

drugi ekvivalentni sistem vozila (prostiji ili složeniji) dobiva se na osnovu na�ela o

prevo�enju stvarnog u ekvivalentni sistem oscilovanja koja se ogledaju u

- jednakosti kineti�ke energije stvarnog i ekvivalentnog sistema i

- jednakosti potencijalne energije stvarnog i ekvivalentnog sistema.

Ekvivalenti model na slici 15.1 b) odnosi se na vozilo sa zavisnim vješanjem, gdje je

m – masa osnovne konstrukcije vozila, a mase m1 i m2 mase prednjeg i zadnjeg

mosta vozila. Veli�ine c1 i c3 su krutosti to�kova sa pneumaticima, a c2 i c4 krutosti

elemenata sistema elasti�nog oslanjanja. Vrijednosti k1 i k2 predstavljaju koeficijente

prigušenja (unutrašnja i vanjska prigušenja). Pomenuti elementi ekvivalentnog

sistema su dosta komplicirani, posebno krutosti c1 i c3, koje imaju izrazito nelinearni

karakter, i otežavaju prora�une i analizu oscilovanja elemenata vozila.

Za slu�aj da vozilo ima sisteme neovisnog vješanja, onda bi model (ekvivalentni

sistem) bio još složeniji. Primjer takvog modela, uzimaju�i u obzir sjedište i masu

putnika (voza�a), prikazan je na slici 15.2. Bez ulaženja u bilo kakvu ozbiljniju

analizu vidi se na prvi pogled da je prikazani model vrlo složen, kako sa stanovišta

m1

m2

m1

m2

m3

x

mz

y

k4 k4 c4c4

c2 c2

c3c3

c1 c1

c5k5

k2 k2

k1

k1

k3k3

Sl. 15.2 Prostorni oscilatorni model motornog vozila sa neovisnim vješanjem


definiranja parametara modela, tako i sa stanovišta analize i prora�una oscilacija vozila.

Sistem jedna�ina oscilovanja u najopštijem obliku može se napisati kao

,Fzczkzmjiiiii

�� (15.1)

gdje pobuda (Fj) dolazi od neravnina puta (naj�eš�e), a može biti i od rada motora,

pojedinih agregata itd. Kao rezultat analize sistema jedna�ina (15.1) odre�uju se

vlastite frekvence oscilovanja (fo), pomo�u kojih se provjeravaju rezonantni uslovi

oscilovanja i pomjeranja (zi) pojedinih elemenata, koji se porede sa dozvoljenim

pomjeranjima definiranim konstrukcijom vozila.

Ovako složene oscilatorne mehanizme, odnosno njihove modele vrlo je teško

teorijski prou�avati, pa se ovi mehanizmi naj�eš�e svode na jednostavnije,

dvodimenzionalne i jednodimenzionalne modele.

15.2 Vrste i klasifikacija sistema oslanjanja

U cilju postizanja osnovne orijentacije o mogu�nostima danas primjenjivanih

rješenja sistema ovješenja na raznim vrstama vozila, korisno je izvršiti

sistematizaciju prema bitnim karakteristi�nim veli�inama.

Prema vrsti i karakteru elemenata za vo�enje to�ka, sistemi oslanjanja se dijele na

- zavisne i

- nezavisne.

Zavisni sistemi su vezani za pojam krutog mosta bilo pogonskog bilo upravlja�kog,

kod koga „kruta“ greda vezuje lijevi i desni to�ak pri �emu se pomjeranje jednog

to�ka u popre�noj ravni prenosi i na drugi to�ak (slika 15.3). Ovi sistemi su

najjednostavniji, ali ne pružaju mogu�nosti obezbje�enja pravilne kinematike

upravljanja. Zbog toga se zavisni sistemi oslanjanja koriste danas na upravlja�kim

mostovima teretnih vozila. Na pogonskim mostovima koji nisu upravlja�ki,

sistemi zavisnog oslanjanja se sre�u

djelomi�no kod putni�kih vozila, a kod

ostalih vrsta vozila prakti�no uvijek. Na

slici 15.3 nailaskom desnog to�ka na

prepreku, dolazi do pomjeranja cijelog

vozila. Ugaono pomjeranje to�ka �e biti

obilježavano sa uglom �T, a bo�no

pomjeranje sa kotom �b.

Zavisno elasti�no vješanje s balansiraju�im

susjednim to�kovima udvojenih osovina

prikazano je na slici 15.4.

�

�b

T

Sl. 15.3 Sistem zavisnog elasti�nog vješanja

15.2 Vrste i klasifikacija sistema oslanjanja 329

Sl. 15.4 Zavisno vješanje sa balansiraju�im to�kovima

Zavisni sistemi su povezani sa pojmom krutog mosta, pogonskog (slika 15.5 i

slika 15.6) i upravlja�kog (slika 15.7).

Sl. 15.5 Kruti pogonski most Sl. 15.6 Kruti pogonski most

Sl. 15.7 Kruti upravlja�ki most teretnog vozila

Nezavisni sistemi oslanjanja se danas prakti�no obavezno sre�u na upravlja�kim

mostovima putni�kih vozila, a �esto, u posljednje vrijeme sve više i na njihovim


pogonskim mostovima. Kod nezavisnih sistema, mehanizam za vo�enje preuzima

na sebe i funkciju upravlja�kog mosta u cjelini, ukoliko se radi o prednjim

to�kovima. Pogonski most se, u ovom slu�aju (ako nije upravlja�ki), ne može

izraditi u jedinstvenom krutom ku�ištu, ve� se to�kovi vezuju sa diferencijalom

preko poluvratila izvedenih kao zglobni prenosnici.

U zavisnosti od toga u kojoj se ravni pomjera to�ak pri njegovom odizanju razlikuju

se sistemi nezavisnog ovješenja sa pomjeranjem to�ka u popre�noj ravni sa jednom

popre�nom vo�icom (slika 15.8 a), b) i c)), ili sa dvije popre�ne vo�ice istih dužina

(slika 15.9 a) i b)), ili sa dvije popre�ne vo�ice razli�itih dužina (slika 15.10 a) i b)),

pomjeranjem to�ka u uzdužnoj ravni – s jednom ili dvije podužne vo�ice

�T

�b

a)

b)

c)

Sl. 15.8 Skica (a) sa primjerima izvedbe (b) i (c ) nezavisnog sistema vješanja sa jednom

popre�nom vo�icom i pomjeranjem to�ka u popre�noj ravni

(slika 15.11 a) i b)), s pomjeranjem to�ka u uzdužnoj i popre�noj ravni s

postavljenim vo�icama pod odre�enim uglom u odnosu na popre�nu i podužnu

ravan (slika 15.12 a), b), c) i d)) i vertikalnim pomjeranjem preko vo�ice

(slika 15.13 a), b) i c)).

�b a) b)

� =0T

Sl. 15.9 Sistem nezavisnog vješanja sa pomjeranjem to�ka u popre�noj ravni sa dvije popre�ne

vo�ice. Skica (a) i primjer izvedbe (b).

15.2 Vrste i klasifikacija sistema oslanjanja 331

�b a) b)

�T

Sl. 15.10 Sistem nezavisnog vješanja sa pomjeranjem to�ka u popre�noj ravni sa dvije podužne

vo�ice razli�itih dužina. Skica (a) i primjer izvedbe (b)

a) b) c)

Sl. 15.11 Sistem nezavisnog vješanja sa pomjeranjem to�ka u uzdužnoj ravni sa jednom (a) ili

dvije podužne vo�ice (b), sa prakti�nom izvedbom (c)

a) b)

R

�

d)c)

Sl. 15.12 Sistem nezavisnog vješanja sa pomjeranjem to�ka u uzdužnoj i popre�noj ravni sa

vo�icama pod uglom u odnosu na uzdužnu i popre�nu ravan (razli�ita rješenja)


a)

c)b)

�b� = 0

= 0T

Sl. 15.13 Sistem nezavisnog vješanja sa pomjeranjem to�ka u vertikalnoj ravni preko vo�ice,

skica a), sa prakti�nim rješenjima b) i c)

15.3 Elasti�ni elementi

Prema vrsti elasti�nih elemenata sistemi ovješenja se mogu podijeliti u sljede�e grupe:

- s lisnatim oprugama (gibnjevima),

- s paraboli�nim oprugama,

- s zavojnim oprugama,

- s torzionim oprugama,

- s gumenim elasti�nim elementima,

- s pneumatskim elasti�nim elementima,

- s hidropneumatskim elasti�nim elementima i

- s kombiniranim elasti�nim elementima.

Elasti�nu karakteristiku sistema oslanjanja u najve�oj mjeri predodre�uju elasti�ni

elementi. Kako je, s druge strane, ova karakteristika jedan od najbitnijih pokazatelja

sistema ovješenja u cjelini, elasti�ni elementi su doživjeli razli�ita konstruktivna

rješenja, a danas se izra�uju od metala i nemetala. Elasti�ni elementi od metala

izra�uju se kao lisnate opruge (gibnjevi), paraboli�ne opruge (gibnjevi), zavojne

opruge i torzioni štapovi. U nemetalne elasti�ne oslonce spadaju gumeni,

pneumatski, hidrauli�ki i hidropneumatski elasti�ni elementi.

Na novijim konstrukcijama vozila �esto se susre�u dva pa i više vrsta elasti�nih

elemenata. U tom slu�aju se govori o kombiniranim elasti�nim elementima.

15.3.1 Lisnate opruge (gibnjevi)

Lisnati opruge se obi�no upotrebljavaju kod zavisnog sistema ovješenja. Kako je

ranije napomenuto, kod zavisnog sistema ovješenja s uzdužno postavljenim

15.3 Elasti�ni elementi 333

gibnjevima nisu potrebni elementi za vo�enje. Da bi gibanj mogao predavati i primati

uzdužne sile, mora biti s ramom ili karoserijom vezan preko jednog krutog i jednog

pomi�nog oslonca (obi�no preko poluge koja je sa jedne strane zglobno vezana za

ram, a sa druge za gibanj). Da bi lisnati gibanj zadržao most od okretanja oko svoje

osovine mora biti s njim kruto vezan. Na�in vezivanja lisnatog gibnja za osovinu i

ram ranije je prikazana na slici 15.4, a na slici 15.14 prikazano je detaljnije vezivanje

jedne lisnate opruge (gibnja) za ram vozila. Lisnati gibanj je uglavnom sastavljen od

71

6 4

35

2

1 - nepokretni oslonac, 2 - pokretni oslonac, 3 - lisnati gibanj, 4 - uzengija (veza most - gibanj),

5 - ram, 6 - amortizer, 7 - pogonski most

Sl. 15.14 Vezivanje lisnatog gibnja za ram vozila i pogonski most

lisnatih, valjanih ili vu�enih �eli�nih traka (opružni �elici), a zbog optere�enja na

savijanje sastoji se od više listova razli�ite dužine i razli�itog radijusa zakrivljenja, a u

cilju smanjenja trenja izme�u listova postavljaju se slojevi od plastike. Da ne bi došlo

do pomjeranja listova gibnja služi centralni zavrtanj (1) i stege (2) (slika 15.15). Pored

prednosti lisnatog gibnja koje su

naglašene ranije (nisu potrebni elementi

za vo�enje), oni imaju i niz nedostataka

koji se ogledaju u relativno velikoj

sopstvenoj težini, nedovoljnom vijeku

trajanja i linearnoj karakteristici.

Primjeri ugradnje lisnatih gibnjeva dati

su na slikama 15.16; 15.17; 15.18 i 15.19.

Na slici 15.16 a) dat je primjer veze

(uležištenja) gibnja na vozilu i grani�nik

savijanja gibnja – pozicija (1), a na djelu

slike (b) data su paralelno dva gibnja

(glavni i pomo�ni). Druga�ija izvedba

glavnog i pomo�nog gibnja data je na

slici 15.17. Na slici 15.18 dat je popre�ni

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1 – centralni zavrtanj, 2 - stega

Sl. 15.15 Lisnati gibanj – sklop


gibanj na putni�kom vozilu, a na slici 15.19 vidi se ugra�en popre�ni gibanj na

traktoru gusjeni�aru.

a)

b)

A

AA-A

O-OB-B

O

O

B

B

A

A

A-A

B

BB-B

Sl. 15.16 Ugradnja lisnatih gibnjeva na vozilu

Sl. 15.17 Rješenje glavnog i pomo�nog lisnatog gibnja


Sl. 15.18 Popre�ni lisnati gibanj na putni�kom vozilu

poprečni gibanj

8

Sl. 15.19 Popre�ni lisnati gibanj na traktoru gusjeni�aru

15.3.2. Paraboli�ni gibnjevi

�esto se u primjeni, umjesto lisnatih gibnjeva susre�u tzv. paraboli�ni gibnjevi koji

imaju prakti�no iste karakteristike kao lisnati gibnjevi, ali su dosta lakši i

jednostavniji za ugradnju. Izrada im je nešto skuplja nego kod klasi�nih lisnatih

gibnjeva. Primjer takvog jednog gibnja dat je na slici 15.20.

l

x

F

F

b0

h 0 h x

a)

b)

Sl. 15.20 Paraboli�ni gibanj, izgled (a) i oblik lista (b)


Broj listova je naj�eš�e jedan ili dva, a može i ve�i broj za velika osovinska

optere�enja. Oblik jednog lista (polovina lista) prikazan je na slici 15.20 b) gdje se

debljina lista ra�una kao

$ " 5,0

oxl/xhh � (15.2)

�ime je zadovoljen uslov jednakosti napona u gibnju (;=const).

15.3.3 Zavojne opruge

Zavojne opruge, kao elasti�ni elementi, primjenjuje se uglavnom kod lakih vozila

koja imaju nezavisno ovješenje. Opruge se izra�uju od kružnog ili pravougaonog

profila opružnih �elika. Primjer ugradnje zavojne opruge na vozilu dat je na

slici 15.21.

teleskopski amortizer

zavojnaopruga(pero)

zglob kardana

kućište diferencijala

okretište uzdužnogramena je uporednos poprečnom osom vozila

Sl. 15.21 Primjer ugradnje zavojnih opruga na vozilu

�esto se u cilindri�nom šupljom prostoru opruge ugra�uje teleskopski amortizer

slika 15.22, slika 15.23 i slika 15.24. Zavojne opruge ne mogu prenijeti bo�ne i

uzdužne sile. Stoga se primjenjuju u takvim konstrukcijama ovješenja, u kojima se

sile ko�enja, pogonske i bo�ne sile prenose posebnim elementima za vo�enje.

Opruge se postavljaju na vozilo s odre�enim prednaponom.


Sl. 15.22 Sistem nezavisnog vješanja prednje

upravlja�ke osovine sa zavojnom

oprugom

Sl. 15.23 McPhersonova orpužna noga sa

zavojnom oprugom

Težina zavojne opruge je manja od težine ekvivalentnog lisnatog gibnja. Zavojne

opruge se povremeno primjenjuju u kombinaciji s lisnatim gibnjevima, �ime se

popravljaju karakteristike.

Sl. 15.24 Ovješenje dvostrukim popre�nim ramenima sa zavojnom oprugom (dvije izvedbe)


15.3.4 Torzione opruge (torzioni štapovi)

Torziona orpuga, kao elasti�ni element, primjenjuju se uglavnom kod nezavisnog

ovješenja. Mogu se postavljati popre�no

ili podužno u odnosu na vozilo, ali u

svakom slu�aju u horizontalnoj ravni.

Na slici 15.25 prikazan je jedan torzioni

štap, dužine “1” kod koga je jedan kraj

�vrsto u�vrš�en, a drugi kraj na kraku

“a” je vezan za to�ak. Vertikalni udari

puta stvaraju silu Z koja uvija torzioni

štap. Po prestanku djelovanja sile Z,

elasti�nost torzione opruge vra�a to�ak

u prvobitni položaj. Dobra osobina

torzionih opruga je mala težina i gabarit,

a ne zahtijevaju posebno održavanje.

Upotreba im je ograni�ena, pošto je

teško dobiti materijal koji odgovara

potrebnim karakteristikama na uvijanje

(30°/1 m). Izra�uju se od pravih

a

z

Z

x

l

Sl. 15.25 Torziona opruga

štapova kružnog ili pravougaonog presjeka bilo iz jednog komada ili više komada.

Neka konstruktivna rješenja vide se na slici 15.26. Primjeri ugradnje torzionih

opruga dati su na slici 15.27 i slici 15.28, i to slu�ajevi s jednom (slika 15.27) i dvije

(slika 15.28) torzione opruge.

Sl. 15.26 Konstruktivni oblici torzionih opruga


1 - vode�e rame, 2, 3 - popre�ne cijevi, 4 - torzioni štap, 5, 6 - torzioni elasti�ni ležajevi, 7 - nosa�,

8 - torzioni stabilizator, 9 - amortizer

Sl. 15.27 Torziona opruga kod zadnjeg oslanjanja vozila

1 - vode�e rame, 2 - prednji torzioni štap, 3 - nosa�, 4 - zadnji torzioni štap, 5 - amortizer, 6 -

popre�ni nosa� V profila, 7 - ozubljeni profil, 8 - konektor, 9 - ozubljeni profil

Sl. 15.28 Dvije torzione opruge kod zadnjeg oslanjanja vozila


15.3.5 Gumeni elasti�ni elementi

Gumeni elasti�ni elementi u sistemu oslanjanja koriste se kao prigušnici ili kao

elementi za zaštitu putnika i tovara od visokofrekventnih oscilacija. U novije vrijeme

po�inje korištenje gume i nekih sinteti�kih materijala i za izradu samih elasti�nih

oslonaca. Korištenje ovakvih elasti�nih oslonaca povezano je sa jednostavnom

konstrukcijom, malom težinom, nelinearnom karakteristikom elasti�nog elemeneta,

djelomi�nim prigušenjem oscilacija i razumno dugim vijekom trajanja.

Nedostaci elasti�nih gumenih oslonaca su potreba za korištenjem posebnih

mehanizama za vo�enje to�kova i elemenata prigušenja, pojava zaostalih napona,

promjena karakteristika sa promjenom temperature itd.

Gumeni oslonci u sistemu oslanjanja mogu biti izloženi istezanju, pritisku, smicanju

i uvijanju. Konstruktivno se izvode na razli�ite na�ine. Naj�eš�e se koriste gumeni

oslonci smješteni u plasti�ne �ahure. Na slici 15.29 je prikazano ležište u obliku

prstena, s gumenim elementom na sredini. Ovakvo konstruktivno rješenje

omogu�ava uvijanja <10° i zakretanje podužne ose za <7°. Na slici 15.30 prikazano

je konstruktivno rješenje gdje su krajevi gume zadebljani, �ime je spre�eno

isklizavanje gume iz vanjskog prstena.

guma

guma

Sl. 15.29 Gumeni prstenasti oslonac Sl. 15.30 Gumeni prstenasti oslonac

15.3.6 Pneumatski i hidropneumatski elasti�ni elementi

Ovi elasti�ni elementi se upotrebljavaju kod vozila �ije se optere�enje mijenja u

širokom dijapazonu (autobusi, teški kamioni i prikolice), i kod putni�kih vozila

visoke klase kod kojih se želi obezbijediti što je mogu�e ve�i komfor (Mercedes,

Citroen itd.).

Pneumatski elasti�ni elementi (pneumatski jastuci) izvedeni su od gume oja�ane

�eli�nim vlaknima. Na slici 15.31 prikazano je nekoliko konstruktivnih rješenja

pneumatskih elasti�nih elemenata kod teretnih vozila. Putem promjene pritiska

zraka koji se nalazi unutar elementa automatski se regulira njegova krutost.


a) b)

1

3

2

c)

2

3

1, 2 – metalno zvono, 3 – armirani gumeni elemenat (balon)

a) balonski pneumatski jastuk, b) dijafragmeni pneumatski jastuk, c) kombinirani pneumatski jastuk

Sl. 15.31 Oblici pneumatskih elasti�nih elemenata (pneumatskih jastuka)

Ovo doprinosi da se pri razli�itim stati�kim optere�enjima ugib elementa ne mijenja,

odnosno karoserija zadržava konstantan položaj u odnosu na put. Napajanje

elemenata zrakom, pod pritiskom se vrši iz instalacije za ko�enje (ako je sistem

ko�enja komprimiranim zrakom), ili iz samostalne instalacije. Automatska regulacija

krutosti vrši se posebnim regulatorima (slika 15.32). Ovi elasti�ni elementi koriste se

i kod zavisnog i kod nezavisnog ovješenja. Pošto pneumatski elementi nemaju

mogu�nost da prenesu uzdužne i popre�ne sile, moraju biti kombinirani sa

elementima za vo�enje koji se izvode u obliku štapova (poluga), a postavljaju se u

pravcu djelovanja sila (slika 15.33).

654

3

2

11

2

3

1 - upornica oslanjanja, 2 - elasti�na veza,

3 - regulacioni ure�aj, 4 - zra�ni jastuci, 5 - nosa�,

6 - regulator nivoa.

1 - teleskopski amortizer, 2 - pneumatski

elasti�ni element, 3 - poluge za vo�enje.

Sl. 15.32 Automatska regulacija položaja

zra�nog elasti�nog elementa

Sl. 15.33 Ovješenje prednjih to�kova sa

zra�nim elasti�nim elemntima,

polugama za vo�enje i amortizerom


Sistem pneumatskog elasti�nog oslanjanja s pomo�nim sistemima koji mu pripadaju

prikazan je na slici 15.34. Sa ove slike se može shvatiti proces funkcioniranja

pneumatskih elasti�nih elemenata na vozilu.

1

23

4

5 6

78

9910

1 - kompresor,

2 - regulator pritiska,

3 - nepovratni ventil,

4 - rezervoar,

5 - regulator pritiska sa

nepovratnim ventilom,

6 - regulator nivoa ovješene

mase,

7 - regulacioni ventil,

8 - razvodnik,

9 - elasit�ni element,

10 - poluga

Sl. 15.34 Sistem pneumatskog elasti�nog oslanjanja sa pomo�nim elementima

Kombinacijom dva razli�ita medija, nestišljive te�nosti i stišljivog gasa dobiva se

hidropneumatski elasti�ni element. Svako pomjeranje to�ka prenosi se na te�nost, a

preko nje na membranu iznad koje se nalazi gas, te se na taj na�in izaziva sabijanje

gasa na osnovu �ega se dobije dejstvo ekvivalentno dejstvu pneumatskog elasti�nog

elementa.

Shema hidropneumatskog elasti�nog oslonca sa elasti�nim elementima

teleskopskog tipa data je na slici 15.35 a) bez kontrapritiska i slika 15.35 b) sa

kontrapritiskom. Veli�ine V1, p1 i D1 su radna zapremina, pritisak i pre�nik radnog

cilindra, a V2, p2 i D2 radna zapremina, pritisak i pre�nik kontrapritisnog prostora.

Pri pove�anju optere�enja pove�ava se p1, a opada p2, dolazi do pove�anja

u�estalosti oscilacija. U slu�aju da postoji i kontrapritisni prostor, promjene

optere�enja manje utje�u na sopstvenu u�estalost oscilacija. Promjenom koli�ine

gasa (neki neutralni gas) može se regulirati u�estalost oscilovanja, a promjenom

koli�ine te�nosti regulira se položaj nadgradnje, za slu�aj nezavisnog oslanjanja.

Primjer hidropneumatskog elementa oslanjanja koji je koristio Citroen prikazan je sa

svim detaljina na slici 15.36.


1

2

3

4

5

p ,V1 1

p ,V2 2

D1 D1

D2

a) b)

membrana

amortizer

zaštitna manžeta

poluga klipa

višak ulja

dovod ulja

cilindar

klipodbojnik

sistem zazaptivanje

donja polovinasfere

gornja polovinasfere

vijak za dovod gasa

1 - radni prostor, 2 - podioni klip, 3 - rezervoar,

4 - klip sa klipnja�om, 5 - kontrapritisni prostor

Sl. 15.35 Shema hidropneumatskog

elasti�nog elementa

Sl. 15.36 Hidropneumatski oslonac

Citroena DS-19

Kod hidropneumatskih sistema elasti�nog oslanjanja, kao i kod pneumatskih

sistema oslanjanja (slika 15.32), primjenjuju se regulatori položaja nadgrdnje i

regulatori krutosti sistema oslanjanja. Takav jedan regulator sa hidropneumatskim

elasti�nim elementom dat je na slici 15.37.

87

11

10

94

56

3

2

112

1 - poluga,

2 - ru�ica za prinudno

zakretanje,

3 - gumena dijafragma,

4 - tijelo regulatora,

5 - kalibrisani kanal,

6 - gumena dijafragma,

7 - razvodnik,

8 - hidropneumatski

elasti�ni elemenat,

9 - zup�asta pumpa,

10 - okvir,

11 - osa to�ka,

12 - opruga

Sl. 15.37 Regulator hidropneumatskog sistema elasti�nog oslanjanja


Pored elasti�nih elemenata do sada nabrojanih i objašnjenih, u praksi se pojavljuju i

kombinacije dva razli�ita elasti�na elementa oslanjanja (tzv. kombinirani elasti�ni

elementi).

15.4 Elementi za vo�enje to�ka

Na�in i karakter pomjeranja to�kova u odnosu na ram ili karoseriju bitno uti�e na

mogu�nost upravljanja i ponašanja vozila, kako pri vožnji u krivini tako i pri vožnji

u pravcu. Kinematika to�kova zavisi isklju�ivo od konstrukcije i vrste elemenata za

vo�enje to�ka, a nezavisna je od ostalih elemenata sistema ovješenja. Osim

osnovnog zadatka da obezbijedi povoljnu kinematiku to�kova, elementi za vo�enje

moraju obezbijediti prenos aktivnih i reaktivnih sila i momenata.

Mehanizmi za vo�enje to�kova trebaju zadovoljiti slijede�e zahtjeve:

- zadržavanje potrebne kinematske karakteristike to�kova u svim uslovima

kretanja vozila i razli�itim optere�enjima vozila;

- izvršenje pouzdanog prenosa horizontalnih optere�enja (u tangentnom i

bo�nom pravcu) i odgovaraju�ih momenata od to�kova na šasiju vozila;

- obezbje�enj potrebne kinematike upravlja�kog sistema; kinematika

upravlja�kog sistema se podrazumijeva da je pravilna ako vertikalno

pomjeranje to�ka i njegovo zakretanje oko osovinice to�ka nisu zavisni

jedno od drugog;

- povoljno odabran trenutni centar obrtanja, pošto mehanizam za vo�enje

utje�e na njegov položaj;

- pogodno komponovanje sistema oslanjanja i vozila u cjelini, tako da

mehanizam za vo�enje ne utje�e na razmještaj agregata i

- jednostavnost konstrukcije i održavanja.

Na slici 15.38 su prikazana tri shematska primjera izvo�enja mehanizma za vo�enje

pogonskih neupravlja�kih to�kova. Strelicama je ozna�en pravac kretanja vozila.

a) b)

c)

Sl. 15.38 Primjeri izvo�enja mehanizma za vo�enje pogonskih neupravljivih to�kova

15.4 Elementi za vo�enje to�ka 345

Na slici 15.38 a), gdje se nalaze dvije popre�ne vo�ice, primjenjuju se �etiri

kardanska zgloba, dok su na slici 15.38 b), gdje se koristi jedna popre�na vo�ica,

primjenjuju se dva kardanska zgloba. Na slici 15.38 c) gdje se nalaze kose vo�ice,

primjenjuje se jedan kardanski zglob.

15.4.1. Vo�ice kod sistema zavisnog oslanjanja

Kod sistema zavisnog ovješenja (slika 15.3) pojavljuje se, pri nailasku to�ka na

prepreku, promjena nagiba to�ka definirana uglom (�T) i promjena traga to�kova za

veli�inu (�b). Kada ugao (�T) dostigne vrijednosti ve�e od 10° može do�i do pojave

žiroskopskog momenta koji dovodi do nestabilnog upravljanja, ako se radi o

upravlja�kim to�kovima. Stoga se zavisno ovješenje upravlja�kih to�kova koristi kod

vozila koja imaju manje brzine kretanja.

Najjednostavnije rješenje zavisnog ovješenja prikazano je na slici 15.39 a), a ostvareno

je na principu dva lisnata gibnja. Karakter pomjeranja mosta u odnosu na ram zavisi

od karakteristika gibnja, tj. gibanj igra ulogu i elasti�nog elementa i elementa za

vo�enje. Na slici 15.39 b) prikazan je sistem zavisnog ovješenja gdje podužne sile i

reaktivne momente pored gibnja prenosi i poluga (3). Spoj gibnja sa ramom ostvaren

je preko uzengije (1), pa se tangencijalne sile i odgovaraju�i reaktivni moment prenose

preko poluge (3), pa je gibanj rastere�en. Na slici 15.39 c), gdje se koristi pneumatski

elasti�ni oslonac (4) koji prima samo vertikalna optere�enja, koristi se poluga (6) koja

je u �vrstoj vezi sa popre�nom gredom (7) i šarnirno preko poluge (8) sa ramom

vozila, koji preuzimaju popre�ne sile i momente.

2

3

1

1

b)

78

4

6

c)

5a)

1 - uzengije, 2 - šarmir, 3 - poluga, 4 - elasti�ni oslonac, 5 - amortizer, 6 - poluga,

7 - popre�na greda, 8 - poluga.

Sl. 15.39 Sistemi zavisnog oslanjanja


Primjer vo�enja to�kova kod sistema zavisnog vješanja za slu�aj pogonskih i

upravlja�kih to�kova dat je na slici 15.40.

1 - poluge,

2 - stabilizator,

3 - ko�ni doboš,

4 - grani�nik,

5 - glavni prenosnik,

6 - poluga u obliku slova A,

7 - popre�na cijev.

Sl. 15.40 Mehanizam za vo�enje i pogonskih upravlja�kih to�kova kod sistema zavisnog vješanja

Glavni elementi za vo�enje su ovdje poluga (6) u obliku slova A i gornje poluge (1).

Glavni prenosnik se oslanja na okvir ili karoseriju, a teški most se zamjenjuje

laganom popre�nom cijevi (7).

Dobre osovine zavisnog ovješenja su u jednostavnosti konstrukcije, niskoj

proizvodnoj cijeni i �injenici da lisnati gibnjevi mogu istovremeno da obavljaju

funkciju elasti�nog elementa i funkciju elementa za vo�enje to�kova.

Nedostaci zavisnog ovješenja su promjena traga to�kova (�b) i pojava ugla (�T) koji

pogoršavaju vozne osobine. Još jedan od znatnih nedostataka je pove�ana težina

sistema za oslanjanje.

Osim gore navedenih sistema zavisnog ovješenja postoji još niz konstrukcija kod

kojih su osnovni nedostaci zavisnog ovješenja ublaženi kvalitetnim konstruktivnim

rješenjima.

15.4.2. Vo�ice kod sistema nezavisnog oslanjanja

Kod sistema nezavisnog ovješenja kod koga se pomjeranje vrši u popre�noj ravni

(slika 15.8, slika 15.9 i slika 15.10), može se zaklju�iti da kod vo�enja to�ka sa

jednom popre�nom vo�icoma (slika 15.8) dolazi do znatnog odstupanja traga (�b) i

znatnog ugla nagiba to�ka (�T). Ovo ima za posljedicu da se ovakav na�in prakti�no

i ne koristi jer daje odnose sli�ne kao i kod zavisnog ovješenja. Najbolje rezultate

daje mehanizam vo�enja to�kova s dvije popre�ne vo�ice razli�itih dužine

(slika 15.10), mada u odnosu na sistem vo�enja s dvije poluge jednakih dužina

(slika 15.9) dovodi i od promjene traga i do promjene nagiba to�ka, doduše u

tolerantnim granicama (�b = 4 � 5 mm, � T = 5 � 6°). Na osnovu ovoga sasvim je

15.4 Elementi za vo�enje to�ka 347

razumljiva vrlo široka primjena mehanizma za vo�enje to�kova s dvije paralelne

vo�ice razli�itih dužina.

Pomjeranje to�kova u podužnoj ravni ostvaruje se mehanizmom za vo�enje

to�kova sa uzdužnim vo�icama (slika 15.11). U pogledu kinematike to�kova ovaj

na�in izvo�enja mehanizma za vo�enje to�kova ima vrlo dobra svojstva jer je

�b = 0 i � T = 0. Izvjesna pomjeranja se ostvaruju samo u pravcu kretanja vozila

(zna�i mijenja se osni razmak prednjih i zadnjih to�kova). Utjecaji koji se pri tome

vrše na sistem upravljanja mogu se lako prevazi�i.

Pomjeranje to�kova u uzdužnoj i popre�noj ravni se konstruktivno rješava

vo�icama postavljenim pod odre�enim uglom u odnosu na popre�nu ili uzdužnu

ravan (slika 15.12). Ovakvim na�inom postavljanja kosih vo�ica se nedostaci

mehanizma sa pomjeranjem to�kova u

uzdužnoj ili popre�noj ravni ublažavaju,

odnosno ostvaruju rješenja koja

objedinjavaju u izvjesnoj mjeri dobre

strane oba sistema. Zbog ovih razloga

ovakvi mehanizmi za vo�enje to�kova se

sre�u kako na upravlja�kim tako i na

pogonskim to�kovima.

Primjer konstruktivnog rješenja vo�ice

to�ka kod nezavisnog vješanja, s

pneumatskim elasti�nim elementom

prikazan je na slici 15.41. Elasti�ni

element je pneumatski (1) s umetnutim

gumenim elasti�nim elementom (2). Na

mehanizmu za vo�enje jednog to�ka se

nalaze dvije vo�ice razli�itih dužina,

gornja vo�ica (3) i donja vo�ica (4). One

su pri�vrš�ene s jedne strane zglobno s

rukavcem to�ka, a s druge strane s

karoserijom (okvirom) vozila, tako�er

zglobno. Za prigušenje oscilacija

iskorišten je teleskopski amortizer (5).

1

3 2

4

5

1 - pneumatski elasti�ni elemenat, 2 - gumeni

elasti�ni elemenat, 3 - gornja vo�ica, 4 - donja

vo�ica, 5 - teleskopski amortizer

Sl. 15.41 Konstruktivno rješenje vo�enja

to�ka kod nezavisnog vješanja

15.5 Elementi za prigušenje oscilovanja

Zbog postojanja elasti�nih elemenata u sistemu oslanjanja javljaju se oscilacije �ak i

prilikom kretanja po najkvalitetnijim putevima. Kako su pojave oscilovanja

neprijatne za voza�a i putnike, a tako�er loše utje�u i na stabilnost tereta, mora se

vršiti njihovo brzo prigušenje, ne samo iz razloga navedenih gore nego i zbog

spre�avanja pojave rezonancije. Ovo prigušenje vrše elementi za prigušenje ili

amortizeri.


Amortizer služi za brzo prigušivanje oscilovanja vozila i spre�avanje pojave

rezonancije koja se može pojaviti ukoliko se oscilacije brzo ne priguše. Prigušenje

oscilovanja karoserije i osovine vozila, koje se javlja pri kretanju po neravnom putu,

vrši se pod utjecajem sila otpora u sistemu ovješenja. Sile otpora su trenje u

elasti�nom elementu i elementu za vo�enje (npr. izme�u listova lisnatog gibnja,

osovinicama i zglobovima elemenata za vo�enje), a tako�er i sila otpora koju pruža

amortizer. U današnje vrijeme na vozilima se primjenjuju isklju�ivo hidrauli�ki

amortizeri, i to

- amortizeri sa polugom i

- teleskopski amortizeri.

Primjer amortizera s polugama prikazan je na slici 15.42. Tijelo amortizera

napunjeno je uljem i vezano za ram (7) vozila. U tijelu amortizera se nalazi kulisa (4),

koja preko sistema poluga (5, 6), koje su sa jedne strane vezane za to�ak, djeluje na

kretanje klipova (1). Pomjeranje to�ka (8) nagore izaziva kretanje klipa (1) i

prestrujavanje ulja iz komore (2) u komoru (3). Obrnuti smjer kretanja to�ka (8),

poluga (5, 6) pomjera klip (1) u suprotnom smjeru, tako da gorivo struji iz

komore (3) u komoru (2). Proticanje ulja pri ovakvom strujanju se vrši kroz male

kalibrisane otvore, �ijom veli�inom se definira trenje u ulju i samim tim prigušenje

amortizera. Veli�ina pritiska ulja kod ovakvih amortizera se kre�e u granicama

250 � 400 bar. Ako se prestrujavanje vrši s dva klipa dvosmjerno, onda su to tzv.

amortizeri dvostrukog dejstva. Ovi amortizeri mogu biti i jednostrukog dejstva. U

principu se na vozilima koriste amortizeri dvostrukog dejstva.

71 51 4

23

6

9

8

1 - klipovi,

2, 3 - komore za ulje,

4 - kulisni mehanizam,

5, 6 - poluge,

7 - ram vozila,

8 - to�ak,

9 - elasti�ni elemenat

(gibanj)

Sl. 15.42 Hidrauli�ki amortizer sa polugama, dvostrukog dejstva

Teleskopski amortizeri su lakši od amortizera sa polugama (skoro duplo), prostije

su konstrukcije i imaju dug vijek trajanja. Kod teleskopskih amoretizera cilindar i

klip su neposredno vezani za nadopružne i podopružne mase (ram i most).

Teleskopski amortizeri rade sa pritiscima ulja od 60 � 80 bar.

Princip rada teleskopskog amortizera može se objasniti na primjeru dvocjevnog

teleskopskog amortizera datog na slici 15.43. Ovakav prigušiva� (amortizer) ima radni

15.5 Elementi za prigušenje oscilovanja 349

prostor (A), tj. radni cilindar (2), klip (1) sa ventilima, klipnja�u (6), podnožne

ventile (4), vo�icu klipnja�e (8) koja ujedno služi za smještaj zaptiva�a (5). Izme�u

cilindra (2) i (3) nalazi se prostor za izjedna�avanje (C) napunjen do polovine uljem

i naziva se obi�no kompenzaciona komora. Ostatak prostora u kompenzacionoj

komori služi za prihvatanje pove�ane zapremine ulja uslijed zagrijavanja, kao i za

slu�aj istisnutog ulja uslijed uvla�enja klipnja�e. Nivo ulja u kompenzacionom

prostoru je takav da obezbijedi i pri ekstremno niskim temperaturama (-40 °C) da

ne do�e do ulaska zraka na podnožnim ventilima.

Pored dvocjevnih, u praksi se koriste i tzv. jednocjevni amortizeri. Shema takvog

jednog amortizera data je na slici 15.44. On ima, tzv. razdjelni klip (1) iznad koga se

nalazi gas pod pritiskom (3), koji treba prihvatiti promjene zapremine ulja od

76

1234

59

8

A

C

9

3

14

57

2

128

10

116

1 - klip, 2, 3 - cilindri, 4 - podnožni ventili,

5 - zaptiva�, 6 - klipnja�a, 7 - cilindri�ni omota�,

8 - vo�ica, 9 - kanal,

A - radni prostor, C - prostor za izjedna�avanje

1 - razdjelni klip, 2 - radni prostor, 3 - prostor za

izjedna�avanje, 4 - me�uklipni prostor, 5 - klip,

6 - usisni ventil, 7 - potisni ventil, 8 - klipnja�a,

9, 10 - uške, 11 - cilindar, 12 - zaptiva�

Sl. 15.43 Shema dvocjevnog teleskopskog

amortizera

Sl. 15.44 Jednocjevni amortizer sa razdjelnim

klipom

zagrijavanja i istiskivanja klipnja�om. Uslijed sabijanja ili istezanja amortizera

klipnja�a (8) potiskuje klip (5), gdje se aktivira ventil (6) ili (7), zavisno od smjera

kretanja. Samo proticanje ulja kroz ventil (6) ili (7) ima funkciju prigušenja toka, pa

samim tim i kretanja klipa, odnosno klipnja�e. Razdjelni klip (1) omogu�ava bilo


koji položaj ugra�ivanja amortizera i prakti�no nema utjecaja na njegovu funkciju.

Pomo�u njega je sprije�eno miješanje gasa i ulja kao i pojava pjenušanja.

15.6 Stabilizatori

Elasti�no oslanjanje vozila ima i svoje negativne posljedice, što se ogleda u bo�nom

naginjanju vozila pri kretanju u krivini, a što ima za posljedicu pogoršanje

karakteristika stabilnosti. U cilju smanjivanja bo�nih naginjanja vozila koriste se

stabilizatorske opruge – stabilizatori i to naj�eš�e torzioni. Mehani�ki torzioni

stabilizator po konstrukciji je veoma jednostavan, ne zahtijeva posebnu pažnju i jeftin

je. Može buti postavljen popre�no i uzdužno u odnosu na uzdužnu osu vozila.

Obi�no se izvodi u obliku dvokrake poluge kao cjelina, a pri�vrš�en je za okvir vozila

preko stega s tvrdom gumom, a vo�icama se povezuje s veznim polugama.

Uloga stabilizatora je da se torzijom suprotstavi bo�nom naginjanju vozila u slu�aju

kada se jedan to�ak izdiže, tj. da kao sila reakcije pritiskivanjem suprotnog to�ka na

kolovozu ispravlja vozilo i ne dozvoljava njegovo bo�no naginjanje. Na slici 15.45,

slici 15.46 i slici 15.47 date su sheme razli�itih izvedbi stabilizatora.

Stabilizator prikazan na slici 15.45 je s obje strane vozila vezan na mjestu H preko

elasti�nih gumenih ležajeva s podužnim vo�icama, i na mjestu F zglobno sa

podužnim vo�icama. Bo�nom naginjanju vozila suprotstavlja se trenje u elasti�nom

elementu H. Na slici 15.46 prikazan je stabilizator sa po dva elasti�na gumena ležaja

(H i F) koji su vezani s podužnim vo�icama. Bo�nom naginjanju vozila

suprotstavlja se prigušenje u elasti�nim vezama uslijed okretanja vo�ice i popre�ne

veze. Na slici 15.47 je stabilizator prakti�no jedan torzioni štap koji je pri�vrš�en za

obe podužne vo�ice i svojim unutarnjim otporom uvijanju smanjuje mogu�nost

bo�nog naginjanja vozila.

F H H

F

Sl. 15.45 Shema stabilizatora Sl. 15.46 Shema stabilizatora

15.6 Stabilizatori 351

stabilizator

zavojna opruga

Pored ovih izvedbi koriste se i

stabilizatori sa hidrauli�kim klipovima.

Takav jedan stabilizator prikazan je

na slici 15.48, odakle se može vidjeti

i njegov princip rada. Ovakav tip

stabilizatora omogu�ava i brzo

prigušenje oscilovanja sistema vješanja.

Sl. 15.47 Shema stabilizatora

S1 S2

A2A1

NV1 NV2

V2

VV2VV1

N2

N1 V1

A1, A2 - amortizeri,

S1, S2 - stabilizatzori,

N1, N2 - komore niskog

pritiska,

V1, V2 - komore visokog

pritiska,

NV1 i NV2 - ventili niskog

pritiska,

VV1, VV2 - ventili vioskog

pritiska

Sl. 15.48 Shema stabilizatora s hidrauli�kim klipovima

Sistem vješanja vozila se sastoji od A1 i A2 – amortizera i S1 – S2 stabilizatora.

Amortizeri su postavljeni horizontalno i imaju dvije komore – komore niskog

pritiska N1 i N2 i komore visokog pritiska V1 i V2. Komore imaju ventil niskog

pritiska NV1 i NV2 i visokog pritiska VV1 i VV2.

Klipovi amortizera kre�u se lijevo i desno pod dejstvom sistema poluga koje su

jednim krajem vezane s osovinom to�ka. Spuštanje ili dizanje osovine to�ka, uslijed

neravnina puta, prenosi se na poluge, odnosno na klipove. Klipovi imaju kanale

preko kojih se hidrauli�no ulje usmjerava u odre�ene komore amortizera ili u

stabilizator, i na taj na�in spre�ava naginjanje rama vozila i nadgradnje u odnosu na

horizontalni položaj.

352

353

16. SISTEM ZA UPRAVLJANJE VOZILOM 16.1 Zadaci i klasifikacija sistema upravljanja

Sistem za upravljanje ima zadatak da mijenja i održava pravac kretanja vozila u

skladu sa zahtijevima puta, te osigurava neophodan manevar vozila. U opštem

slu�aju sistem za upravljanje se sastoji od sklopova datih na slici 16.1.

UTSM

PM IOMM

UMFv F1 F3 F�

�u.v

Fum

hv h1 h2 h3

UT - upravlja�ki to�ak,

UM - upravlja�ki mehanizam (MM - mehani�ki mehanizam, SM - servomehanizam),

PM – prenosni mehanizam; IO – izvršni organ (to�kovi, gusjenice),

Fv – sila na to�ku upravlja�a (hv – odgovaraju�e zakretanje to�ka upravlja�a),

F��- sila na to�ku vozila (�u.v – ugao zakretanja vozila)

F1, Fum, F3 – transformirane sile na pojedinim mjestima sistema upravljanja

h1, h2, h3 – pomaci na pojedinim mjestima sistema upravljanja

Sl. 16.1 Strukturna shema sistema upravljanja

Savremeni sistemi za upravljanje moraju ispuniti slijede�e zahtjeve:

- osigurati visoke manevarske osobine sa brzim i oštrim zakretanjem na relativno

maloj površini, kao i stabilno kretanje vozila u položaju pravolinijskog kretanja;

16. Sistem za upravljanje vozilom 354

- upravljanje mora biti lagano, bez djelovanja velikih sila (FV) na to�ku upravlja�a;

kod putni�kih vozila maksimalne vrijednosti te sile se kre�u 4 � 7 daN, kod

teretnih vozila i autobusa 15 � 20 daN, a kod teretnih vozila velikih nosivosti i

do 30 � 40 daN;

- upravlja�ki mehanizmi moraju biti pouzdani i sigurni u radu;

- kinematika mehanizma mora biti takva da u krivini osigura kotrljanje svih

to�kova bez klizanja kako bi se sprije�ilo brzo trošenje pneumatika i pove�ao

stepen korisnosti mehanizma za upravljanje;

- spontano vra�anje upravlja�kih to�kova po izlasku iz krivine u položaj

pravolinijskog kretanja pod dejstvom stabiliziraju�eg momenta;

- mehanizam mora ublažiti udare izazvane neravninama puta, tako da se na

upravlja�kom to�ku prenose neznatne sile koje ne�e zamarati voza�a i time

smanjiti sigurnost kretanja vozila i

- konstrukcija mehanizma treba imati što manje zazore, jer se kod ve�ih zazora

teško održava putanja kretanja vozila, posebno pri velikim brzinama vozila ili

pri kretanju po razrovljenom putu.

Podjela sistema upravljanja može se izvršiti na slijede�e na�ine:

a) Prema karakteru upravljanja:

- upravljanje to�kovima,

- upravljanje osovinama,

- kombinirano upravljanje i

- bo�no zanošenje (gusjeni�na vozila).

b) Prema položaju voza�kog mjesta:

- upravljanje sa lijeve strane vozila i

- upravljanje sa desne strane vozila.

c) Prema karakteru funkcioniranja upravlja�kog mehanizma:

- mehani�ki mehanizmi i

- servomehani�ki mehanizam.

Ako se po�e od uproštenja da se upravljanje motornih vozila vrši sa krutim

to�kovima, onda se može re�i da �e biti zadovoljen osnovni kinematski kriterij, ako

se ose obrtanja to�kova sijeku u jednoj ta�ki (0) – polu obrtanja, kako se to vidi na

slici 16.2. Ovdje je dato nekoliko karakteristi�nih izvedbi motornih vozila, koja

16.1 Zadaci i klasifikacija sistema upravljanja 355

R

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

1

1

2

2

1

3

4

2, 3

5, 6

1, 2

3, 4

3, 4a)

c)

b)

d)

R

A

b

�

��

�u

vu

v

0

-

+

�

0

P

Ro

o

oo

R

0

0

Sl. 16.2 Upravljanje vozilom sa krutim to�kovima

zadovoljavaju osnovni kinematski kriterij (presjek osa obrtanja je u jednoj ta�ki).

Upravlja�ki to�kovi imaju u principu razli�ite uglove zakretanja (�) i razli�ite

ugaone brzine (�). Pri ovom uslovu ne�e do�i do proklizavanja nijednog to�ka.

Naravno, mehanizam upravljanja, koji obezbje�uje ove uslove, je dosta složeniji. Za

prostije (jednostavne) mehanizme upravljanja ne ostvaruje se osnovni kinematski

kriterij. Ose obrtanja to�kova se ne sijeku u jednoj ta�ki, što se vidi na slici 16.3.

YX

X

Fp

YFp

�

�

�

�

� �

�

v

v

u

u

0 0 0us

� � �= =v u

X, Y – odgovaraju�e reaktivne sile od guraju�e sile Fp

Sl. 16.3 Kinematika zaokretanja sa jednakim uglovima zakretanja


Ovdje su prisutna dva centra (pola) okretanja (Os i Ou – slika 16.3). Sa ovim

rješenjem bi se moralo pojaviti i proklizavanje jednog od to�kova, �ime se narušava

i zadano vo�enje vozila u krivini, tj. narušava mu se stabilnost, uz pove�ano

trošenje pneumatika.

L

BD

CA

B

0

�

�

Kod cestovnih prevoznih sredstava

naj�eš�e se upotrebljava princip upravljanja

zakretanjem to�kova samo jednog, obi�no

prednjeg mosta (slika 16.4). Zakretanje

to�kova svih mostova primjenjuje se

rijetko, obi�no na specijalnim vozilima

(grejderi, prikolice velikih dužina,

zglobni autobusi itd.). Ove konstrukcije

znatno smanjuju prostor potreban za

okretanje vozila.

Zakretanjem upravlja�kih to�kova za

neki ugao (slika 16.4) vozilo se po�ne

kretati oko nekog trenutnog pola O. Pol

je presjecište produžetka normalnih osa

svih to�kova. Iz slike se jasno vidi da je

pri tome potrebno zakrenuti upravlja�ke

to�kove za razli�it ugao (to�ak bliži polu

za nešto ve�i ugao 9, a to�ak dalje od

pola za nešto manji ugao �).

Sl. 16.4 Kinematska shema okretanja vozila

sa jednim upravlja�kim mostom

Mehanizam upravljanja savremenih motornih vozila bazira na principu trapeznog

rasporeda prenosnih poluga. Izgled trapeza upravljanja vidi se na slici 16.5. Prikazan

je trapez upravljanja kod sistema sa tzv. zavisnim sistemom oslanjanja.

Formiranje sistema za upravljanje ide paralelno sa sistemom elasti�nog oslanjanja

motornog vozila. Ova zavisnost je neminovna jer se kinematika upravlja�kog

mehanizma prenosi s ovješene mase karoserije na neovješenu masu to�kova. Ovo

se posebno odnosi na prenosni mehanizam, uklju�uju�i i trapez upravljanja.

B

b

d

B0

�0

Sl. 16.5 Trapez upravljanja

16.1 Zadaci i klasifikacija sistema upravljanja 357

Kod mehanizama s zavisnim sistemom elasti�nog oslanjanja, prednja kruta osovina

predstavlja jednu od komponenata trapeza sa stranicom Bo. Ostale dimenzije

trapeza upravljanja su b i d. One predstavljaju rastojanja izme�u zglobnih veza na

trapezu, bez razlike na njihovu stvarnu dužinu. U odnosu na osovinu upravljanja,

trapez može biti formiran ispred ili iza osovine u zavisnosti od koncepcije vozila i

raspoloživog prostora. Imaju�i u vidu prednosti i nedostatke

jedne i druge kombinacije preporu�uje

se kompozicija trapeza iza osovine, kako

je to pokazano na slici 16.6. Na ovaj

na�in smanjena je dužina upravlja�ke

spone “b” i na taj na�in pove�ana njena

krutost protiv izvijanja.

Postavljanjem trapeza upravljanja iza

upravlja�ke osovine ostvarena je njegova

zaštita protiv mehani�kih ošte�enja u

toku eksploatacije. Ako je kombiniran

upravlja�ki mehanizam sa sistemom

nezavisnog oslanjanja, onda je potrebno

voditi ra�una o zamišljenoj dužini (Bo)

koja spaja ta�ke A i B (slika 16.6)

osovinica rukavaca oko kojih se okre�u

to�kovi.

Imaju�i gornje u vidu, može se

konstatirati da je osnovni zadatak za

Bo

A B

b

d

�o �o

Sl. 16.6 Trapez upravljanja iza (i ispred)

osovine

trapez upravljanja definirati ugao položaja bo�ne poluge trapeza (�o).

Za motorna vozila �iji se odnos osovinskog rastojanja i traga upravlja�kih to�kova

kre�e u granicama L/Bo = 2 � 2,5, za definiranje ugla �o koristi se grafi�ki metod

dat na slika 16.7 a). Statisti�ki podaci za dužine bo�ne poluge (d) vezani su za

dužinu vozila (L) ili prednje osnovine (Bo), i iznose

$ "o

B3,02,0d �� (16.1)

ili

$ " .L16,008,0d �� (16.2)


B B BBo Bo Bo

A A AB B B

d d dd d d

LL

D

D D

F G

C

C C

C

E

E E

o� o� o�

o�

2d

a) b) c)

x=

2,5

B

Sl. 16.7 Grafi�ke metode za odre�ivanje ugla trapeza

Za motorna vozila ve�e dužine od naprijed definiranog odnosa, može se pri�i

odre�ivanju ugla trapeza �o prema jednom od postupaka prikazanim na slici 16.7 b)

i c). Sa slike 16.7 jasno se vidi na�in definiranja ugla trapeza �o.

16.2 Konstrukcija sistema upravljanja

Sistem za upravljanje s osnovnim elementima prikazan je na slici 16.8. Okretanje

to�ka upravlja�a (8) se prenosi preko osovine upravlja�a (7) na upravlja�ki

mehanizam koji se u ovom slu�aju sastoji od puža (6) i pužnog to�ka (5). Za pužni

to�ak �vrsto je vezana poluga (4) koja se naziva laktasti potiskiva� (vise�a spona).

Laktasti potiskiva� zglobno je vezan za uzdužnu sponu (guraju�u sponu) (3), koja

preko zgloba prenosi kretanje na gornju polugu okretnog rukavca (2), te se lijevi

rukavac po�inje okretati oko svoje osovinice. Lijevi rukavac je donjom polugom (10)

(ista ima i na desnom rukavcu) i popre�nom (vezuju�om) sponom (9) vezan za

desni rukavac te se tako vrši i njegovo okretanje oko osovinice, �ime se na taj na�in

vrši sinhrono zaokretanje upravlja�kih to�kova.

16.2 Konstrukcija sistema upravljanja 359

8

7

6

54

3

9

101

2

1 - okrugli rukavac, 2 - gornja poluga okretnog rukavaca, 3 - uzdužna spona (guraju�a), 4 - laktasti

potiskiva� (vise�a spona), 5, 6 - upravlja�ki mehanizam, (5 - pužni to�ak, 6 - puž), 7 - stub

upravlja�a, 8 - to�ak upravlja�a, 9 - spona (vezuju�a), 10 - donja poluga okretnog rukavca.

Sl. 16.8 Shema sistema upravljanja

Zbog boljeg uvida u funkcioniranje sistema upravljanja i njegove veze s ramom

vozila i elementima elasti�nog oslanjanja, na slici 16.9 dat je sistem upravljanja u

dvije projekcije, sa popisom elemenata sistema upravljanja.

8

7

4

110

9

311

3

5,612

2

��

1 - rukavac to�ka,

2 - poluga rukavca,

3 - uzdužna spona,

4 - poluga upravlja�a,

5, 6 - upravlja�ki mehanizam

7 - stub upravlja�a,

8 - volan (to�ak upravlja�a),

9 - vezuju�a spona,

10 - donja poluga

11 - elasti�ni elemenat (lisnati gibanj)

12 - ram vozila

Sl. 16.9 Princip rada sistema upravljanja


Konstruktivna izvedba veze sistema upravljanja s ramom vozila (12), to�kom vozila

i elasti�nim elementom (11) na slici 16.9, omogu�ava da se prenos sila sa to�ka na

elasti�ni elemenat (11) i sponu (3) kompenzira zakretanjem spone (3), tako da voza�

prakti�no ne osjeti nikakve eventualne udare sila od neravnina puta.

U nastavku �e se dati osnovne konstruktivne karakteristike pojedinih sklopova

sistema upravljanja.

16.2.1 To�ak upravlja�a sa stubom upravlja�a

U sklopu upravlja�a su to�ak upravlja�a (volan) (8) i stub upravlja�a (7, slika 16.8).

Na stubu upravlja�a nalazi se i upravlja�ki mehanizam. Ovdje �e se posebno ista�i

to�ak upravlja�a sa stubom (vratilom) upravlja�a.

Dimenzije to�ka upravlja�a se biraju tako da voza� sa uobi�ajenom silom (Fv), bez

velikog zamaranja, može upravljati vozilom. Maksimalna sila koju voza� prenosi na

to�ak upravlja�a ne bi smijela biti ve�a od 200 N. Na osnovu toga se definira

polupre�nik to�ka. Naravno, ako postoje poja�iva�i kod prenosa sile od voza�a do

to�kova vozila, onda je ovaj izbor daleko jednostvniji i osnovnu ulogu za dimenzije

to�ka upravljanja ima funkcionalnost i estetski izgled.

U novije vrijeme na to�ku upravlja�a se montiraju i neki drugi elementi (air bag,

komande za radio, tempomat itd.), što direktno utje�e na dimenzije to�ka upravlja�a.

To�ak upravlja�a nalazi se na vratilu koje se izra�uje od cijevi, a vratilo je obloženo

ku�ištem. Kod nekih vozila se na ku�ištu volana nalazi ru�ica mjenja�a. Tu su i ostale

uobi�ajene komande (svjetla, brisa�i itd.). Kod nekih vozila izra�uje se tzv. sigurnosna

konstrukcija vratila (slika 16.10). Na slici 16.10 a) jedan je dio vratila izra�en od

perforirane cijevi. Ta perforacija se, pri naletu voza�a na volan tokom

�

a)

b)

c)

Sl. 16.10 Izvedba sigurnosnog vratila upravlja�a

16.2 Konstrukcija sistema upravljanja 361

sudara sabija i tako štiti voza�a od ve�ih ozljeda grudnog koša. Konstrukcija vratila na

slici 16.10 b) ima cijev koja je uzdužnim žljebovima spojena s drugom cijevi, i pri

aksijalnom optere�enju u nju ulazi. Tre�a konstrukcija je najjednostavnija, prenosi

samo torziju, a pri djelovanju aksijalne sile teleskopski se sklopi (slika 16.10 c)).

Novije konstrukcije veze to�ak upravlja�a – stub upravlja�a rade se tako da se može

podešavati visina to�ka upravlja�a i njegov nagib, �ime se maksimalno poboljšava

komfor voza�a.

16.3 Upravlja�ki mehanizam

Upravlja�ki mehanizam treba obezbijediti:

- stabilno kretanje u pravcu,

- malu silu na to�ku upravlja�a koje obezbjeduje zakretanje upravlja�kih

toškova na mjestu na asfaltnoj podlozi i

- proporcionalan odnos sile na to�ku upravlja�a i momenta zakretanja

upravlja�kih to�kova.

Karakterizira ga prenosni odnos i stepen korisnog dejstva. Prenosni odnos

upravlja�kog mehanizma kod putni�ikih vozila se kre�e u granicama od 12 do 20, a

kod teretnih vozila i autobusa od 16 do 32. Ovaj prenosni odnos se uve�ava za

prenosni odnos spona, koji zavisi od konstrukcije upravlja�kog mosta. U zavisnosti

od vrste prenosnih elemenata u ku�ištu, upravlja�ki mehanizmi se mogu podijeliti na:

- pužne,

- zavojne,

- zup�aste,

- kulisne i

- kombinirane.

Pužni prenosnik upravlja�kog mehanizma prikazan je na slici 16.11, a na slici 16.12

upravlja�ki mehanizam sa globoidnim prenosnikom. Pužni prenosnik se sastoji od

puža (1), koji je �vrsto vezan za vratilo upravlja�a (2), i pužnog to�ka (3) ili pužnog

segmenta. Pužni par je smješten u ku�ište upravlja�a (4) u kome se nalazi ulje za

podmazivanje pužnog para. Pužni prenosnik je jednostavan po konstrukciji, a

glavni nedostatak je veliki otpor trenja klizanja pri okretanju.


2

4

35

1

1 - puž, 2 - vratilo upravlja�a, 3 - pužni to�ak,

4 - ku�ište, 5 - laktasti potiskiva�

1 - ležaj, 2 - vreteno upravlja�a, 3 - zaptivka,

4 - poluga upravlja�a (laktasti potiskiva�),

5 - globoid upravlja�a, 6 - vijak

Sl. 16.11 Shema pužnog upravlja�kog

mehanizma

Sl. 16.12 Upravlja�ki mehanizam sa

globoidnim pužnim prenosnikom

Zavojni prenosnik upravlja�kog mehanizma ima izgled kao na slici 16.13.

Danas se uglavnom od upravlja�kih

zup�astih mehanizama najviše koriste

mehanizmi sa zup�astom letvom

(slika 16.14). Upravlja�ki mehanizmi sa

zup�astom letvom vrlo dobro se

uklapaju sa popre�nom sponom, a

njihova primjena kod vozila s

nezavisnim ovješenjem omogu�ava

postojanje svega �etiri zgloba u trapezu

upravljanja, dok bi u slu�aju ugradnje

drugih tipova upravlja�kog mehanizma

bilo potrebno najmanje šest zglobova.

Upravlja�ki mehanizam sa zup�astom

letvom ima niz dobrih osobina:

jednostavna konstrukcija, visok stepen

korisnog dejstva, male gabaritne

dimenzije, neposredan spoj zup�aste

letve i spona; dok su osnovni nedostaci:

osjetljivost na udare, ograni�ena dužina

spona i relativno mali vijek trajanja.

Detaljnija shema ovog mehanizma s

principom rada data je na slici 16.14.

Sl. 16.13 Zavojni upravlja�ki mehanizam

16.3 Upravlja�ki mehanizam 363

Sl. 16.14 Shema upravlja�kog mehanizma sa zup�astom letvom

Upravlja�ki kulisni mehanizmi koriste se pretežno na teškim motornim vozilima i

autobusima, a posebno na vozilima koja su namijenjena kretanju po teškim

terenima. Izvode se s jednim ili dva prsta. Izgled upravlja�kog kulisnog mehanizma

sa jednim i dva prsta (obrtnim i kliznim) prikazan je na slici 16.15. Upravlja�ki

kulisni mehanizam sa jednim prstom je jako optere�en mehanizam, pa ga je u

a) kulisni mehanizam sa jednim prstom, b) kulisni mehanizam sa dva prsta

Sl. 16.15 Upravlja�ki kulisni mahanizmi


posljednje vrijeme potisnuo kulisni

mehanizam sa dva prsta.

Savremene konstrukcije upravlja�kih

prenosnika zasnivaju se na kombinaciji

klasi�nih izvedbi. Tako je na slici 16.16

data konstrukcija upravlja�kog

mehanizma kombinirana od zavojnog i

zup�astog prenosnika.

1 - vratilo upravlja�a, 2 - vreteno upravlja�a,

3 - segment upravlja�a, 4 - sprovodne cijevi

kuglica, 5 - navrtka

Sl. 16.16 Kombinirani upravlja�ki

mehanizam

16.4 Prenosni mehanizam (spone)

Veza izme�u upravlja�kog mehanizma sa to�kovima ostvaruje se preko prenosnog

mehanizma koji služi za obezbje�enje pravilne kinematike zaokreta to�kova.

Prenosni mehanizam mora biti uskla�en sa sistemom ovješenja tako da njegova

pomjerana u odnosu na ram ne utje�u na sigurnost upravljanja. Ranije je pokazano

da se dobra upravljivost može osigurati trapezom upravljanja. Kod zavisnog

ovješenja trapez stvaraju spone i popre�na greda (ku�ište mosta), a kod nezavisnog

ovješenja to�kova sa kojima se upravlja, trapez upravljanja �ine spone i zamišljena

linija koja povezuje ose rukavaca lijevog i desnog to�ka. Principijelno trapezi

upravljanja mogu biti sa jednodijelnom i višedijelnom popre�nom sponom.

Na slici 16.17 prikazano je nekoliko izvedbi upravlja�kog sistema s popre�nom

sponom (2) iz jednog dijela. Ova rješenja se primjenjuju kod teretnih vozila i

autobusa, pod uslovom da je prednji upravlja�ki most sa zavisnim oslanjanjem.

Uzdužne i popre�ne spone su uglavnom cjevastog oblika, dok su poluge ovalnog

oblika. Spojevi izme�u zglobova i cijevi spona ostvaruju se pomo�u navoja

(podesiva veza) ili sa grebenastim rukavcem (kruta veza).

Na slici 16.18 prikazano je nekoliko shema izvedbe upravlja�kog trapeza lakih

vozila sa popre�nom sponom koja se sastoji iz srednjeg dijela (2) i dvije bo�ne

pokretne poluge (3), dok je uzdužna spona ozna�ena sa (1). Ova rješenja se koriste

u slu�aju kad je prednji upravlja�ki most sa nezavisnim oslanjanjem.

16.4 Prenosni mehanizam (spone) 365

4

4

4

a)

b)

c)

3

3

3

2

2

2

1

1

1

1

1

1

4

4

4

4

5

5

5

5

a)

b)

c)

d)

3

3

3

3

3

3

2

2

2

2 2

1 - uzdužna spona, 2 - popre�na spona,

3 - upravlja�ki mehanizam, 4 - to�ak upravlja�a

1 - uzdužna spona, 2 - popre�na spona,

3 - bo�na pokretna poluga, 4 - upravlja�ki

mehanizam, 5 - to�ak upravlja�a

Sl. 16.17 Nekoliko shema izvo�enja trapeza

upravljanja kod zavisnog ovješenja

upravlja�kog mosta

Sl. 16.18 Nekoliko shema izvo�enja trapeza

upravljanja kod nezavisnog

ovješenja upravlja�kog mosta

Zglobne veze izme�u spona se ostvaruju zglobovima koji su po konstrukciji razli�iti

u odnosu na to da li se radi o vezi kod uzdužnih ili popre�nih spona (slika 16.19).

Izvedbe date na slici 16.19 a), b) i c) mogu se primjenjivati za vezu rukavca i

popre�ne spone, a zglob na slici 16.19 d) primjenjuje se obi�no za vezu uzdužnih

spona. Danas se zglobovi obi�no izra�uju sa samoregulacijom zazora i mogu�nosti

pomicanja u svim pravcima.


88

4

a) b) c) d)

4

411 1

1

22

23 3

3

36

5

9

7

1 - kugla zgloba, 2 – posteljica, 3 - opruga; 4 - zaptivka; 5 - matica popre�ne spone; 6 - dvodijelni

umetak, 7 - gumena obloga, 8 - krunasta matica, 9 - vijak i matica

Sl. 16.19 Zglobovi mehanizama za upravljanje

U nastavku je prikazano nekoliko konkretnih primjera izvo�enja prenosnog

mehanizma. Tako je na slici 16.20 prikazan prenosni mehanizam koji se koristi kod

teretnih motornih vozila, �iji je upravlja�ki most sa zavisnim sistemom elasti�nog

oslanjanja.

6 5

2 1

3

4

1 - upravlja�ki mehanizam, 2 - laktasti potiskiva�, 3 - uzdužna spona, 4 - gornja poluga okretnog

rukavca, 5 - spona, 6 - donja poluga okretnog rukavca

Sl. 16.20 Prenosni mehanizam teretnog motornog vozila

Ilustracija na slici 16.21 pokazuje prenosni mehanizam putni�kog vozila sa

nezavisnim sistemom elasti�nog oslanjanja. Prenosni mehanizmi putni�kih

motornih vozila su nešto složeniji pa se prilikom kompozicije prednje osovine

nailazi na probleme postavljanja prenosnog polužja.

16.4 Prenosni mehanizam (spone) 367

Sl. 16.21 Prenosni mehanizam putni�kog motornog vozila

Iz istog razloga, a s obzirom i na manje sile u mehanizmu rade se iskrivljene poluge.

Na ovaj na�in poluga je našla svoje mjesto i funkciju, a u isto vrijeme ublažen je

utjecaj dinami�kog udara uslijed vanjskih poreme�aja.

Hidromehani�ki sistemi upravljanja imaju nešto složeniji prenosni mehanizam. Na

slici 16.22, data je ilustracija hidrostati�kog upravljanja motornim vozilom, klasi�ne

izvedbe. Ovakvi prenosni mehanizmi koriste se kod teških vozila, posebno

gra�evinskih mašina.

5

4 61

2

3

8 7 9

1 - vratilo upravlja�a, 2 - hidrauli�ki razvodnik upravljanja, 3,4 - dovod i odvod hidrauli�ke te�nosti

od pumpe, 5 - to�ak upravlja�a, 6 - hidrauli�ki vodovi, 7 - hidrauli�ki cilindar, 8 -poluge, 9 - spona

Sl. 16.22 Hidrostati�ki prenosni mehanizam upravljanja


16.5 Geometrija upravlja�kih to�kova

Da bi vozilo moglo mijenjati pravac kretanja, mora se omogu�iti zaokretanje

to�kova koji se nalaze na upravlja�kom mostu, bilo da su pogonski ili gonjeni. Osim

ovoga zadatka, upravlja�ki most mora omogu�iti prenos sila, koje djeluju izme�u

kolovoza i rama ili karoserije vozila (vertikalnih, uzdužnih i bo�nih), a tako�er i

reaktivnih momenata. Ove sile i momenti prenose se elasti�nim i vode�im

elementima sistema ovješenja. Ovješenje mora biti konstruirano tako da obezbijedi

pravilnu kinematiku upravlja�kih to�kova. Pravilan položaj to�kova, kojim se

postiže lagano upravljanje uz ostvarenje neophodne stabilnosti, zahtijeva pravilan

izbor uglova položaja to�kova i osovinica oko kojih se vrši zakretanje to�kova

(osovinice rukavca).

Neke od konstruktivnih izvedbi rukavaca upravlja�kih to�kova date su na slici 16.23.

Upravlja�ki most je izveden tako da na krajevima omogu�ava vezu sa rukavcem (1)

preko osovinice rukavca (2) oko koje se vrši okretanje to�kova sa kojima se vrši

upravljanje. Rukavci na lijevoj i desnoj srani upravlja�kog mosta vezani su

polugama. Jedan od rukavaca je za mehanizam za upravljanje vezan gornjom

polugom, što je prikazano na slici 16.8

2

1

12

1 – rukavac, 2 – osovinica rukavca

Sl. 16.23 Konstruktivne izvedbe rukavca upravlja�kog to�ka

To�kovi motornog vozila, kao izvršni organi u sistemu upravljanja, ostvaruju

direktan kontakt s podlogom i imaju osnovni zahtjev da ostvaruju pravilno vo�enje

vozila u pravcu i krivini, sve u granicama sila prijanjanja. U tom smislu, upravlja�ki

to�kovi imaju i svoju geometriju položaja kako bi poništili ili ublažili sve vanjske i

unutarnje utjecaje i omogu�ili to�ku nesmetanu rotaciju u pravcu usmjerene vožnje.

Osnovne geometrijske veli�ine upravlja�kih to�kova su konstruktivnog karaktera i

odnose se na slijede�e:

- nagib to�kova,

- bo�ni nagib osovinice rukavca,

- zatur to�kova (uzdužni nagib osovinice to�ka) i

- uvla�enje to�kova.

16.5 Geometrija upravlja�kih to�kova 369

Nagib upravlja�kih to�kova prema unutrašnjosti vozila provodi se iz odre�enih

tehni�ko-eksploatacionih razloga. Ravan obrtanja to�ka nije normalna na podlogu

vožnje nego je nagnuta prema vertikali za ugao “�” kako je to pokazano na

slici 16.24. Nagib to�ka u odnosu na podlogu izvodi se na taj na�in, da se u fazi

konstruiranja upravlja�kog to�ka, osa rukavca nagne prema horizontali za isti

ugao �. Ovaj konstruktivni zahvat se provodi zbog vješta�kog stvaranja bo�ne

sile Y kojom se isklju�uje zazor u bo�nom smjeru to�kova u njegovom uležištenju.

S realizacijom nagiba to�ka ostvaruje se bolje vo�enje vozila u pravcu i lakše

ispravljanje to�kova. Ovaj nagib to�kova kre�e se u granicama � = (1�2)°, a rje�e i

do 3°.

Bo�ni nagib osovinice rukavca se provodi iz osnovnog razloga smanjenja otpora

upravljanja i boljeg održavanja pravca. Moment zakretanja to�ka se pojavljuje kao

proizvod sile otpora izme�u to�ka i podloge i kraka do ose okretanja.

Bo�ni nagib osovinice rukavca ima za cilj, ne samo da smanji radijus aktivnog

okretanja to�ka, odnosno momenat okretanja, nego da pove�a i stabilnost

upravljanja i pravilno vo�enje vozila u pravcu, kao i brže ispravljanje to�kova u

krivini kako je to i pokazano na slici 16.24.

Imaju�i u vidu naprijed re�eno, uglovi nagiba osovinice rukavaca kre�u se u

granicama 1 = (6 � 8)°, a veli�ina realnog radijusa zakretanja to�ka u granicama

e’ = (10 � 60) mm.

Zatur to�kova ili uzdužni nagib osovinice rukavca, ima presudnu ulogu u

kvalitetnom vo�enju to�kova i brzom ispravljanju to�kova pri izlasku iz krivine.

Realizacija ovog konstruktivnog zahvata se provodi na taj na�in da se osovinici

rukavca to�ka daje još jedan nagib po dužini vozila u ravni to�ka pod uglom “�”,

kako je to pokazano na slici 16.25. Na ovaj na�in produžena osa osovinice to�ka

pada u ta�ku A, ispred teoretskog kontakta to�ka i podloge u ta�ki B. Ovakva

konstruktivna izvedba ima isti efekat kao da je osovinica to�ka postavljena ispred

ose simetrije to�ka u vertikalnoj ravni, kao što je to nacrtano na slici 16.25 crtkanim

linijama. Krajnji efekat je taj da se to�ak ponaša kao vu�en, a ne guran i ima

tendenciju kotrljanja po pravcu.

Da bi ova veli�ina bila u granicama optimalnih, konstruktivna veli�ina ugla zatura

osovinice se kre�e u granicama � = (1�2)°, a najviše � =5°. Ugao � se pojavljuje i

kao funkcija dimenzije pneumatike. Za ve�e dimenzije pneumatike ugao zatura je

manji i obrnuto.


e’

e

�

�

0 Y

vv

a

a

A

A

A

B

B

B

Rf

Rf

�v

�u

�

0

Sl. 16.24 Nagib upravlja�kih to�kova

motornog vozila

Sl. 16.25 Ugao zatura to�kova

Uvla�enje upravlja�kih to�kova motornog vozila u pravcu vožnje, kako je to

pokazano na slici 16.26, ima osnovnu funkciju da prednapregne to�kove upravljanja

i ospori njihove vibracije. Ovo je

posebno interesantno kod slobodnih

upravlja�kih to�kova gdje je vanjska sila

otpora kotrljanja relativno mala. Tamo

gdje se radi o pogonskim upravlja�kim

to�kovima, ovaj konstruktivni zahvat

ima manjeg zna�aja jer su vanjske sile,

ovom prilikom reaktivne sile zbog

utjecaja pogona, mnogo ve�e i definiraju

stabilnost upravlja�kih to�kova više

nego kod slobodnih upravlja�kih

to�kova.

Fenomen vibracije upravlja�kih to�kova,

�esto popularno nazvan poigravanje

upravlja�kih to�kova, javlja se u vožnji

pri velikim brzinama na putu sa malim

koeficijentom otpora puta, a da pri tome

0

vv

B

B

o

�

�

2�

2

Sl. 16.26 Uvla�enje upravlja�kih to�kova

vozila

nije izvršeno podešavanje uvla�enja to�kova.

Uzrok ovoj fizikalnoj pojavi vibracije upravlja�kih to�kova treba tražiti u ranije

postavljenim konstruktivnim zahtjevima.

Ako se ima u vidu konstruktivno rješenje nagiba upravlja�kog to�ka prema

slici 16.24, onda se može konstatirati da to�ak rotira oko svoje ose vezano za centar

16.5 Geometrija upravlja�kih to�kova 371

okretanja oko centra “0”. U ovom slu�aju to�ak bi imao vožnju po luku a ne u

pravcu kako mu je zadato kretanje. Da bi se anuliralo ovaj utjecaj vožnje po luku

to�ku se daje ugao uvla�enja, pa se na taj na�in i trenutni pol “0” pomjera u smjeru

vožnje. To�ak ostaje prednapregnut i nema mogu�nosti slobodne oscilacije

izazvane vanjskim utjecajima. To�ak se rotira uz malo proklizavanje sa podlogom.

Da ovo proklizavanje ne bi bilo preveliko, što izaziva dodatno trošenje pneumatika

i pove�anu silu vanjskih otpora, definirane su vrijednosti ugla uvla�enja

2/2 = (2�3)°. S obzirom na to da je otežano ovo mjerenje, prakti�an postupak

mjerenja je preko odstojanja prednjeg dijela i zadnjeg dijela upravlja�kih to�kova.

Ovo odstojanje se mjeri na �eli�nim obru�ima i njegova razlika treba iznositi

�B = 2�3 mm u korist zadnje dimenzije.

16.6 Servoure�aji sistema za upravljanje

Upravljanje vozilima velike nosivosti zahtijeva veliki fizi�ki napor od voza�a.

Naro�ito teško je upravljati vozilom pri kretanju po lošim putevima. Da bi se

omogu�ilo lako upravljanje ovim vozilima u sistem za upravljanje se uklju�uju

specijalni servomehanizmi �iji je osnovni zadatak da se smanji potrebna sila na

to�ku upravlja�a, a samim tim da se pove�a manevarska sposobnost vozila.

U današnje vrijeme, servoure�aji upravlja�kih mehanizmama se ugra�uju i na laka

vozila. Namjena servoure�aja u ovom slu�aju je ne samo da olakša upravljanje,

nego da omogu�i bezbjedno kretanje visokim brzinama jer u slu�aju eksplozije

gume na prednjim to�kovima, daleko je lakše održati kretanje u pravcu kod sistema

upravljanja sa servoure�ajem.

Konstrukcija servoure�aja u sistemu za upravljanje mora ispuniti slijede�e zahtjeve:

a) u slu�aju kvara servomehanizma ne smije se narušiti normalno funkcioniranje

sistema upravljanja,

b) nemogu�nost samouklju�enja servoure�aja uslijed utjecaja neravnina puta pri

pravolinijskom kretanju i

c) da je okretanje upravlja�kih to�kova proporcionalno ugaonom pomjeranju

to�ka upravlja�a.

Prema konstruktivnoj izvedbi i vrsti prenosnih medija tipovi servoure�aja su:

- hidrauli�ki,

- pneumatski i

- elektri�ni.

Bez obzira na konstrukciju, servoure�aj mora imati slijede�e osnovne elemente:

1. Izvor energije – kod hidrauli�nog servoure�aja je to hidrauli�na pumpa koja

dobiva pogon od motora, kod pneumatskog servoure�aja izvor energije je


kompresor sa rezervoarom zraka, a kod elektri�nih servoure�aja je to izvor

elektri�ne energije.

2. Servoure�aj služi za predaju sila na sistem upravljanja. Kod hidrauli�kih i

pneumatskih servomehanizama je to radni cilindar koji pretvara energiju

radnog fluida (te�nosti ili zraka) u silu koja dejstvuje na sistem upravljanja, a

kod elektri�nih servomehanizama energija se predaje na upravlja�kom

mehanizmu.

3. Razvodnik mora omogu�iti distribuciju radnog fluida u jedan ili drugi dio

radnog cilindra u zavisnosti od potrebnog smjera obrtnog momenta na

upravlja�ki to�ak, te da prekine dovod radnog fluida kada se dostigne

zaokretanje to�ka diktirano to�kom upravlja�a.

Na slici 16.27 prikazana je shema hidrauli�nog servoure�aja. Pumpa (2) – izvor

energije ostvaruje odre�eni pritisak ulja u magistrali (6) i akumulatoru (3). Ako

pritisak naraste iznad dozvoljenih granica preko sigurnosnog ventila se uspostavlja

prazan hod pumpe. Pritisak u uljnoj magistrali dostiže 60 �150 bar.

11

9

7

12

6

31 13

8

2

144

10

5

1 - rezervoar ulja, 2 - pumpa, 3 - akumulator pritiska, 4 - klip razvodnika (diferencijalni klip),

5 - radni cilindar, 6 - uljna magistrala, 7 - to�ak upravlja�a, 8 - razvodnik (tijelo), 9, 10 - prelivni

vodovi, 11, 12 - vodovi radnog cilindra, 13 - to�ak, 14 - veza to�ka sa ku�ištem razvodnika

Sl. 16.27 Shema hidrauli�kog servoure�aja

Prilikom okretanja to�ka upravlja�a (7), diferencijalni klip (4) razvodnika (8) se

pomjera i otkriva kanal uljne magistrale (6), a zatvara prelivni kanal (9). Sada ulje

pod pritiskom iz kanala (6) kroz kanal (11) dolazi do radnog cilindra (5) koji preko

klipa i klipnja�e pomjera upravljaju�i to�ak (13). Pošto je upravljaju�i to�ak preko

poluge (14) vezan za ku�ište razvodnika (8), on vrši pomjeranje ku�išta razvodnika

16.6 Servoure�aji sistema za upravljanje 373

u pravcu pomjeranja diferencijalnog klipa (4), te klip razvodnika dolazi u neutralan

položaj, pa se dovod ulja u radni cilindar prekida. Poluga (14) ostvaruje u ovom

slu�aju povratnu spregu. Da bi se to�ak (13) zaokrenuo za ve�i ugao potrebno je

produžiti okretanje to�ka upravlja�a (7). Prilikom vra�anja to�ka (13) u neutralni

položaj proces se odigrava obrnuto.

S obzirom na to da je vrlo važan osje�aj „sigurnog“ upravljanja sa to�kom

upravlja�a, hidrauli�ki servoure�aji se konstruiraju tako da im se efekat poja�anja

smanjuje sa pove�anjem brzine kretanja vozila. Na ve�im brzinama kretanje vozila

smanjuju se otpori upravljanja na to�kovima vozila, tako da je tu i važnost funkcije

servoure�aja smanjena.

Na slici 16.28 prikazana je shema pneumatskog servomehanizma. S obzirom na

pritisak koji se postiže u zra�noj instalaciji na vozilu (do 10 bar), pneumatski

servomehanizmi ne postižu visoke efekte poja�anja kao hidrauli�ki. S obzirom na

relativno niske pritiske zraka, gabaritne dimenzije pneumatskih servoure�aja su

2

1

4

73

8

5 96�

�

1 - poluga, 2 - spona, 3, 4 - poluge, 5 - šipka, 6 - razvodnik sa ventilima, 7 - cijev za komprimirani

zrak, 8 - radni cilindar sa klipom, 9 - klackalica

Sl. 16.28 Shema pneumatskog servoure�aja

ve�e (zapremina radnog cilindra pneumatskog servoure�aja je oko 10 puta ve�e u

odnosu na hidrauli�ki).

Pneumatski servomehanizam sastoji se od radnog cilindra (8) s klipom, razvodnika

s ventilima (6), polugama (3) i (4) i šipke (5). Sabijeni zrak iz rezervoara se dovodi

kroz cjevovod (7) do ventila (6). Prilikom okretanja to�ka upravlja�a preko

prenosnika upravlja�kog mehanizma dolazi do kretanja poluge (1), a preko nje i do

kretanja kratke poluge (4) koja na osovinici oko koje se okre�e ima zazor 1. Kada se

zazor poništi dolazi do pokretanja šipke (5) koja preko klackalice (9) djeluje na


jedan od ventila (6), što za posljedicu ima da u jednu od zapremina radnog cilindra (8)

dolazi zrak pod pritiskom. Pri tome se klip pomjera i pokre�e polugu (3), ostvaruju�i

dopunsku silu na sponu (2).

Istovremeno sabijeni zrak vrši pritisak

na ventil koji teži da se pomjeri prema

gore i preko poluge (1), upravlja�ki

mehanizam predaje silu na to�ak

upravlja�a (voza� “osje�a” otpor puta).

Ako u instalaciji nema komprimiranog

zraka, kratka poluga (4) poslije

savladavanja slobodnog hoda potiskuje

polugu (3) koja vrši prenos kretanja na

sponu (2), kao i kod obi�nog

mehani�kog sistema upravljanja.

Dva naprijed opisana servoure�aja

uslovljena su postojanjem instalacije za

komprimirani zrak, odnosno hidrauli�ne

instalacije, što dodatno komplicira

instalacije na vozilu. Hidrauli�na

instalacija kod putni�kih vozila u novije

vrijeme se izbjegava uvo�enjem

elektri�nih servoure�aja na

upravlja�kom mehanizmu. Ovi ure�aji

su po svojoj koncepciji najjednostavniji

uz veliku efikasnost poja�anja ulaznog

signala. Primjer izgleda upravlja�kog

sistema sa elektri�nim servoupravlja�em

prikazan je na slici 16.29.

1 - to�ak upravlja�a, 2 - stub upravlja�a sa

promjenjivom dužinom, 3 - me�uvratilo

upravlja�a, 4 - uprvlja�ki mehanizam,

5 - elektri�ni servopoja�iva� sa elektronskom

jedinicom, 6 - zup�asta letva prenosnog

mehanizma

Sl. 16.29 Shema upravlja�kog sistema sa

elektri�nim servoupravlja�em

375

17. SISTEMI KO�ENJA VOZILA 17.1 Zadaci sistema za ko�enje vozila

Osnovni uslov koji, u odnosu na sigurnost u prometu, treba ispuniti svaki sistem

ko�enja jeste da uz maksimalnu mogu�u efikasnost ne ugrozi stabilnost kretanja i

upravljivost vozila pri ko�enju. Ovo �e biti ostvareno samo u slu�aju kada se pri

ko�enju ne ugrozi osnovna funkcija to�ka - njegovo kotrljanje po podlozi.

Ako se ko�i to�ak koji se kre�e po podlozi, tada se izme�u to�ka i podloge

pojavljuje sila ko�enja �iji je pravac suprotan pravcu kretanja to�ka. Sila

ko�enja (Fk), sila otpora zraka i otpora kotrljanja (kretanje po ravnom putu)

omogu�avaju zaustavljanje vozila pri ko�enju. Ako je Fk = 0, zaustavljanje vozila se

dešava pod dejstvom sila otpora zraka i otpora kotrljanja �iji je efekat neznatan

(slika 17.1 – kriva 1). Prilikom ko�enja bez isklju�ivanja transmisije otpor obrtanja

to�kova se pove�ava na ra�un momenta otpora motora i pove�anih otpora u

transmisiji. Pri ko�enju motorom znatno se skra�uje put vozila do potpunog

zaustavljanja (slika 17.1 – kriva 2). Efekat ko�enja još više raste ako se pove�a

moment otpora na vratilu motora. Ovaj efekat se postiže ako se isklju�i rad motora

i tada motor radi kao kompresor (slika 17.1 – kriva 3). Najbolji efekat ko�enja se

dobije korištenjem posebnog sistema za ko�enje vozila koji dejstvuje neposredno na

to�kove ili na jedno od vratila transmisije, te ostvaruje znatnu silu ko�enja Fk

(slika 17.1 – kriva 4).

0 200 400 600 800 1000 S k [m]

4 3 2 1

120100

80604020

v [km/h]v 1 - kriva zaustavnog puta ko�enja s

isklju�enom transmisijom,

2 - kriva zaustavnog puta ko�enja s

uklju�enom transmisijom,

3 - kriva zaustavnog puta ko�enja

kada motor radi kao kompresor,

4 - kriva zaustavnog puta ko�enja

pri djelovanju ko�ionog sistema.

Sl. 17.1 Zavisnost puta ko�enja od na�ina ko�enja

Ako se razmotri proces ko�enja koji se ostvaruje sistemom za ko�enje, na osnovu

dijagrama ko�enja (slika 17.2) koji predstavlja zavisnost sile ko�enja(Fk) od

17. Sistemi ko�enja vozila 376

vremena, tj. Fk = Fk (t) ili zavisnost usporenja vozila (jk) prilikom ko�enja od

vremena, tj. jk = jk (t), mogu�e je proces ko�enja analizirati po fazama.

Kao po�etak posmatranja uze�e se ta�ka

0 kada je voza� primio signal “ko�iti”.

Za vrijeme t1 dolazi do izvršavanja

primljenog vanjskog signala, tj. do

pokretanja noge ka pedali i savladavanje

zazora u sistemu ko�enja. Vrijeme t1 se

uobi�ajeno kre�e u intervalu 0,2 � 1,5 s i

naziva se “vrijeme reakcije voza�a” i

zavisi od individualnih osobina i

kvalifikacije voza�a.

Vrijeme t2 u toku koga dolazi do pojave

sile ko�enja u maksimalnom iznosu

može se posmatrati kao zbir vremena t’2,

0

tt1 t2 t3 t4

t2‘ t2“

j k

Fk

Sl. 17.2 Dijagram ko�enja vozila

koje odgovara odzivu sistema ko�enja (od po�etka radnog hoda pedale ko�nice do

pojave sile ko�enja na to�kovima), i vremena "

2t koje definira porast sile ko�enja do

njene grani�ne vrijednosti. U zavisnosti od sistema za aktiviranje mehanizma

ko�enja, vrijeme t'2 se kre�e u granicama t’2 = 0,02 � 0,05 s (kod hidrauli�kog

sistema) i t’2 = 0,2 � 0,5 s i više (kod pneumatskog sistema), dok se vrijeme t''2

kre�e u granicama t''2 = 0,2 s (hidrauli�ki sistem) i t''2 = 0,5 � 1,0 s (pneumatski

sistem).

Vrijeme t4 naziva se vrijeme otko�ivanja i iznosi 0,2 � 2 s, donja granica odgovara

hidrauli�kom sistemu, a gornja pneumatskom sistemu.

Iz dijagrama na slici 17.2 se vidi da je za potpuno zaustavljanje vozila, od momenta

kada je uo�ena opasnost, potrebno vrijeme t1 + t2 + t3 dok se efektivno ko�enje vrši

samo u toku vremena t3. U vremenu t1 + t2, vozilo prakti�no zadržava

nepromijenjenu brzinu kretanja.

Pri ko�enju vozila mogu�e je ostvariti �etiri karakteristi�na režima:

- ko�enje u slu�aju iznenadne opasnosti (naglo ko�enje),

- normalno ko�enje,

- djelomi�no ko�enje i

- ko�enje vozila u stanju mirovanja.

Prilikom ko�enja u slu�aju iznenadne opasnosti, neophodno je obezbijediti

minimalni put ko�enja (maksimalno usporenje), bez gubitaka stabilnosti (zanošenja)

vozila. Ko�enje u slu�aju iznenadne opasnosti je prakti�no najzna�ajniji proces

ko�enja jer odre�uje bezbjedno kretanje vozila, iako se upotrebljava veoma rijetko

(3 � 5% od ukupnog broja ko�enja).

17.1 Zadaci sistema za ko�enje vozila 377

Normalno ko�enje ima za cilj smanjenje brzine vozila s normalnim usporenjem

koje ne utje�e na udobnost vožnje. Ovaj režim ko�enja je najviše zastupljen režim u

odnosu na ukupan broj ko�enja.

Režim djelomi�nog ko�enja sa malim ili srednjim intenzitetom koristi se prije svega

na putevima sa padom �ije dužine mogu biti od nekoliko stotina metara do

nekoliko kilometara.

Ko�enje vozila koje se nalazi u stanju mirovanja mora obezbijediti da vozilo stoji

neograni�eno dugo na takvom usponu koji se može savladati u najnižem stepenu

prenosa.

U energetskom smislu proces ko�enja je krajnje neracionalan jer se kineti�ka

energija vozila, dobivena na ra�un transformacije energije goriva u motoru, troši na

trenje i trošenje ko�ionih obloga i doboša, odnosno diska.

Sistem ko�enja mora ispuniti sljede�e uslove:

a) obezbijediti minimalni put ko�enja ili maksimalno mogu�e usporenje pri

naglom ko�enju; da bi se ovaj uslov ispunio mora se obezbijediti kratak odziv

sistema ko�enja na komandu, istovremeno ko�enje svih to�kova i potrebna

preraspodjela sila ko�enja po mostovima;

b) obezbijediti stabilnost vozila pri ko�enju;

c) obezbijediti potrebnu udobnost putnika pri ko�enju; da bi se ovaj zahtjev

ispunio potrebno je obezbijediti ravnomjeran porast sile ko�enja, koji je

proporcionalan pritisku na pedalu ko�nice;

d) obezbijediti dobro funkcioniranje sistema ko�enja i pri u�estalom ko�enju, što

je vezano sa dobrim odvo�enjem toplote, pošto u tom slu�aju ne dolazi do

znatnijih promjena koeficijenta trenja izme�u obloga i doboša, odnosno diska;

e) dug vijek trajanja i

f) siguran rad bez obzira na uslove eksploatacije. Ovaj zahtjev je ispunjen ako na

vozilu postoje dva ili više sistema ko�enja (pomenutih ranije), koji dejstvuju

nezavisno jedan od drugoga, ili ako postoji više sistema za aktiviranje

mehanizma ko�enja, nezavisnih jedan od drugoga.

17.2 Gradnja sistema ko�enja

Zbog kompleksnosti zadataka i strogih zahtjeva, sistemi ko�enja predstavljaju

složene sisteme, sastavljene iz više podsistema, koji objedinjuju ve�i broj sklopova i

elemenata. Najšire posmatrano, sistem ko�enja ima slijede�e osnovne dijelove ili

podsisteme:

- radna ko�nica,

- pomo�na ko�nica,

- parkirna ko�nica i

- dopunska ko�nica – usporiva�.


Osnovna struktura sistema ko�enja shematski je prikazana na slici 17.3. Uloga

pojedinih podsistema objašnjena je u nastavku.

SISTEMKOČENJA

RADNAKOČNICA

POMOĆNAKOČNICA

PARKIRNAKOČNICA

DOPUNSKAKOČNICA

Sl. 17.3 Struktura sistema ko�enja

Radna ko�nica preuzima izvršavanje najvažnijih zadataka sistema ko�enja,

odnosno ko�enje vozila maksimalnim usporenjima (u slu�aju opasnosti) i sva blaža,

kratkotrajna ko�enja, u normalnim uslovima kretanja. Ona stoga predstavlja

najvažniji dio sistema ko�enja, kome se posve�uje posebna pažnja.

Pomo�na ko�nica se uvodi isklju�ivo radi pove�anja bezbjednosti vozila na putu,

odnosno u cilju ostvarivanja ve�e pouzdanosti sistema ko�enja. Njen je zadatak da

obezbijedi mogu�nost ko�enja vozila i u slu�aju da do�e do otkaza u podsistemu

radne ko�nice. Propisi, me�utim, dozvoljavaju da performanse pomo�ne ko�nice

budu u odre�enom stepenu niže nego radne ko�nice.

Parkirna ko�nica, kao što i ime govori, ima zadatak da obezbijedi trajno ko�enje

vozila u mjestu, tj. parkirno ko�enje. Ukoliko se ova ko�nica riješi tako da se može

aktivirati i pri kretanju vozila, što se naj�eš�e i radi, parkirna ko�nica može da

preuzme i zadatke pomo�ne ko�nice. U tom slu�aju pomo�na i parkirna ko�nica su

jedan isti podsistem, što je na blok shemi na slici 17.3 i nazna�eno isprekidanom linijom.

Dopunska ko�nica (usporiva�) prevashodno je namijenjena blagom, dugotrajnom

ko�enju, pri kretanju vozila na dužim padovima. U tom smislu njeno obavezno

postojanje propisano je samo za vozila ve�ih ukupnih masa (što je na

slici 17.3 nazna�eno isprekidanim linijama). Me�utim, ako vozilo ima usporiva�, on

se �esto koristi i za sva blaga usporavanja, dakle u mnogim slu�ajevima ko�enja,

koja se normalno ostvaruju radnom ko�nicom.

Svaki od navedenih podsistema, strukturno se rješava u osnovi na isti na�in,

odnosno uklju�uje iste funkcionalne komponente (slika 17.4):

- komanda,

- prenosni mehanizam i

- ko�nica.

17.2 Gradnja sistema ko�enja 379

PODSISTEMSISTEMA KOČENJA

KOMANDA PRENOSNIMEHANIZAM KOČNICA

Sl. 17.4 Podsistemi sistema ko�enja

Ovo se odnosi i na priklju�na vozila (osim najmanjih masa), s tim što je potrebno

da se ukaže i na slijede�e osobenosti.

Prije svega, treba kazati da priklju�na vozila posjeduju svoje sopstvene sisteme

ko�enja, sli�ne osnovne strukture kao što je naprijed, na�elno objašnjeno (radna,

pomo�na i parkirna ko�nica), i da se pred njih postavljaju isti zahtjevi. Sistem

ko�enja prikolice, me�utim, mora biti strogo uskla�en sa sistemom ko�enja vu�nog

vozila, obezbje�uju�i na taj na�in jedinstveni sistem ko�enja vu�nog vozila. Sa

stanovišta na�ina izvo�enja (ne ulaze�i u potrebne odnose performansi ko�enja

vu�nog i priklju�nog vozila), uskla�enost sistema ko�enja vu�nog vozila i prikolice

odnosi se, prvenstveno, na na�in aktiviranja prenosnog mehanizma priklju�nog

vozila, a zatim i na njegovo izvo�enje.

Uloga pojedinih podsistema u sistemu ko�enja objašnjena je u nastavku.

Komanda služi za aktiviranje odgovaraju�eg podsistema, tj. radne, pomo�ne i

drugih ko�nica. Svaki podsistem mora imati, dakle, svoju komandu, postavljenu

tako da voza� je lako može aktivirati. Komanda radne ko�nice je izvedena kao

papu�ica koja je postavljena neposredno ispred sjedišta voza�a, tako da voza� je

može aktivirati ne skidaju�i ruke s to�ka upravlja�a. Za pomo�nu i parkirnu ko�nicu

komanda je obi�no ru�na, tj. u obliku ru�ice koja je, tako�er, postavljena uz sjedište

voza�a, tako da pri njenom aktiviranju voza� jednu ruku može držati na volanu.

Kada su pomo�na i parkirna ko�nica riješene konstrukcijski jedinstveno, onda je i

njihova komanda, o�igledno, jedna ista ru�ica. Komanda dopunske ko�nice

(usporiva�a) je naj�eš�e, tako�er, ru�na (ru�ica, poluga), ali �esto se izvodi i kao

nožna (ponekad neposredno uz komandu radne ko�nice, uz istovremeno

aktiviranje).

Sa stanovišta aktiviranja prenosnog mehanizma sistema ko�enja priklju�nih vozila,

treba istaknuti da se svi podsistemi ovog sistema, izuzev parkirne ko�nice, aktiviraju

odgovaraju�im komandama sistema ko�enja vu�nog vozila ili, rje�e ko�enjem

vu�nog vozila. Dakle, radna i pomo�na ko�nica prikolice aktiviraju se

odgovaraju�im komandama vu�nog vozila. Isto se odnosi i na usporiva�, ukoliko se

koristi na prikolici. Umjesto ovoga, aktiviranje ovih ko�nica može se ostvariti i

samim ko�enjem vu�nog vozila, tj. impulsom koji se dobiva kada priklju�no vozilo

“nalije�e” na ko�eno vozilo. To je, tzv. inerciono ko�enje prikolice, koje je

dozvoljeno samo za priklju�na vozila malih ukupnih masa (manje od 3.500 kg).

Parkirno ko�enje priklju�nih vozila može se ostvariti parkirnom ko�nicom koja ima


posebnu komandu. Ovo je veoma �esto rješenje, a realizira se tako što se komanda

postavlja pozadi ili sa strane prikolice, tako da se može aktivirati kada se voza�

nalazi pored nje, tj. van voza�kog mjesta.

Prenosni mehanizam ima zadatak da dobijeni impuls od komande prenese do

izvršnih organa – ko�nica. Ovo je bitna funkcija sistema ko�enja, koja zna�ajno

utje�e na ukupne performanse vozila u pogledu ko�enja. Ispunjenje ovih zadataka

je na�elno složeno, posebno kod radne ko�nice vozila velikih ukupnih masa.

Prenosni mehanizmi sistema ko�enja rješavaju se na razli�ite na�ine. U osnovi

postoje tri principijelna rješenja (slika 17.5):

- prenošenje energije voza�a,

- prenošenje energije voza�a uz djelomi�no korištenje spoljnog energetskog

izvora (ili rezervoara) i

- prenošenje energije iz drugih, tj. spoljnih izvora, a na osnovu impulsa koji

potje�u od voza�a.

PRENOSNIMEHANIZAM

ENERGIJAVOZAČA

ENERGIJAVOZAČA

+SPOLJNJI

IZVORENERGIJE

SPOLJNJIIZVOR

ENERGIJE

Sl. 17.5 Prenosni mehanizmi

Uobi�ajeno je da se prva rješenja na slici 17.5 nazivaju prenosni mehanizmi bez

servodejstva, druga sa servopoja�anjem (ili sa servopoja�alima), a tre�a sa potpunim

servodejstvom.

Prema vrsti prenosnih elemenata, prenosni mehanizmi mogu biti:

- mehani�ki,

- hidrauli�ki,

- pneumatski,

- elektri�ni/elektronski i

- kombinirani.

Ko�nica (ko�ioni mehanizam)

Postoji više na�ina ostvarenja momenta ko�enja, i to: mehani�kim trenjem,

unutrašnjim trenjem u te�nosti, elektrodinami�kom indukcijom i stvaranjem otpora

zraka.


Kod motornih vozila se naj�eš�e moment ko�enja ostvaruje mehani�kim trenjem.

Na teškim teretnim vozilima i autobusima primjenu nalaze, tzv. motorne ko�nice

koje pri aktiviranju zatvaraju izduvnu cijev, istovremeno „oduzimaju“ gorivo i

motor sui tad radi kao kompresor (stvaranjem otpora zraka), i ko�nice koje rade na

principu elektrodinami�ke indukcije, a koje se obi�no postavljaju na jedno od

kardanskih vratila transmisije. Ko�ioni moment, koji se ostvaruje unutrašnjim

trenjem u te�nosti koristi se kod hidrodinami�kih ko�nica (takve ko�nice se

naj�eš�e upotrebljavaju na stolovima za ispitivanje motora sui). Pošto se kod

frikcionih ko�ionih mehanizama kineti�ka energija putem trenja pretvara u toplotnu,

ko�ioni doboš se mora konstruirati tako da ima mogu�nost dobrog odvo�enja

toplote (obi�no se izra�uju sa rebrima). Frikcioni materijal koji se postavlja na

papu�e, mora tako�er biti otporan na toplotu i imati odre�enu �vrsto�u, te se �esto

koriste savremeni materijali koji omogu�avaju brzo odvo�enje toplote sa frikcionog

sklopa. U zavisnosti od na�ina ostvarivanja momenta ko�enja vrši se podjela i

mehanizama za ko�enje.

Na motornim vozilima naj�eš�e su u upotrebi mehanizmi za ko�enje koji rade na

principu mehani�kog trenja (frikcioni mehanizmi za ko�enje). U zavisnosti od

mjesta na koje su postavljeni, mogu se podijeliti na mehanizme za ko�enje u

to�kovima i mehanizme za ko�enje koji djeluju na transmisiju.

U nastavku su date najvažnije konstruktivne karakteristike izvršnih elemenata

(ko�nica) i prenosnih sistema.

17.2.1 Mehanizam za ko�enje u to�ku (ko�nica)

Ko�nica, kao izvršni elemenat u instalaciji ko�enja, ima zadatak da pomo�u

frikcionog materijala koji dolazi u dodir sa diskom, odnosno dobošem, na to�ku

proizvodi moment trenja koji vrši usporenje obrtanja to�ka do potpunog

zaustavljanja. Zbog toga se ko�nice kod vozila �esto i zovu frikcione ko�nice.

Frikcione ko�nice se mogu podijeliti prema izvedbi kao na slici 17.6.

KOČNICE

SAUNUTRAŠNJIM

PAPUČAMASA TRAKOM

DISK-KOČNICE

SASPOLJ IMPAPUČAMA

N

DOBOŠ-KOČNICE

SA STEGOM LAMELASTA

Sl. 17.6 Podjela frikcionih ko�nica

Frikcioni ko�ioni mehanizam koji se nalazi u to�ku ostvaruje trenje izme�u


ko�ionog doboša ili diska koji je �vrsto vezan za to�ak (okre�e se zajedno s njim), i

ko�ionih papu�a koje su postavljene na nosa�u ko�ionih papu�a, koji je vezan za

most.

Osnovni dijelovi frikcione ko�nice (tzv. doboš ko�nice) prikazani su na slici 17.7.

1 - doboš, 2 - nosa�, 3 - obloga ko�nice, 4 - hidrauli�ki radni cilindar, 5 - ure�aj za podešavanje

�eljusti, 6 - nosa� sigurnosnih opruga, 7 - cijev instalacije ko�enja, 8 - povratna opruga,

9 - �eljust ko�nice, 10 - sigurnosne opruge

Sl. 17.7 Glavni dijelovi doboš ko�nice

Izgled doboš ko�nice u montiranom stanju pokazan je na slici 17.8, a na slici 17.9

dat je izgled ko�ne �eljusti sa frikcionom oblogom.

Sl. 17.8 Izgled doboš ko�nice Sl. 17.9 �eljust ko�nice sa frikcionom oblogom


Na slici 17.10 prikazane su tipi�ne konstrukcije prednje (a) i zadnje (b) doboš

ko�nice na putni�kim vozilima. Aktiviranje prednje ko�nice (slika 17.10 a)) vrši se u

konkretnom slu�aju hidrauli�kim putem pomo�u ko�ionog cilindra (1) �vrsto

vezanog za nosa� papu�e. Tako se razmi�u papu�e sa zalijepljenim frikcionim

oblogama (3) i pritiskuju uz doboš (6), s tim što moraju prethodno savladati opruge.

1

2

3

2

a)

4

5

6

6

7

8

51

2

3

4

5

b)

a) prednji to�ak

1 - ko�ioni (radni) cilindar, 2 - opruga,

3 - frikcioni materijal i papu�a, 4 - drža�,

5 - ekscentar, 6 - doboš

b) zadnji to�ak

1 - ko�ioni (radni) cilindar, 2,3 - elementi za

mehani�ko aktiviranje ko�nice, 4 - drža�,

5 - opruge, 6 - frikcioni materijal i papu�a,

7 - doboš, 8 - ekscentar

Sl. 17.10 Tipi�ne konstrukcije doboš ko�nice

Aktiviranje zadnje ko�nice (slika 17.10 b)) za radnu ko�nicu je hidrauli�kim putem,

a za parkirnu mehani�kim putem. Na ovom crtežu prikazan je u presjeku i

doboš (7), ko�ioni cilindar je i ovdje ozna�en sa (1), papu�e sa zalijepljenim

frikcionim oblogama su (6), povratne orpuge (5), elementi za aksijalno vo�enje

papu�a (4), a ekscentri za podešavanje (8). Elementi (2) i (3) su dijelovi mehanizma

za mehani�ko aktiviranje papu�a, za ru�no, odnosno parkirno ko�enje.

Na�ini aktiviranja papu�a sa frikcionom oblogom kod doboš ko�nica su vrlo

razli�iti i ovdje se ne�e iznositi detalji konstruktivnih rješenja. Sa stanovišta vrste

ko�nice i broja hidrauli�kih cilindara u praksi se susre�u naj�eš�e slijede�i tipovi

ko�nica, prikazani na slici 17.11.


SIMPLEX KOČNICAOslonac

DUPLEX KOČNICA

Hidraulični cilindardvostrukog dejstva

Hidraulični cilindarjednostrukog dejstva

DUO-DUPLEX KOČNICA DUO-SERVO KOČNICA

Plivajućioslonac

Sl. 17.11 Tipovi doboš ko�nica

Ova rješenja su na�elno kompaktna i veoma lako se uklapaju u konstrukciju vozila,

odnosno to�ka (dovode se samo cijevi sa hidrauli�kom te�noš�u). Odre�eni

problemi mogu nastati zbog isparavanja ko�ne te�nosti (uslijed zagrijavanja

ko�nice), ali ovo se može relativno lako riješiti. Podešavanje ovih ko�nica je tako�e

relativno jednostavno, bilo ru�no ili automatski.

Kod ko�nica koje se aktiviraju hidrauli�ki, za parkirnu, odnosno pomo�nu ko�nicu

koriste se posebni mehani�ki mehanizmi (naravno, ako se radi o sistemima kod

kojih se i za parkirno ko�enje koristi ista ko�nica). Ovaj mehani�ki mehanizam

mora biti sasvim nezavisan od mehanizma koji se koristi za radno ko�enje, a

posebno ne smije osnovnu funkciju ko�nice na bilo koji na�in ometati. Kod doboš

ko�nica problem predstavlja i podešavanje papu�a uslijed istrošenosti frikcionih

elemenata. Podešavanje može biti ru�no i automatsko. Neka od rješenja

podešavanja ko�ionih papu�a data su na slici 17.12. Kod sheme na slici 17.12 a)

podešavanje se vrši preko ekscentra E za svaku papu�u simplex ko�nice, za sheme

b) i c), koje se odnose na istu ko�nicu, podešavanje se vrši preko ko�ionih cilindara,

odnosno na elementu za oslanjanje papu�a. Za dupleks ko�nice slika 17.12 d), e) i f)

podešavanje je preko ekscentra E (slu�aj d) i ko�ionih cilindara (slu�aj e) i f)).

Podešavanje duo-duplex ko�nica može se vršiti tako�e na mjestu ko�nih cilindara (g).

Rješenja (h) i (j), slika 17.12, odnose se na duo-servo ko�nice i kod njih je

podešavanje preko spojke koja povezuje dvije papu�e, i to sa mehanizmom koji ima

sa jedne strane lijevi, a sa druge desni navoj.


a) b) c) d) e)

E

f) g) h) j)

Sl. 17.12 Karakteristi�na rješenja podešavanja ko�ionih obloga

Pored doboš ko�nica �esto se koriste i frikcione ko�nice sa diskom ili disk ko�nice.

Osnovni elementi i izgled takve ko�nice dati su na slici 17.13 i slici 17.14.

1 - disk, 2 - kliješta, 3 - stezni vijci, 4 - frikcione

plo�ice, 5 - osigura�i plo�ica

Sl. 17.13 Disk ko�nica – osnovni elementi Sl. 17.14 Disk ko�nica – presjek

Disk ko�nice se kod nekih tipova vozila postavljaju na transmisiju, a kod putni�kih

vozila u to�ku ili na poluvratila. Dobra strana disk ko�nica je da smanjuju težinu

hodnog stroja, dobro odvode toplotu i same se podešavaju u toku eksploatacije.

Pored ovog mehanizma koriste se i mehanizmi koji djeluju na transmisiju. Sastoje

se obi�no od ko�ionog doboša i ko�ionih papu�a koje se postavljaju sa vanjske

strane doboša (ko�nice sa vanjskim papu�ama).

Ovakvi ko�ioni mehanizmi obi�no se upotrebljavaju kod parkirnih (ru�nih) ko�nica.

Parkirne ko�nice se naj�eš�e izvode sa istim ko�ionim mehanizmom koji služi za


sistem radnih ko�nica, ali se sistem za aktiviranje izvodi posebno (obi�no kao

mehani�ki). Dejstvo parkirne ko�nice je naj�eš�e samo na jedan most (obi�no

zadnji).

17.2.2 Prenosni mehanizam (sistem za aktiviranje ko�nica)

Sistem za aktiviranje ko�nica služi da prilikom komande od strane voza�a razmakne

ko�ione papu�e koje se tada priljubljuju uz doboš, ili primakne ko�ione papu�e koje

se priljubljuju na disk, te na taj na�in stvaraju moment trenja i vrše ko�enje vozila.

Prema na�inu prenosa komande do mehanizama za ko�enje sistemi za aktiviranje se

mogu podijeliti na:

a) mehani�ke,

b) hidrauli�ke,

c) pneumatski,

d) elektri�ne/elektronski i

e) kombinirane (hidromehani�ki, elektromehani�ke itd.).

Kod vozila ukupne težine 40 � 50 kN dovoljna je energija miši�a voza�a da ostvari

ko�ionu silu u režimu naglog ko�enja, te se kao sistem za aktiviranje obi�no koristi

hidrauli�ki sistem.

Kod vozila ukupne težine 80 � 100 kN sistem za aktiviranje je obi�no kombiniran

sila koju daje voza� obi�no se pove�ava servoure�ajem koji ima poseban izvor

energije (obi�no komprimirani zrak). Sistem za aktiviranje je obi�no hidrauli�ki.

Kod ovih vozila �esto se susre�e i kombinacija gdje je servoure�aj hidrauli�ki, a

sistem za aktiviranje pneumatski. U novije vrijeme po�inju se pojavljivati i tzv.

sistemi sa elektri�nim prenosnim mehanizmom. Danas su prisutni ovakvi

mehanizmi kod ru�nih ko�nica.

a) Mehani�ki prenosni mehanizmi

Prenos sile od papu�ice za ko�enje (nožne ko�nice) na koju djeluje voza� do

ko�ionog mehanizma kod ovog sistema vrši se preko sistema poluga i �eli�nih užadi.

Da bi se užad zaštitila provode se kroz cijevi. Ovaj sistem je potpuno izba�en kao

sistem za aktiviranje osnovnog (glavnog) ko�ionog sistema, dok je ostao u upotrebi

kod sistema za aktiviranje parkirnih (ru�nih) ko�nica. Primjer sheme mehani�kog

prenosnog mehanizma dat je na slici 17.15 sa osnovnim elementima, gdje je ucrtan i

prenosni mehanizam (hidrauli�ki) radne ko�nice (crtkane linije).


1

2

3

41

6

5

7

5

1 - radni ko�ioni cilindar prednjih

to�kova,

2 - ru�ica parkirne ko�nice,

3 - nožna komanda radne ko�nice,

4 - glavni ko�ioni cilindar,

5 - radni ko�ioni cilindar zadnjih

to�kova,

6 - zatega,

7 - uže (sajla)

Sl. 17.15 Shema mehani�kog prenosnog mehanizma za pomo�nu i parkirnu ko�nicu putni�kog

vozila sa elementima radne ko�nice (crtkane linije)

b) Hidrauli�ki prenosni mehanizam

Hidrauli�ki prenosni mehanizmi su nešto složenije gradnje. Signal od sile

proizvedene na papu�ici ko�nice kre�e se kroz te�nost u cijevima ili crijevima do

izvršnih elemenata (ko�nica). Ko�iona te�nost u sistemu se smatra slabo stišljivim

fluidom, a impuls pritiska proizveden u glavnom ko�ionom cilindru prostire se

brzinom zvuka kroz ko�ionu te�nost tako da se hidrauli�ki prenosni mehanizam

može smatrati hidrodinami�kim sistemom. Zbog specifi�ne izvedbe i uslova toka

te�nosti u sistemu, zna�ajan dio autora ovaj sistem posmatra hidrostati�kim

sistemom.

U cilju obezbje�enja funkcionalnih uslova u hidrauli�kom prenosnom mehanizmu

se naj�eš�e ugra�uju i odre�ena servopoja�ala.

Prema rasporedu cijevi do pojedinih to�kova i njihove veze za glavnim ko�ionim

cilindrom hidrauli�ki prenosni mehanizmi se dijele na

- jednokružne i

- dvokružne.

Jednokružni hidrauli�ki prenosni mehanizmi se prakti�no rijetko koriste zbog toga

što svako ošte�enje cjevovoda izaziva havariju (neupotrebljiva radna ko�nica). Zbog

toga se danas hidrauli�ki prenosni mehanizmi izvode kao dvokružni gdje su dva

odvojena sistema cijevi od ko�ionog cilindra prema to�kovima, �ime se obezbje�uje

odre�eni stepen sigurnosti ko�enja, i pod uslovom da do�e do ošte�enja jedne cijevi

sa ko�ionom te�noš�u.

Danas se primjenjuje ve�i broj razli�itih riješenja dvokružnih hidrauli�kih prenosnih

mehanizama. Naj�eš�a rješenja su prikazana shematski na slici 17.16. Svako od

rješenja ima svoje prednosti i nedostatke. Rješenja na slici 17.16 od b) do d)

zadovoljavaju ECE propise.


b)

2 3

1

c)

2 3

1 d)

2 3

1

e)

2 3

1

a)

2 3

1

1 - glavni ko�ioni cilindar, 2 - prednji to�kovi, 3 - zadnji to�kovi

Sl. 17.16 Sheme dvokružnih hidrauli�kih prenosnih mehanizama

Sheme b) i d) su nesimetri�ne u odnosu na podužnu osu vozila, pa u slu�aju

havarije jednog kruga, drugi krug raspore�uje sile ko�enja na odre�eni na�in u

odnosu na uzdužnu osu vozila. Shema c) na slici 17.16 odgovara vozilima s malim

optere�enjem na zadnjim to�kovima. Efikasnost ko�enja kod shema b) i e) je

jednaka, ali je razlika u njihovoj složenosti konstrukcije.

Shematski izgled hidrauli�kog prenosnog mehanizma koji se koristi naj�eš�e kod

putni�kih vozila, prikazan je na slici 17.17, sa ozna�enim osnovnim elementima.

1243

5 6 7

1 - pedala ko�nice,

2 - poja�iva� sile ko�enja,


4 - rezervoar ko�ione te�nosti,

5 - disk ko�nica,

6 - regulator sile ko�enja,

7 - doboš ko�nica

Sl. 17.17 Shema hidrauli�nog prenosnog mehanizma


Pritiskom na pedalu ko�nice (1) aktivira se poja�iva� sile ko�enja (2) koji je naj�eš�e

pneumatski. Ovako uve�ana sila ko�enja se prenosi na glavni ko�ioni cilindar (3) koji

proizvodi pritisak u ko�ionoj te�nosti u sistemu cjevovoda. Ovaj pritisak prenosi se

na radne cilindre disk ko�nica na prednjim to�kovima (5) i preko regulatora sile

ko�enja na radne cilindre doboš ko�nica na zadnjim to�kovima (7). Danas se kod

putni�kih vozila sve �eš�e susre�u disk ko�nice na prednjim i zadnjim to�kovima

vozila. Na glavnom ko�ionom cilindru nalazi se rezervoar ko�ione te�nosti (4).

Glavni ko�ioni cilindar treba tako�er omogu�iti kompenzaciju ko�ione te�nosti uslijed

promjene temperature, kao i da u sistemu vodova održi natpritisak 0,4 �1,2 bar, koji je

potreban radi što kra�eg vremena aktiviranja sistema ko�enja.

Izgled glavnog ko�ionog cilindra i poja�iva�a sile ko�enja dat je na slikama 17.18 i 17.19.

1 3 2 4 8 3 4 9 5

267

1 - ku�ište cilindra, 2 - komore pod pritiskom, 3 - spojevi sa ko�ionom instalacijom (primarni i

sekundarni krug), 4 - vodovi za kompenzacioni rezervoar, 5 - potisni klip, 6 - me�uklip,

7 - centralni ventil, 8 - plutaju�i klip, 9 - prelivni otvor

Sl. 17.18 Glavni ko�ioni cilindar

2

1

8

7

6

543

1 - izlazni klip prema glavnom

ko�ionom cilindru,

2 - vakumska komora sa vakumskim

priklju�kom,

3 - membrana,

4 - radni klip,

5 - upravlja�ki ventil,

6 - zra�ni filter,

7 - ulazni klip od pedale ko�nice,

8 - radna komora

Sl. 17.19 Vakumski poja�iva� sile ko�enja


Na osnovu datih skica glavnog ko�ionog cilindra (slika 17.18) i poja�iva�a sile

ko�enja (slika 17.19) sa ozna�enim osnovnim elementima vidi se princip

funkcioniranja ovih podsistema u sistemu hidrauli�kog prenosnog mehanizma. To

se ne�e ovdje posebno objašnjavati.

Osnovne prednosti hidrauli�kog sistema za aktiviranje ko�ionog mehanizma su:

- istovremeno ko�enje svih to�kova uz željenu raspodjelu ko�ionih sila kako

me�u mostovima tako i me�u to�kovima,

- visok koeficijent korisnog dejstva,

- mogu�nost tipizacije mehanizama za ko�enje za vozila sa razli�itim

parametrima i

- jednostavna konstrukcija sistema za aktiviranje i malo vrijeme odziva

sistema.

Osnovni nedostaci su:

- nemogu�nost ostvarenja ve�eg prenosnog odnosa, te se zbog toga

hidrauli�ki sistem aktiviranja bez servoure�aja koristi samo kod vozila sa

relativno malom ukupnom težinom,

- nemogu�nost funkcioniranja ukoliko do�e do ošte�enja cjevovoda; ovaj

nedostatak je ublažen uvo�enjem sistema koji imaju poseban dovod za

prednji i zadnji most (dvokružni sistem) i

- sniženje koeficijenta korisnog dejstva pri niskim temperaturama (-30 °C i

niže).

Primjer jednog dvokružnog sistema hidrauli�kog prenosa sa servoure�ajima (7) i (8)

kao poja�alima i glavnim ko�ionim cilindrom (2) prikazan je na slici 17.20.

M3

1FV

2478

5

69

1 - papu�a ko�nice, 2 - glavni ko�ioni cilindar, 3 - priklju�ak ulja za servopoja�iva�,

4, 5, 6, 9 - radni cilindri, 7, 8 - servopoja�alo

Sl. 17.20 Servohidrauli�ka instalacija prenosnog mehanizma sistema ko�enja teretnog vozila


c) Pneumatski prenosni mehanizam

Pneumatski sistem za aktiviranje mehanizma za ko�enje koristi se energijom

sabijenog zraka. Voza� pri ko�enju vozila samo regulira dovod i odvod sabijenog

zraka iz dijelova sistema. Ovaj sistem primjenjuje se na teškim teretnim vozilima i

autobusima. Pritisak u instalaciji je od 5 � 7 bar. Sistemi koji koriste komprimirani

zrak rade se u varijanti jednokružni ili dvokružni. Kod jednokružnih (jednovodnih)

sistema svi to�kovi su na istom vodu, a kod dvokružnih mogu nezavisno radeti

prednji i zadnji dio ko�ione instalacije. U slu�aju nekog kvara postoji mogu�nost

ko�enja to�kova na jednoj osovini.

Karakteristi�na shema pneumatskog sistema prenosa signala sa osnovnim

elementima data je na slici 17.21.

5

8

5

4

2 2

1

36

5

5

9

7

1 - kompresor zraka, 2 - rezervoari zraka, 3 - regulator pritiska, 4 - razvodnik zraka, 5 - ko�ioni

cilindri, 6 - manometar, 7 - priklju�ak za prikolicu, 8 - ure�aj brzog otko�enja prednjih to�kova,

9 - ubrziva� ko�enja i otko�enja zadnjih to�kova

Sl. 17.21 Pneumatski sistem prenosa signala u instalaciji ko�enja

Kompresor zraka (1) dobiva pogon od motora i sabijeni zrak transportuje u

rezervoare (2). Regulator pritiska (3) kontroliše nivo pritiska u rezervoarima, koji se

naj�eš�e kre�e 7 � 8 bar. Preko razvodnika zraka (4) zrak se usmjerava prema

ko�ionim cilindrima (komorama) (5) na to�kovima. Na sistemu se nalaze i

priklju�ci (7) za vezu sa prikolicom gdje se koristi tako�e pneumatska instalacija za

sistem ko�enja. Manometar (6) služi za kontrolu nivoa pritiska zraka u instalaciji od

strane voza�a. Ure�aji (8) i (9) služe za brzo otko�enje vozila, a ure�aj (9) i za

ubrzano ko�enje.

Kod pneumatskih sistema prenosa signala, kao radni (ko�ni) cilindri na to�kovima

koriste se uobi�ajeno klipni i membranski ko�ni cilindri.


Glavni ko�ioni cilindar bilo s nožnom komandom ili s ru�nom komandom aktivira

instalaciju za ko�enje jednostavnim davanjem signala, bez upotrebe velike sile od

strane voza�a.

Dobre osobine pneumatskog sistema za aktiviranje ko�ionog mehanizma su:

- mali rad koji mora dati voza� u procesu ko�enja; ova prednost je osnovna i

ona opredjeljuje korištenje ovog sistema kod vozila s ve�om ukupnom

težinom i

- mogu�nost znatne mehanizacije sistema vozila (zra�no ovješenje, razni

servoure�aji itd.) zahvaljuju�i instalaciji komprimiranog zraka.

Osnovni nedostaci pneumatskog sistema su:

- zna�ajan broj mehanizama i ure�aja koji �ine instalaciju komprimiranog

zraka,

- relativno dugo vrijeme odziva ko�ionog mehanizma i

- gubitak funkcije u slu�aju ošte�enja cjevovoda.

Isto kao kod hidrauli�ne instalacije i u slu�aju pneumatske instalacije uvode se

ure�aji za poja�anje signala – servoure�aji pneumatskog tipa.

Za slu�aj podizanja aktivne bezbjednosti motornog vozila u javnom prometu uvode

se složeni pneumatski cilindri s oprugom. U trenutku kada u instalaciji padne

pritisak ispod normalnog, opruga nateže ko�ioni mehanizam i vozilo stoji uko�eno.

Kada pritisak zraka u instalaciji naraste na nazivnu vrijednost i savlada silu opruge

mehanizam je otko�en i vozilo je spremno za eksploataciju.

Konstrukcije pomo�ne parkirne ko�nice na ko�ionim dobošima to�kova mogu se

izvoditi i kao pneumatske preko specijalnih ko�ionih cilindara poznatih pod

nazivom TRISTOP ko�ioni cilindri. Tristop cilindar predstavlja prakti�no opružni

akumulator kombiniran sa ru�nim ko�ionim ventilom za aktiviranje.

U toku ko�enja svi to�kovi na vozilu nisu sa istim uslovima ko�enja (razli�ita

podloga, razli�ito optere�enje po osovinama itd.), odnosno na to�kovima jednog

vozila mogu postojati razli�iti uslovi prijanjanja zbog toga se kod savremenih vozila

u sklopu ko�ionih instalacija nalaze i ure�aji koji vrše preraspodjelu ko�ione sile, sve

s ciljem postizanja efikasnog ko�enja. Oni su otvorenog tipa. Ovih ure�aja ima

dosta razli�itih po konstrukciji, a razvijeni su na bazi razli�itog pritiska, optere�enja

osovina, usporenja itd. Uobi�ajeni naziv im je ARSK ure�aji. Kod ovih ure�aja ne

postoji povratna informacija o efektima ostvarene regulacije, tako da se ne može

sprije�iti blokada to�kova. Ure�aji koji vrše regulaciju sila (i momenata) ko�enja,

koji imaju povratnu informaciju o efektima ko�enja, su ure�aji tzv. zatvorenog tipa.

Uobi�ajena naziv im je ABS-ure�aji (protiv blokiraju�i ure�aji), koji �e kasnije biti

objašnjeni detaljnije. Pored ovih ure�aja, na ko�ionoj instalaciji, koriste se i neki

drugi ure�aji, kao npr. ure�aj za spre�avanje proklizavanja vozila pri startu vozila

(ASR ure�aj) itd., koji �e kasnije biti objašnjeni.

Shema jedne kompletne pneumatske ko�ione instalacije sa ARSK ure�ajem i

TRISTOP cilindrom na zadnjoj osovini vu�nog vozila (za radnu, pomo�nu i


parkirnu ko�nicu), za teretno vozilo sa prikolicom, data je na slici 17.22. Ova

instalacija se ne�e posebno objašnjavati.

1 – kompresor, 2 - regulator pritiska, 3 - suša� zraka, 4 - �etvorokružni zaštitni ventil,

5 - rezervoar zraka, 6 - ventil za ispuštanje vode, 7 - pneumatski prekida�, 8 - ko�ioni ventil,

9 - ARSK ventil, 10 - tristop cilindar, 11 -– membranski cilindar, 12 - nepovratni ventil,

13 - ventil ru�ne ko�nice, 14 - prelivni ventil, 15 - pneumatski prekida�, 16 - upravlja�ki

ventil prikolice, 17 - spojni�ke glave, 18 - pre�ista�, 19 - ko�ni ventil prikolice, 20 - ventil za

prilago�avanje sile ko�enja, 21 - ARSK ventil, 22 - trostazni ventil, 23 - radni cilindar,

24 - odzra�ni ventil

Sl. 17.22 Pneumatska ko�iona instalacija teretnog vozila sa prikolicom

d) Elektri�ni/elektronski prenosni mehanizmi

Novi razvoj sistema ko�enja ide u pravcu razvijanja takozvanog

elektri�nog/elektronskog prenosnog mehanizma, popularno nazvanog „brake-by-

wire“. Principijelno izvedba ovakve instalacije data je shematski na slici 17.23.

1

23 3

4

4

5

1 - papu�a ko�nice,

2 - elektri�ni simulator za hod pedale

ko�nice,

3 - izvršni organi za ko�enje,

4 - motor-aktuator,

5 - elektronska upravlja�ka jedinica

sistema ko�enja

Sl. 17.23 Elektri�ni/elektronski prenosni mehanizam


Elektri�ni simulator (2) sa hodom papu�ice ko�nice (1) šalje elektri�ni signal do

elektromotora – aktuatora (4) koji vrši pomjeranje izvršnih organa za ko�enje (3) i

tako ostvaruje odre�eni intenzitet ko�enja, zavisno od hoda pedale ko�nice.

Elektronska upravlja�ka jedinica (5) vrši preusmjeravanje ja�ine elektri�nog signala

prema pojedinim to�kovima u cilju pravilne raspodjele ko�ione sile.

Danas se u serijskoj proizvodnji uspješno koriste sistemi elektri�nog prenosa signala

kod ru�nih ko�nica na putni�kim vozilima.

e) Kombinirani prenosni mehanizmi u sistemu ko�enja

U praksi se susre�u razli�ite varijante kombiniranih sistema prenosa signala u

instalaciji za ko�enje, zavisno od vrste i namjene vozila. Jedna od �estih kombinacija

je tzv. hidro-pneumatski sistem prenosa signala.

Ovaj tip kombiniranog sistema naj�eš�e se primjenjuje na teretnim vozilima i

autobusima. Kod hidro-pneumatskog sistema potrebna je veoma mala voza�eva

energija za komandovanje, što je karakteristi�no za zra�ni sistem, uz prednost

hidrauli�nog sistema – kratko vrijeme reagiranja ko�ionog mehanizma i mogu�nost

primjene ko�ionih mehanizama razli�itog tipa.

Hidro-pneumatski sistem sastoji se od agregata koji se susre�u kod zra�nog sistema:

kompresora (1), pre�ista�a (2), regulatora (3), rezervoara (4), a tako�er i dijela

glavnog ko�ionog cilindra (5) (slika 17.24). Drugi dio glavnog ko�ionog cilindra

sadrži glavni ko�ioni cilindar hidrauli�nog sistema (6), od koga se ulje cjevovodima

vodi na radne cilindre (7) koji se nalaze u to�kovima.

7

24

31 5

6

7

1 - kompresor, 2 - pre�ista� zraka, 3 - regulator, 4 - posude za zrak pod pritiskom, 5 - glavni ko�ioni

cilindar zra�ni, 6 - glavni ko�ioni cilindar hidrauli�ki, 7 - radni ko�ioni cilindar

Sl. 17.24 Shema hidro-pneumatskog sistema aktiviranja ko�nog sistema

U praksi je prisutan i kombinirani hidro-pneumatski sistem ko�enja sa zra�nim

akumulatorima.

Elektri�ni i elektronski prenosni sistemi posebno dobivaju na zna�aju kod elektro-

pneumatskih i elektro-hidrauli�kih sistema ko�enja, kod kojih se nastoji smanjiti

inercija (odziv) sistema. Primjer jednog elektro-hidrauli�kog sistema, koji predstavlja


prvi korak u izvedbi tzv. „brake-by-wire“ sistema ko�enja, prikazan je na slici 17.25.

Pedala ko�nice (1) preko elektronskog modula za simuliranje optere�enja (2) šalje

1

2 44

6

3 5

1 - pedala ko�nice,

2 - elektronski modul pedale ko�nice

sa simulatorom optere�enja,

3 - elektro-hidrauli�ki modul,

4 - izvršni (radni) ko�ioni cilindri,

5 - hidrauli�ki vodovi za zadnje

to�kove,

6 - hidrauli�ki vodovi za prednje

to�kove

Sl. 17.25 Elektro-hidrauli�ki sistem prenosa signala u ko�ionoj instalaciji

elektri�ni signal na elektro-hidrauli�ki modul (3) gdje se formira pritisak u ko�ionoj

te�nosti, koji se prostire vodovima (5) i (6) do izvršnih organa (4). Dio prenosnog

sistema poslije elektro-hidrauli�kog modula (3) je isti kao i kod hidrauli�kih

prenosnih sistema.

17.3 Trajni usporiva�i motornih vozila – dopunski ko�ioni sistem

Razvoj motornih vozila u smislu poboljšanja ekonomi�nosti kroz pove�anje

nosivosti, paralelno traži i zadovoljenje aktivne bezbjednosti u javnom prometu, što

se u prvom redu manifestira kroz ko�ioni sistem.

Transportna motorna vozila ve�ih masa, 10 t i više, imaju izražen problem vožnje

na putevima promjenljive konfiguracije, s obzirom na duže vrijeme ko�enja pri

vožnji na nizbrdici. Sila ko�enja upravo je proporcionalna masi vozila i profilu puta

pri konstantnoj brzini vožnje na nizbrdici. Ako se ovom doda i procenat usporenja

gdje na ko�ionim mehanizmima treba prihvatiti i dio kineti�ke energije vozila, onda

se ovi mehanizmi nalaze u vrlo odgovornoj funkciji gdje treba veliki dio

potencijalne i kineti�ke energije pretvoriti u rad sila trenja, odnosno toplotu. Ovaj

rad sile trenja proporcionalan je dužini ko�ionog puta, koji naj�eš�e nije kratak.

Na osnovu naprijed re�enog može se konstatirati da se u odre�enim uslovima

eksploatacije motornog vozila, trebaju intenzivno koristiti ko�nice na kojima se

osloba�a velika koli�ina toplote. Oslobo�ena ko�iona toplota, koja se treba prenijeti

u atmosferu, podiže temperaturno stanje ko�ionih elemenata.

Na ovaj na�in dovodi se u pitanje funkcioniranje mehanizma za ko�enje radne

ko�nice i poreme�aj u aktivnoj bezbjednosti. Da se ne bi dolazilo u kriti�ne situacije,

razra�eni su mehanizmi trajnih usporiva�a koji pouzdano održavaju vozilo u


kvazistacionarnom režimu, pri vožnji motornog vozila na nizbrdici. U tom smislu

doneseni su i zakonski propisi o obaveznoj ugradnji trajnih usporiva�a na

autobusima mase preko 7 t i teretnim vozilima preko 10 t. U zavisnosti od ukupne

mase vozila i odgovaraju�e efikasnosti razvio se ve�i broj konstruktivno razli�itih

trajnih usporiva�a:

- leptir motorna ko�nica,

- motor-kompresor trajni usporiva�i,

- elektromagnetski trajni usporiva�i,

- hidrodinami�ki trajni usporiva�i.

Naprijed navedeni osnovni tipovi trajnih usporiva�a imaju svoje specifi�nosti u

konstrukciji i kategoriji primjene.

a) Leptir motorna ko�nica – trajni usporiva�

Leptir motorna ko�nica kao trajni usporiva� motornog vozila pri vožnji na nizbrdici

ima relativno jednostavnu konstrukciju i ograni�enu eksploatacionu upotrebu.

Upotrebljava se kod motornih vozila manjih ukupnih masa.

Sistemsko rješenje ove ko�nice shematski je pokazano na slici 17.26. Preko upusno-

ispusnog ventila (2), razvodi se komprimirani zrak na pneumatske cilindre (4) i (6).

Pneumatski cilindar (4) preko polužnog mehanizma i leptira (3) zatvara izduvni

kolektor motora. Na ovaj na�in, djelomi�no se rad motora pretvara u rad radne

mašine kompresora.

Da bi motor mogao raditi kao kompresor neophodno je „oduzeti“ gorivo motoru

što je ostvareno preko pneumatskog cilindra (6) i prenosnih poluga (7) do pumpe

visokog pritiska (8).

Na ovaj na�in dizel motor se pretvara u rad kompresora koji dobiva pogon od

potencijalne i kineti�ke energije motornog vozila, koje se kre�e na nizbrdici

odre�enom brzinom. Rad sile ko�enja od motora definiran je indikatorskim

dijagramom pokaznim na slici 17.27, uve�an za prenosni odnos u transmisiji i

ostvarene unutrašnje gubitke. Rad sile ko�enja izražen preko srednjeg efektivnog

pritiska indikatorskog dijagrama na slici 17.27 nije zadovoljavaju�i. Na slici 17.27 je

dato pet karakteristi�nih procesa u motoru sa leptir ko�nicom: 1 - usisavanje,

2 - sabijanje, 3 - širenje, 4 - izduvavanje i 5 - izjedna�enje pritiska sa okolnim

pritiskom.

Slabosti, koje se pokazuju kod mehanizama leptir motorne ko�nice, izražene su

kroz efikasnost ko�enja i promjene tehni�kog stanja motora. Ispitivanje ko�ione

efikasnosti, upu�uje na kra�e vremenske intervale upotrebe. Najve�i efekti

usporenja ostvaruju se u prvim trenucima uklju�ivanja ko�nice s trendom

monotonog slabljenja. Na naprijed navedenu konstataciju ukazuju rezultati

eksploatacionih ispitivanja leptir motorne ko�nice. Nedostaci naprijed date

konstrukcije upu�uju na nova-efikasnija rješenja.

17.3 Trajni usporiva�i motornih vozila – dopunski ko�ioni sistem 397

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 - ru�na komanda,

2 - ventil za razvod

komprimiranog zraka,

3 - leptir u izduvnoj grani (MK),

4, 6 - pneumatski cilindri,

5 - razvodnik,

7 - sistem poluga,

8 - pumpa visokog pritiska za

gorivo,

9 - motor

Sl. 17.26 Rješenje leptir motorne ko�nice sa komandama na motoru

MK

MK

MK MK

MK1 2 3

4 5

51

4

2

3

SMT UMThod klipa (h)

priti

sak

uci

lindr

u[b

ar]

MK-leptir motorne kočnice

Sl. 17.27 Indikatorski dijagram motora kod upotrebe leptir motorne ko�nice

b) Motor-kompresor-trajni usporiva�

Na osnovu naprijed re�enog, razra�ena je nova konstrukcija motorne ko�nice. Ova

konstrukcija bazira se na principu pretvaranja motora, kao energetske mašine, u

kompresor kao radnu mašinu, sa izvjesnim modifikacijama. Da bi se sprije�ilo

me�usobno poništavanje taktova kompresije i ekspanzije rekonstruirano je bregasto


vratilo motora tako da se mogu odvijati dva razli�ita procesa. Prvi proces,

normalnog rada motora kao energetske mašine, i drugi proces u kome se preko

pneumatskog cilindra i polužnog mehanizma vrši uzdužno pomjeranje bregastog

vratila i pravi poreme�aj u procesu izduvavanja, prevode�i ga, uslovno re�eno, u

kompresor.

U ovom položaju motorne ko�nice kao trajnog usporiva�a, brijeg bregastog vratila

ima slijede�u funkciju. Za vrijeme usisavanja, izduvni ventil je normalno potpuno

zatvoren. Za vrijeme kompresije, izduvni ventil je najve�im dijelom zatvoren, da bi

se pri kraju kompresije otvorio za minimalnu vrijednost (82 mm), i ostaje otvoren

do kraja ekspanzije, a onda nastavlja normalan rad otvaranja kao kod motora.

Na ovaj na�in je iskorišten dovedeni rad

motoru od potencijalne energije vozila i

djela njegove kineti�ke energije. Rad

ko�enja može se sra�unati preko srednjeg

efektivnog pritiska motora ili

eksperimentalnim putem. Na ovaj na�in

dobije se indikatorski dijagram �iji je

karakter promjene pritiska pokazan na

slici 17.28.

Negativan rad je rad ko�enja motorom,

uklju�uju�i i mehani�ke gubitke u motoru

i transmisiji. Na ovaj na�in, a na osnovu

provedenih laboratorijskih i

eksploatacionih ispitivanja, postignute su

prednosti u aktivnoj bezbjednosti,

ekonomi�nosti u potrošnji goriva i

održavanju ko�ionih instalacija.

-

+

motor

čista kompresija

moto retarder

SMT �[°KV]

p[bar]

Sl. 17.28 Karakter promjene pritiska u

cilindru kod sistema motor-

kompresor trajni usporiva�

c) Elektromagnetna ko�nica – trajni usporiva�

Elektromagnetne ko�nice (jedan od najpoznatijih proizvo�a�a je firma TELMA),

mogu se koristiti kao trajni usporiva�i teretnih motornih vozila srednje klase. Ovi

agregati se ugra�uju na prenosna vratila izme�u mjenja�a i pogonskih mostova. Na

ovaj na�in nesmetano prenose obrtni moment u jednom i drugom pravcu, a po

potrebi ko�enja prilikom uklju�ivanja, djeluju kao trajni usporiva�i. Potencijalnu (Ep)

i kineti�ku (Ek) energiju motornog vozila pretvaraju u toplotu (Q) koja se odvodi u

okolinu, kako je to pokazano na shemi slike 17.29 a). Elektromagnetna ko�nica

djeluje na principu fukovih struja, pa u tom smislu treba provesti i elektri�nu

instalaciju, uklju�uju�i i mehanizam potenciometara za uklju�ivanje ko�nice i izbora

stepena intenziteta ko�enja. Ovaj mehanizam je tako�er pokazan na strukturnoj

shemi slike 17.29 b).

17.3 Trajni usporiva�i motornih vozila – dopunski ko�ioni sistem 399

PA EMK PM

Q

FK

EP(E )K

EMKEP

FK

P

h

a) b)

PA – pogonski agregat sa mjenja�em, EMK – elektromagnetna ko�nica,

PM – pogonski most, P – potenciometar, Fk – sila ko�enja

a) Shema elektromagnetne ko�nice u sistemu vozila

b) Shema elektromagnetne ko�nice sa potenciometrom za promjenu intenziteta ko�enja

Sl. 17.29 Mehanizam elektromagnetne ko�nice

d) Hidrodinami�ka ko�nica – trajni usporiva�

Teška motorna vozila specijalne namjene kao kiperi, damperi i druga vozila visoke

nosivosti i prohodnosti, a danas i ve�ina teretnih vozila, imaju potrebu za ugradnjom

trajnih usporiva�a ve�ih snaga. U tom kontekstu potreba razvijene su hidrodinami�ke

ko�nice kao trajni usporiva�i. Ovi agregati razvijeni su kao posebni mehanizmi koji se

mogu dograditi u transmisiju vozila kao što su rješenja firmi “ATE”, “VOITH” i

drugih, ili su ukomponirani u hidromehani�ke mjenja�e sa hidrodinami�kim

transformatorima obrtnog momenta (intarderi), kao što je slu�aj kod mjenja�a Allison

CLBT ugra�eni u damperima KOCKUM ili VOITH DIWA – mjenja� serije D.

Princip rada se zasniva na trenju fluida

koje se stvara u pumpnom (1) i

turbinskom (3) kolu, gdje se energija

trajnog ko�enja pretvara u toplotnu u

fluidu. Izgled hidrodinami�kih

usporiva�a prikazan je shematski na

slici 17.30. Shema odgovara usporiva�u

sa dva pumpna i dva turbinska kola, s

tim što su pumpna kola (1) vezana za

vratilo (2), koje je u vezi sa to�kovima

vozila, dok su turbinska kola (3) vezana

za nose�u strukturu (4). U tako

formiran radni prostor dovodi se, u

slu�aju potrebe usporavanja vozila,

odgovaraju�e ulje, odnosno radni

fluid (5). Zahvaljuju�i obliku i radnim

uglovima lopatica u oba radna kola

4

1

2

5

3

1 - pumpno kolo, 2 - vratilo, 3 - turbinsko

kolo, 4 - nosa� turbinskih kola, 5 - tok fluida

Sl. 17.30 Hidrodinami�ki usporiva� sa dva

kola


(pumpi i turbini), javljaju se odgovaraju�i momenti ko�enja, koji se, preko

nepokretnog turbinskog kola, prenose na nose�u strukturu vozila. Kada prestane

potreba za usporavanjem radni fluid se ispušta iz radnog prostora.

Rad ovog usporiva�a na principu klizanju o�igledno je opet skop�an sa

generisanjem velikih koli�ina toplote, pa i sa zagrijavanjem radnog fluida. Da bi

ovakav usporiva� mogao raditi u dužim periodima, neophodno je da se ova koli�ina

toplote odvede, tj. da se obezbijedi sistem hla�enja.

Ugradnja hidrodinami�kog trajnog usporiva�a u sistemu transmisije je:

- na izlazu iz mjenja�a,

- na kardanskom vratilu ili

- na pogonskom mostu.

Ugradnja hidrauli�ne ko�nice–trajnog usporiva�a, pra�ena je sa ugradnjom

pomo�nih agregata za njeno aktiviranje i održavanje normalnog termi�kog i

mehani�kog režima rada. Mehani�ki rad doveden na ko�nicu inverzno preko

transmisije, treba pretvoriti potencijalnu i dio kineti�ke energije motornog vozila u

toplotu radnog fluida i odvesti je u okolinu.

Hidrodinami�ka ko�nica se uklju�uje prema potrebi trajnog usporavanja motornog

vozila, preko ru�nog komandnog ventila i pneumatske instalacije. Na ovaj na�in

preko servomehanizma vrši se punjenje radnog prostora hidrodinami�ke ko�nice

radnim fluidom, uljem pod pritiskom.

17.4 Sistemi aktivne sigurnosti vozila

Kako je vrlo važno da se vozilo u odre�enim uslovima zaustavi, toliko je važno da

se u procesu ko�enja ne izgubi stabilnost vozila, što je povezano sa blokadom

to�kova na vozilu. Svi procesi na vozilu (ko�enje vozila, ubrzavanje vozila, polazak

iz mjesta, kretanje u krivinama itd.) imaju za cilj da vozilo ostane stabilno. To se

dešava samo u slu�aju ako postoji realan odnos izme�u aktivnih sila, odnosno

moment i sila, u odnosu na moment prijanjanja na to�kovima vozila. Ako su ovi

odnosi narušeni u bilo kom pogledu dolazi do zna�ajnog poklizavanja to�kova na

podlozi i mogu�nosti gubljenja stabilnosti vozila.

Proces blokiranja to�kova na vozilima je naj�eš�i u procesu ko�enja pa �e se ovdje

nešto detaljnije obraditi ova pojava. Na kraju �e se informativno dati i uloga drugih

ure�aja koji utje�u na stabilnost vozila, odnosno na njegovu aktivnu sigurnost.

Ponašanje vozila u procesu blokade to�kova na pojedinim osovinama najbolje se

može objasniti preko slika 17.31 i 17.32. Na slici 17.31 a) pokazano je vozilo kod

koga su blokirali prednji to�kovi, a poreme�ajna sila (Fp) ima desni smjer. Ona

proizvodi, pored brzine kretanja vozila (vv) i brzinu (vA) na blokiranim to�kovima.

Na osnovu rezultuju�e brzine (vR) i pravolinijskog položaja zadnjih to�kova definiran

je pol okretanja vozila (P) oko koga se okre�e cijelo vozilo. Svojim okretanjem vozilo

17.4 Sistemi aktivne sigurnosti vozila 401

P�

P�

FPTFC

A vA

vRvv

FP

FC

A

vRvv

vA

a) b)

T

Sl. 17.31 Vozilo sa blokiranim prednjim to�kovima i razli�itim smjerovima poreme�ajne

sile (Fp)

P P� �

FP FPT T

FC FC

B BvB vB

vR vRvv vv

a) b)

Sl. 17.32 Vozilo sa blokiranim zadnjim to�kovima i razli�itim smjerovima poreme�ajne

sile (Fp)

proizvodi centrifugalnu silu (Fc) koja je suprotna od poreme�ajne sile, tako da se

može re�i da centrifuralna sila ublažuje zakretanje vozila izazvano poreme�ajnom

silom (Fp). Sli�no objašnjenje slijedi i za sliku 17.31 b) gdje je poreme�ajna sila

suprotnog smjera. Ova dva slu�aja pokazuju da je poreme�ena upravljivost vozila.

Za slu�aj blokiranja zadnjih to�kova (slika 17.32) dejstvo poreme�ajne sile ima drugi

efekat. Naime, na slici 17.32 a) data je poreme�ajna sila (Fp) desno usmjerena. Ona

proizvodi komponentu brzine vB, koja sa brzinom kretanja vozila (vv) definira

rezultuju�om brzinom (vR), �ime je definiran i pol obrtaja vozila (P). Ovakvo

okretanje vozila izaziva centrifugalnu silu (Fc) koja se prakti�no dodaje sili


poreme�aja (Fp), i time pogoršava uslove zakretanja vozila. Isti efekat se dobije i

uvode�i poreme�ajnu silu (Fp) drugog smjera (slika 17.32 b)). Ovim efektima je

ugrožena stabilnost vozila.

Ova objašnjenja ukazuju da je stabilnost vozila više ugrožena ako do�e do blokade

prvo zadnjih to�kova.

Zahtjevi za visokom efikasnoš�u ko�ionog sistema sa jedne strane i stabilnoš�u i

upravljivoš�u sa druge strane su me�usobno opre�ni. Visoka efikasnost ko�enja

predstavlja potpuno iskorištenje prijanjanja na obje osovine. Kod konstantne

raspodjele ko�ionih sila ovaj slu�aj je mogu� samo kod jednog koeficijenta

prijanjanja (�). Za sve druge slu�ajeve dolazi u procesu ko�enja prvo do blokiranja

jedne od osovina, �ime se ugrožava ili stabilnost ili upravljivost.

Upravo zbog ovoga, a u cilju pove�anja efikasnosti ko�enja, uvode se razli�iti tipovi

ure�aja za preraspodjelu sila ko�enja izme�u prednje i zadnje osovine. Kod

reguliranja sile ko�enja na prednjoj osovini obezbje�uje se upravljivost i efikasnost,

a pri regulaciji sila ko�enja na zadnjoj osovini obezbje�uje se stabilnost i efikasnost.

Reguliranjem sila ko�enja na obje osovine obezbje�uje se upravljivost, stabilnost i

efikasnost.

Ure�aji koji reguliraju raspodjelu ko�ionih sila se mogu podijeliti na

- ure�aje za kontrolu raspodjele ko�ionih sila sa otvorenim kolom (korektori),

(ARSK ure�aji)

- ure�aji za kontrolu raspodjele ko�ionih sila sa zatvorenim kolom

(antiblokiraju�i ure�aji) – ABS – antiblocking system.

Korektori rade na principu ograni�enja pritiska u instalaciji ko�enja (prednji dio,

zadnji dio, cijela instalacija) na bazi:

- unaprijed zadatog pritiska u instalaciji,

- veli�ine usporenja,

- optere�enja osovina i

- usporenja, normlanog optere�enja i pritiska.

Naprijed navedeni korektori se koriste sami na vozilima ili u kombinaciji sa ABS-om.

Konstruktivna rješenja korektora se ne�e ovdje objašnjavati. Oni imaju relativno

ograni�ene mogu�nosti i sve više se koriste uz obavezno prisustvo ABS-a ili se

potpuno potiskuju iz upotrebe. Shema instalacije ko�enja jednog to�ka sa ABS

ure�ajem data je na slici 17.33.


1

52

4 3 FP 7 61 - dava� ugaone brzine to�ka,

2 - elektronska upravlja�ka jedinica,

3 - regulacioni ventil,

4 - ko�ioni cilindar to�ka,

5 - ko�nica (izvršni organ),

6 - rezervoar,


Fp - sila na pedali ko�nice

Sl. 17.33 Shema sistema ko�enja jednog to�ka sa ABS-om

Na ovoj shemi se vidi zatvoreno regulaciono kolo koje u svom sastavu ima slijede�e

osnovne elemente: dava� ugaone brzine to�ka (1) koji daje upravlja�koj jedinici (2)

signal ugaone brzine, na osnovu �ega se odre�uje promjena ugaone brzine to�ka,

odnosno promjena klizanja to�ka. Na osnovu toga, upravlja�ka jedinica upravlja

regulacionim ventilom (3), tako da se u ko�ioni cilindar to�ka (4) iz rezervoara (6), a

na osnovu komande saopštene glavnom ko�ionom cilindru (7), dovodi pritisak na

ko�ione obloge (5), koji je uskla�en s raspoloživim uslovima prijanjanja. Na taj

na�in, bez obzira na intenzitet sile (Fp) od strane voza�a, spre�ava se dovo�enje

takvog pritiska u ko�ioni cilindar koji bi doveo do blokiranja to�ka.

Ne ulaze�i u konstruktivne detalje ko�ione instalacije sa ABS-om, u nastavku �e biti

objašnjen princip rada ko�ione instalacije sa ABS-om preko karakteristika koje ova

instalacije ostvaruje. Na slici 17.34 dat je dijagram brzine vozila (vv) uporedo sa

dijagramom obodne brzine to�ka (v� = r �) u funkciji vremena, dijagram pritiska (p)

u ko�ionoj instalaciji, odnosno momenta ko�enja (Mk) na to�ku, dijagram ugaonog

ubrzanja to�ka (�� ). Na slici 17.34 ozna�ene su i karakteristi�ne ta�ke od 1 do 7

koje �e poslužiti za objašnjenje funkcije rada ABS-a. Uporedo sa ovom slikom dat

je na slici 17.35 uporedni dijagram momenta ko�enja u instalaciji (Mk) i momenta

prijanjanja (M�) koji je definiran optere�enjem to�ka i koeficijentom prijanjanja (�p),

u funkciji klizanja (sp). Koeficijent klizanja (sp) definira se kao

.v

vvs

v

v

p

�� (17.1)

Koeficijent prijanjanja (�p) zavisi od vrste puta, uslova vožnje i stanja pneumatika.


v

v�vv

v�

12

3 45 6 7

ta)

pMK

t

1

2

34

5 67

p MK

b)

t

�

c)

1

2

3 45

67

12

3

4567

MK M�

M�

MK

MK max

MK min

sp10

Sl. 17.34 Proces ko�enja to�ka sa ABS-om Sl. 17.35 Zavisnost momenta ko�enja (Mk) i

momenta prijanjanja (M�) u funkciji

proklizavanja to�ka (sp)

Brzina kretanja vozila (vv) i obodna brzina to�ka (v�) u procesu ko�enja po�inju se

zna�ajno razlikovati (slika 17.34 a)) uslijed djelovanja porasta pritiska u ko�ionoj

instalaciji (p), odnosno momenta ko�enja na to�ku (Mk), �ime dolazi do porasta

klizanja to�ka jer je moment ko�enja (Mk) zna�ajno ve�i od momenta prijanjanja

(Mp). U tom periodu dolazi do usporenja to�ka ( �� < 0). U trenutku ta�ke (2)

koriste�i signal iz upravlja�ke jedinice ABS ure�aja, u ko�ionoj instalaciji se obara

pritisak do nivoa ta�ke (3), odnosno ta�ke (4) kada dolazi do promjene toka

brzine (v�) i vrijednost (�� ) se pove�ava. U jednom intervalu se pritisak u ko�ionoj

instalaciji od ta�ke (4) do ta�ke (7) drži konstantnim gdje brzina (v�) raste do

brzine (v) - ta�ke (6) i ponovo po�inje padati. Ugaono ubrzanje (�� ) ponovo opada

itd. Tok pritiska (p), odnosno moment ko�enja (Mk) se zadaje preko upravlja�ke

jedinice ABS-a, sa ciljem obezbje�enja proklizavanja u razumnim granicama sa

koeficijentom prijanjanja oko �max. Svaki proizvo�a� ABS-a kreira vlastitu funkciju

toka pritiska u ko�ionoj instalaciji, sa ciljem da se proces ko�enja obavi efikasno,

a da ne do�e do potpunog blokiranja to�ka. Karakteristi�ne ta�ke na slici 17.34 vide

se i na slici 17.35 gdje su dati uporedo moment ko�enja na to�ku (Mk) i moment

prijanjanja (M�). Sa ove slike se vidi da se efikasno ko�enje sistema sa ABS-om


postiže u optimalnoj petlji 1-2-3-4-5-6-7-1, u okruženju maksimalnog iskorištenja

koeficijenta prijanjanja i razumnog proklizavanja to�ka (sp). Na osnovu svega

naprijed opisanog može se zaklju�iti da ABS kontrolira proces ko�enja u podru�ju

najboljih koeficijenata prijanjanja, a sa razumnim proklizavanjem to�ka (bez

njegove blokade).

Sistem ABS se u razli�itim primjenama na vozilo ugra�uje na razli�ite na�ine od

nekih kombinacija ABS-a sa ARSK ure�ajima, kombinacija razli�itih ABS ure�aja

na prednjoj i zadnjoj strani, do najbolje kombinacije ABS na svim to�kovima, sa

nezavisnim i direktnim reguliranjem svakog to�ka posebno. Shema instalacije ABS-

a na svim to�kovima jednog vozila data je na slici 17.36, gdje su ozna�eni najvažniji

elementi.

5

12

2

2

2

4

1 1

1

5 5

5

3 3

1 - dava� ugaone brzine, 2 - regulacioni ventil, 3 - upravlja�ka jedinica, 4 - glavni ko�ioni cilindar,

5 - to�ak vozila

Sl. 17.36 Shema sistema ABS na vozilu sa �etiri to�ka, gdje su za svaki to�ak neovisni blokovi

ABS-a

U procesu ko�enja, pa i vožnje u najširem smislu te rije�i, važno je da to�kovi vrše

kotrljanje uz razuman nivo proklizavanja. Svaka blokada to�kova izaziva probleme

nestabilnosti, gubljenje upravljivosti itd. Najvažniji ure�aj koji u procesu ko�enja

kontrolira iskoristivosti prijanjanja to�kova na podlogu je ABS.

Problem iskoristivosti vu�ne sile na pogonskim to�kovima nosi naziv

„trakcija“ vozila. Zbog toga se danas na vozilima nalazi veliki broj ure�aja koji

djeluju samostalno ili su oslonjeni na ABS, koji kontroliraju trakciju vozila u

razli�itim uslovima vožnje i pomažu u vožnji.

S obzirom na veliki broj ovih ure�aja, u nastavku je data podjela naj�eš�e susretanih

ure�aja prema voznim situacijama: „pokretanje“, „vožnja“ i „ko�enje“. Ova podjela

se vidi na slici 17.37. Dati pomo�ni sistemi za aktivnu sigurnost vozila na slici 17.37

su naj�eš�e pominjani, ali ne i jedini sistemi kod vozila. Oni predstavljaju najbolju

sliku aktuelnog stanja pomo�nih sistema na vozilu koji poboljšavaju aktivnu


sigurnost vozila. S obzirom na brzi razvoj mehatronike kod vozila, ovi sistemi se

stalno usavršavaju, dopunjuju i razvijaju novi sistemi.

Sistemi aktivne sigurnosti

Pokretanje

-EDS-ASR-M-ABS-AHA-DAA-HSA

Vožnja

-ACC-ASR-ESP-MSR-RBS-M-ABS-DSR-ROP-HDC-TSA-HHC

Kočenje

-ABS-EBV-ESBS-ABS - plus-GMA-HBA-HBV-HVV-FSA-FBS

Sl. 17.37 Sistemi aktivne sigurnosti na vozilima

U nastavku �e biti data samo vrlo kratka objašnjenja, odnosno zadaci pomo�nih

sistema nabrojanih na slici 17.37, bez ambicija za detaljnim objašnjenjima principa

rada i povezanosti pojedinih sistema.

ABS – sistem koji ima zadatak da sprije�i ili umanji blokadu to�kova u procesu

ko�enja vozila. S obzirom na to da je ovaj sistem danas prakti�no nezaobilazan kod

vozila i predstavlja osnovu za dosta pomo�nih sistema aktivne sigurnosti, princip

rada ovog sistema je ranije objašnjen nešto detaljnije.

ESP – ure�aj koji vrši kontrolu stabilnosti vozila. Za uslove vožnje gdje može do�i

do gubljenja stabilnosti vozila (podupravljivost, nedupravljivost) ESP ure�aj

detektuje raspored momenata i sila na to�kovima, te usmjerava signal za ko�enje ka

odgovaraju�em to�ku, kako bi se vozilo vratilo u stabilnu upravljivost. Može raditi

neovisno od ABS sistema.

EDS – elektronska blokada diferencijala. Koncipirana kao pomo� pri pokretanju

vozila. Intervenira na dinamiku vozila kada jedan od pogonskih to�kova proklizava

prilikom ubrzanja. To�ak se ko�i, a diferencijal prenosi pogonski moment na to�ak

koji ga može primiti.


ASR – djeluje na sistem za upravljanje motorom i sistemom ko�enja (ABS), sa

ciljem izbjegavanja proklizavanja pri ubrzanju. Obezbje�uje smanjenje pogonskog

momenta na pogonskim to�kovima, kako bi se izbjeglo proklizavanje.

M-ABS – ima proširenu funkciju ABS-a sa mogu�noš�u zahvata u upravljanje

motorom. Direktno utje�e na smanjenje momenta motora, u cilju izbjegavanja

kriti�nog proklizavanja.

AHA – pomaže voza�u, da kod vozila koja imaju elektromehani�ku umjesto

mehani�ke ko�nice, drži vozilo u stanju mirovanja ili pokretanju u razli�itim

uslovima puta (uzbrdica).

DAA – omogu�ava (pomaže) pokretanju vozila sa mjesta pri zatvorenoj

elektromehani�koj parkirnoj ko�nici, te pokretanje vozila na usponu.

HSA – sistem koji potpomaže pokretanje na uzbrdici.

ACC – sistem koji obezbje�uje držanje razmaka pri vožnji, u odnosu na drugo

vozila, �ime se pove�ava komfor voza�a.

MSR – sistem koji vrši regulaciju motora u slu�aju gdje pri ko�enju dolazi do

proklizavanja to�ka. Regulirani pogonski moment obezbje�uje kotrljanje to�ka i

uspostavlja upravljivost vozila.

RBS – ima zadatak da laganim pritiskanjem ko�ionih papu�a na disk �isti disk od

filma vode i drži ga suhim. Na taj na�in pove�ava efikasnost ko�enja, odnosno

smanjuje odgodu ko�enja pri vlažnom kolovozu.

DSR – predstavlja dopunsku sigurnosnu funkciju ESP-a. Olakšava stabilizaciju

vozila u kriti�nim situacijama (ko�enje na razli�itim podlogama, popre�ni vozni

dinami�ki manevri itd.).

ROP – sistem zaštite od prevrtanja. Zadatak mu je da na vrijeme reagira na sile i

momente koji mogu voditi ka prevrtanju vozila.

HDC – sistem pomo�i pri vožnji nizbrdo. Preko ko�ionog sistema djeluje da ne

do�e do ubrzanja vozila na nizbrdici, za brzine manje od 20 km/h i padove puta

ve�e od 20%.

TSA – sistem za stabilizaciju priklju�nih vozila. To je ustvari proširenje ESP-a kada

do�e do opasnog njihanja prikolice, što se odražava i na vu�no vozilo. Priklju�no

vozilo se stabilizira ko�ionim zahvatima na vu�nom vozilu, a ako to nije dovoljno

slijedi ko�enje i na priklju�nom vozilu.


HHC – sistem za olakšano pokretanje vozila uzbrdo bez upotrebe ru�ne ko�nice.

EBV – sistem elektronske raspodjele sile ko�enja na prednju i zadnju osovinu

prema rasporedu optere�enja prednje i zadnje osovine. U osnovi ovaj sistem vrši

kontrolu prekomjernog ko�enja zadnje osovine.

ESBS – sistem podešavanja ko�ionih sila na lijevoj i desnoj strani vozila, gdje se

javljaju razli�iti brojevi obrtaja to�kova (interesantno za ko�enje u krivinama). Ovim

se izbjegava zakretni moment vozila, �ime se vozilo vra�a u stanje upravljivosti.

ABS-plus – softversko rješenje sistema za ko�enje na nekompaktnoj podlozi

(šljunak, pjesak itd.) �ime se skra�uje ko�enje i za 20%.

GMA – sistem djelovanja na momente zakretanja vozila oko vertikalne ose, koji su

posljedica uslova ko�enja na pojedinim to�kovima.

HBA – hidrauli�ki sistem pomo�i pri ko�enju. Predstavlja proširenje ESP sistema.

Aktivira se u situaciji ko�enja u nuždi, gdje poja�ava pritisak u ko�ionoj instalaciji,

ako nije postignut dovoljan pritisak od strane voza�a.

HBV –hidrauli�ki poja�iva� sile ko�enja.

HVV – sistem za pove�anje pritiska u ko�ionoj instalaciji na zadnjoj osovini vozila

do mjere aktiviranja ABS-a.

FSA – sistem za pripremu sistema ko�enja (pretpunjenje sistema ko�ionom

te�noš�u) u slu�aju iznenadne opasnosti, kako bi se ko�enje voza�a izvelo vrlo brzo.

FBS – sistem koji služi za pove�anje pritiska u ko�ionom sistemu do aktiviranja

ABS-a. Koristi se u situacijama kriti�nog ko�enja kada nije prekora�en pritisak za

aktiviranje ABS-a.

409

18. RAM I KAROSERIJA VOZILA Nose�i sistem vozila, koji objedinjuje ram i karaseriju vozila, ima zadatak da

objedini i poveže sve sisteme i sklopove u jednu cjelinu (motorno ili priklju�no

vozilo) i da primi i prenese sva optere�enja koja djeluju na vozilo u toku njegove

eksploatacije. U optere�enja vozila ubrajaju se: težina svih elemenata i sklopova,

težina korisnog tereta, sile koje se prenose od neravnina na podlozi, sile od

upravljanja vozilom, sile inercije (od ubrzanja, od usporenja, od oscilacije vozila),

sile otpora, itd. Nose�i sistem vu�nog vozila prima i sile koje se prenose sa

priklju�nog vozila.

Osnovni zahtjevi koji se postavljaju pred nose�i sistem su: da se pri minimalno

mogu�oj masi obezbijedi vijek trajanja koji je jednak projektovanom vijeku vozila,

da im krutost bude takva da obezbje�uje povoljne uslove rada svih ostalih sistema i

sklopova vozila i da uz obebje�enje niskog položaja težišta vozila omogu�i lako

sklapanje i rasklapanje vozila kao i što nižu visinu utovara i istovara tereta.

Prema tipu nose�eg sistema vozila se dijele na

- vozila sa ramom (šasijom) i

- vozila bez rama.

Kod vozila koja imaju ram (teška vozila i laka vozila za ve�i broj putnika) karoserija

se postavlja na ram i prima minimalna optere�enja (u podru�jima deformacije rama).

Na ram se mogu postavljati karoserije razli�itih tipova, što omogu�ava unifikaciju

pogonskih agregata zajedno sa ramom.

Po konstrukciji ramovi (šasije) se dijele na tri grupe: sa zatvorenim okvirom

(slika 18.1 a) i b)), sa središnjim okvirom (slika 18.1 c)) i sa X okvirom (slika 18.1 d)).

a)

b) d)

c)

Sl. 18.1 Vrste ramova (šasije)

18. Ram i karoserija vozila 410

Ramovi sa zatvorenim okvirom sastoje se od dvije uzdužne grede koje su

me�usobno povezane sa nekoliko popre�nih nosa�a. Spajanje se vrši zakivanjem ili

varenjem. Popre�ni nosa�i konstruiraju se tako da omogu�uju smještaj motora,

hladnjaka, transmisije i drugih agregata vozila.

Da bi se omogu�ilo postavljanje sistema ovješenja preko koga se veže karoserija, na

ramu se obi�no postavljaju posebni nosa�i. Ram vozila je veoma važan dio i pri

konstrukciji vozila mu se posve�uje posebna pažnja, pošto je optere�en veoma

visokim optere�enjima (stati�kim i dinami�kim). Pri projektovanju rama naro�ito se

mora obratiti pažnja na:

a) veli�ine popre�nih presjeka greda koje se biraju na osnovu prora�una rama

na savijanje i uvijanje. Momenti savijanja koji djeluju na ram, mijenjaju se

uzduž grede od vrijednosti nula do maksimuma. Radi racionalnog

korištenja materijala obi�no se grede prave sa promjenjivim popre�nim

presjekom,

b) maksimalnu mogu�nost sniženja visine težišta iznad tla i

c) pravilnu dimenzioniranost, da bi se ostvarila potrebna krutost. U slu�aju

udara prednjeg dijela grede rama u bilo kakvu prepreku, popre�ni nosa�i

moraju izdržati ova naprezanja, da ne bi došlo do smicanja jedne glavne

grede u odnosu na drugu u uzdužnom pravcu.

Karoserija vozila služi za smještaj voza�a, putnika i tereta. Zajedno sa ramom,

karoserija obrazuje osnovni nose�i sistem vozila.

Karoserija se može za ram pri�vrstiti elasti�nom vezom. U tom slu�aju se svi

agregati vozila (motor, mehanizmi transmisije i upravlja�ki mehanizam) postavljaju

na ram vozila. Ovdje ram prima sva optere�enja koja se javljaju pri kretanju vozila.

Ako je karoserija kruto vezana za ram (pomo�u zavrtnjeva, zakovicama ili

zavarivanjem), sve sile koje se javljaju pri kretanju vozila prima ram zajedno sa

karoserijom. Ovakve karoserije nazivaju se polunose�e.

Kod nekih konstrukcija vozila funkciju rama vrši karoserija koja prima na sebe sva

optere�enja koja se javljaju pri kretanju vozila. Ove karoserije su tzv. samonose�e

karoserije.

U odnosu na tip vozila razlikuju se karoserije za putni�ke automobile, autobuse i

kamione. Osim opštih uslova (minimalna težina, dug vijek trajanja itd.) karoserije

moraju ispuniti neke specifi�ne uslove, i to:

a) omogu�iti dovoljan prostor za smještaj tereta,

b) obezbijediti udoban ulaz i izlaz za putnike i lagano manipuliranje teretom,

c) omogu�iti dobar raspored agregata sistema za upravljanje,

d) omogu�iti dobru vidljivost,

e) omogu�iti optimalnu izolaciju od vlage, toplote i zraka i

f) obezbijediti potreban komfor (grijanje i ventilacija).

Osim toga, samonose�a karoserija mora biti konstruirana kao nose�i element, ali da

ima minimalnu težinu. Na slici 18.2 pokazan je primjer samonose�e karoserije

putni�kog vozila, a na slici 18.3 i samonose�e karoserije autobusa.

411

Sl. 18.2 Samonose�a karoserija putni�kog vozila

Sl. 18.3 Samonose�a karoserija autobusa

Težina samonose�ih karoserija kod putni�kih vozila iznosi 40-55% od težine

praznog vozila. Da bi se smanjila težina, dijelovi samonose�ih karoserija izra�uju se

ponekad od plasti�nih materija.

Samonose�e karoserije izra�uju se kombinirano od lakih metala, �eli�nih limova,

plasti�nih dijelova itd., sa ciljem smanjenja težine samonose�e karoserije.

Kod vozila sa ramom (šasijom) nadgradnja zavisi od namjene vozila, odnosno vrste

tereta koji prevozi. Tako je na slijede�im slikama dato nekoliko tipi�nih vrsta

nadgradnje.

Na slici 18.4 dat je univerzalni tovarni sanduk, a na slici 18.5 dat je metalni tovarni

sanduk samoistovariva�a.


1 - platforma sanduka,

2, 8 U - vijci,

3 - pluga brave,

4 - popre�na greda,

5, 10 - bo�na stranica,

6 - metalni okov,

7 - ušica,

9 - stražnja stranica,

11 - prednja stranica,

12 - uzdužni nosa�

Sl. 18.4 Univerzalni tovarni sanduk

1 - šarnir zadnje stranice, 2 - stražnja stranica, 3 - popre�no ukru�enje platforme,

4 - platforma, 5, 16 - osovinica, 6, 14 - zub, 7, 8 - šarnir sanduka, 9 - uzdužna spona,

10 - hidrauli�ki cilidar, 11 - potpora, 12 - okvir vozila, 13 - vo�ica automatskog odbravljivanja

stražnje stranice, 15 - poluga; 17 - ru�ica, 18 - štitnik

Sl. 18.5 Metalni tovarni sanduk samoistovariva�a

Na slikama 18.6; 18.7 i 18.8 dati su primjeri nadgradnje vozila za specifi�ne namjene:

413

1 - stabilizator, 2 - pomo�ni okvir, 3 - U - vijak, 4 - vode�a plo�a, 5 - podužno u�vrš�ivanje

pomo�nog okvira, 6 - stup dizalice, 7 - grana dizalice

Sl. 18.6 Vozilo sa dizalicom za utovar iza kabine (a) i na kraju sanduka (b)

Sl. 18.7 Kamion-cisterna za prevoz cementa

1 – doboš,

2 – lijevak za pražnjenje,

3 – nosivi lijevak,

4 – okvir vozila,

5 – rezervoar za vodu

Sl. 18.8 Auto mješalica za beton


Ovdje su dati samo neki primjeri nadgradnje, ne ulaze�i u vrlo široki spektar

razli�itih nadgradnji za prevoz opasnih materija, lako kvarljive hrane, žive stoke,

specijalnih tereta itd. Sva rješenja nadgradnje, koja se danas koriste, su uglavnom

definirana odgovaraju�im standardima, sve sa ciljem bezbjedne vožnje na putevima.

415

19. OSTALI URE�AJI NA VOZILU Pored do sada pobrojanih osnovnih ure�aja i sistema, na vozilu se nalazi još dosta

ure�aja koji obezbje�uju funkcionalan rad vozila. Ovdje �e biti nabrojani samo oni

koji su najvažniji, bez ulaženja u objašnjenje detaljnijih karakteristika istih.

a) Elektrooprema motornih vozila

Pod elektroopremom motornog vozila se podrazumijevaju svi elektroure�aji,

instrumenti i elektroinstalacija motornog vozila. Kompletna elektrooprema se može

razvrstati u: izvore elektri�ne struje, potroša�e i provodnike. Kao izvori struje na

vozilu koriste se akumulator i generator istosmjerne struje ili alternator. Potroša�i

elektri�ne struje su: svjetla na vozilu, signalna svjetla, sirena, brisa�i stakala,

brzinomjer, broja� kilometara, tahograf, manometar, termometar, mjera� nivoa

goriva, grija�i, radio na vozilu itd. S obzirom na veliki broj potroša�a potrebno je

zaštititi akumulator od preoptere�enja, zbog �ega se ugra�uju osigura�i.

b) Provjetravanje, grijanje i klimatizacija

S obziromna to da su savremena vozila dobro zaptivena, onemogu�en je ulazak

prašine i vlage u vozilo. Ovo zahtijeva rješenje dobrog provjetravanja vozila.

Provjetravanje treba da je tako riješeno da nema štetnih posljedica po zdravlje

voza�a i putnika. U odre�enom godišnjem dobu koristi se zagrijavanje prostora u

vozilu. Za ove potrebe obi�no se iskorištava toplota koju motor ne može iskoristiti

druga�ije (toplota izduvnih gasova, toplota vode za hla�enje). Za hla�enje prostora

u vozilu koristi se klima ure�aj. Kao savremeno rješenje za grijanje i istovremeno

hla�enje koriste se klima ure�aji koji reguliraju temperaturu i vlažnost zraka u

prostoru vozila. Ovo rješenje je dosta skupo i rje�e se primjenjuje.

c) Ure�aji za omogu�avanje normalne vidljivosti

U ovu grupu ure�aja ubrajaju se vjetrobran, vanjska prozorska stakla na kabini i

karoseriji, ure�aji za brisanje i kvašenje vjetrobranskog stakla i sistemi ogledala na vozilu.

19. Ostali ure�aji na vozilu 416

d) Ure�aji pasivne sigurnosti

Tu se ubrajaju sigurnosni pojasevi, zra�ni jastuci, sjedišta i nasloni, apsorberi

energije sudara itd.

e) Ure�aji za osiguranje od neovlaštene upotrebe

Tu se ubrajaju, pored klju�eva za pokretanje vozila sa sigurnosnim kodom, razli�iti

ure�aji za blokade motora, to�ka upravlja�a, mjenja�a itd.

f) Specijalni ure�aji na vozilu

Od specijalnih ure�aja na vozilu mogu se pomenuti slijede�i:

- ure�aj za samoizvla�enje-vitlo,

- ure�aj za samoistovar, kip-ure�aj,

- ure�aj za vu�u prikolice,

- sistem (ure�aj) za podmazivanje vozila

- itd.

417

20. NEUSTALJENA KRETANJA MOTORNIH VOZILA I KRATAK OSVRT NA ME�UNARODNE PROPISE 20.1 Neustaljeno kretanje vozila

Materija izložena u prethodnih 19 poglavlja ovog priru�nika imala je za cilj da

upozna �itaoca sa osnovnim koncepcijama cestovnih vozila, funkcioniranjem

pojedinih sistema i sklopova i najvažnijim karakteristikama pojedinih sistema i vozla

u cjelini. Cilj priru�nika je da �italac ovlada najvažnijim pojmovima i

karakteristikama cestovnih vozila, kako bi mogao upore�ivati karakteristike

razli�itih vozila (energetske karakteristike, ekološke karakteristike, eksploatacione

karakteristike). Sve pomenute karakteristike izložene u priru�niku, su pri uslovima

tzv. stacionarnih režima rada.

Realni parametri cestovnog motornog vozila bi trebalo da se analiziraju na

nestacionarnim režimima rada, odnosno pri tzv. naustaljenim režimima vožnje.

Analiza karakteristika cestovnih vozila na neustaljenim režimima vožnje je vrlo

kompleksna i zavisi od uslova u kojima se koristi neko vozilo. Na primjer, potpuno

su razli�iti uslovi neustaljenog kretanja cestovnog vozila u gradskom prometu i u

me�ugradskom prometu. Na neustaljeni režim kretanja vozila pored utjecaja

okruženja, koncepcije vozila, vrste transmisije itd., ima zna�ajan utjecaj i voza� koji

upravlja vozilom. Ovdje je najvažnija uloga voza�a u režimu promjene stepena

prenosa u procesu ubrzanja vozila. Na osnovu saznanja koja su data u ovom

priru�niku i konkretnih uslova vožnje (neustaljenih režima) mogu se praviti analize i

grube procjene o ekonomi�nosti vozila. U nastavku se daju samo osnovni pojmovi

kod neustaljenog kretanja motornih vozila.

Svako kretanje vozila odvija se prema, tzv. ciklusnoj zakonitosti, koja se ponavlja

više puta tokom vožnje.

Ciklus se sastoji od slijede�ih faza: faza ubrzanja, faza ustaljenog kretanja, faza

slobodnog usporenja i faza ko�enja.

Pri kretanju u gradovima ciklusi se više puta ponavljaju razli�itog intenziteta. Kao

mjerodavna uzima se srednja brzina kretanja vozila na odre�enoj dionici puta. Na

potrošnju goriva najviše utje�e faza ubrzanja. Poželjno je da ubrzanje bude što kra�e.

Principijelo ekonomi�nost vozila zavisi od ve�eg broja faktora:

- uslova eksploatacije,

- konstruktivnog oblika vozila,

- koncepcije motora i procesa izgaranja,

20. Neustaljena kretanja motornih vozila i kratak osvrt na me�unarodne propise 418

- vrste transmisije,

- utjecaja inertnosti termi�kog procesa i

- utjecaja rotiraju�ih masa na ubrzanje.

Može se odrediti zakonitost utjecaja pojedinih faktora na ekonomi�nost u cilju

pove�anja iste.

Primjer ciklusnog kretanja vozila u gradu može se prikazati pomo�u dijagrama

slika 20.1, koji predstavlja brzinski režim eksploatacije ili brzinsku karakteristiku

vozila.

t s[ ]

vv

srv

1 2 3 4 5 6 7 8

Sl. 20.1 Ciklusna kretanja vozila u gradu

U ta�kama 1, 2, 3, 4 itd. su po�eci i završeci pojedinih ciklusa.

Intervali 23, 45, 67, 89 su neminovna zaustavljanja vozila (semafori, raskrsnice,

stanice itd.).

Iz ovoga proizilazi da je analiza realnog procesa vožnje vozila u neustaljenim uslovima

vrlo složen proces, �ijim pravilnim posmatranjem i analizom pojedinih rješenja se može

direktno utjecati na ekonomi�nost vozila.

Ne ulaze�i u dublje analize, ovim se željelo pokazati da su realni uslovi u kojima rade

vozila daleko složeniji od onih koji se koriste pri izu�avanju i analizi rada pojedinih

agregata vozila (motor, mjenja�, kardan …). Pri ozbiljnim analizama pojedinih sklopova

na vozilu (razvoj i konstrukcija istih) ne može se zaobi�i neustaljeno kretanje vozila,

odnosno pored stacionarnih uslova rada moraju se izu�avati i pojave pri nestacionarnim

uslovima rada vozila.

20.2. Osvrt na me�unarodne propise

Cestovna vozila, kao sredstva masovne upotrebe u najširem smislu te rije�i, pored

obezbje�enja odre�enih karakeristika (energetskih, eksploatacionih itd.) moraju

zadovoljavati i odgovaraju�e propise koji se odnose na:

- o�uvanje �ovjekove okoline,

- postizanje stepena sigurnosti putnika,

- obezbje�enje pouzdanosti vozila u eksploataciji,

- postizanje odre�ene ekoni�nosti itd.

20.2 Osvrt na me�unarodne propise 419

Imaju�i u vidu da je industrija cestovnih vozila vrlo raširena po svijetu, razli�itih nivoa

tehni�ko-tehnoloških dostignu�a i tehni�ke kulture u pojedinim regionima svjeta,

kvaliteti goriva itd., nametnuta je potreba da se standardiziraju odre�eni sistemi,

sklopovi i elementi cestovnih vozila, kako bi bili zadovoljeni minimalni uslovi za

korištenje vozila. Uslovi koje moraju zadovoljiti pojedina vozila zavise od regiona

primjene.

Standardi koji se koriste u Evropi u podru�ju cestovnih vozila nose oznaku ECE

pravilnici. Za SAD koriste se tzv. Federalni propisi (iako Kalifornija ima posebne

propise tzv. California propisi) itd. Svi propisi koji tretiraju cestovna vozila definiraju

minimalne tehni�ke uslove za pojedine sisteme, sklopove i elemente, kao i na�in

kontrole ovih uslova. Tu se može pomenuti npr. sistem ko�enja, sistem upravljanja,

svjetla, sigurnosni pojasevi, motor sui, zaštitinici od podlijetanja itd. Ne ulaze�i u bilo

kakve rasprave i karakteristike pomenutih standarda – propisa, želim istaknuti da tzv.

sociološki parametri cestovnih vozila imaju dominantnu ulogu u izboru vozila i njihovoj

prohodnosti u pojedinim zemljama (posebno razvijenim zemljama). Oni su definirani

preko ECE pravilnika i stalno se pooštravaju.

U sociološkim parametrima glavno mjesto zauzimaju tzv. elementi regulirane emisije

zaga�iva�a (CO, CxHy, NOx, PM-�estice C i dim) i emisija buke. Zadnjih nekoliko

godina emisija CO2, kao gasa stakleni�ke bašte, postaje tako�er vrlo važna zbog visokog

procenta CO2 koji se emituje u atmosferu od cestovnih vozila. Sama emisija CO2 može

se smanjiti na dva na�ina – smanjenjem potrošnje goriva i korištenjem alternativnih

goriva koja emituju manje CO2. Otuda je danas vrlo intenzivan pravac razvoja vozila sa

alternativnim gorivima.

S obzirom na to da je BiH evropska zemlja i da ima ambiciju da postane �lanica EU, u

nastavku �e se dati pregled propisa – standarda za emisiju reguliranih zaga�iva�a od

cestovnih vozila, odnosno motora sui, koji se primjenjuju od devedesetih godina

prošlog stolje�a do danas. �ak su ovi standardi dobili i komercijalne nazive Euro 1,

Euro 2 ..., koji su poznati i široj javnosti. U nastavku �e se navesti, kao primjeri za par

kategorija vozila, standardi o emisiji reguliranih zaga�iva�a i njihovo pooštravanje,

vremenom.

Tako je u tabeli 20.1 dat pregled standarda Euro 1 do Euro 6 za putni�ka vozila

kategorije M, a u tabeli 20.2 dat je pregled standarda o emisiji od dizel motora za

kamione i autobuse.

20. Neustaljena kretanja motornih vozila i kratak osvrt na me�unarodne propise 420

Tabela 20.1. Grani�ne vrijednosti emisije reguliranih zaga�iva�a za putni�ka vozila

(kategorija M*), g/km

Datum CO THC NMHC NOx HC+NOx PM Dizel motor Euro 1+ Juli 1992 2,72

(3,16)

- - - 0,97

(1,13)

0,14

(0,18)

Euro 2 Januar 1996 1,0 - - - 0,7 0,08

Euro 3 Januar 2000 0,64 - - 0,50 0,56 0,05

Euro 4 Januar 2005 0,50 - - 0,25 0,30 0,025

Euro 5 Septembar

2009

0,500 - - 0,180 0,230 0,005

Euro 6

(budu�nost)

Septembar

2014

0,500 - - 0,080 0,170 0,005

Oto motor Euro 1+ Juli 1992 2,72

(3,16)

- - - 0,97

(1,13)

-

Euro 2 Januar 1996 2,2 - - - 0,5 -

Euro 3 Januar 2000 2,3 0,20 - 0,15 - -

Euro 4 Januar 2005 1,0 0,10 - 0,08 - -

Euro 5 Septembar

2009

1,0 0,100 0,068 0,060 - 0,005**

Euro 6

(budu�nost)

Septembar

2014

1,0 0,100 0,068 0,060 - 0,005**

* - prije Euro 5, putni�ka kola mase > 2500 kg su bila klasificirana u grupi N1-I

** - važi samo za vozila sa direktnim ubrizgavanjem goriva

+ - vrijednosti u zagradi su dozvoljeni podaci u serijskoj prizvodnji

Ugljikovodonici (CxHy) nose oznake: NMHC – nemetanski ugljikovodonici, HC i

THC - ukupni ugljikovodonici.

20.2 Osvrt na me�unarodne propise 421

Tabela 20.2. Grani�ne vrijednosti emisije zaga�iva�a kod dizel motora za teretna

vozila i autobuse g/kWh (dim u m-1)

Datum Test ciklus CO HC NOx PM Dim Euro I 1992, < 85 kW 4,5 1,1 8,0 0,612

1992, > 85 kW ECE R-49 4,5 1,1 8,0 0,36

Euro II Oktobar 1996 4,0 1,1 7,0 0,25

Oktobar 1998 4,0 1,1 7,0 0,15

Euro III Oktobar 1999

EEV-s samo

ESC & ELR 1,0 0,25 2,0 0,02 0,15

Oktobar 2000 2,1 0,66 5,0 0,10

0,13*

0,8

Euro IV Oktobar 2005 ESC & ELR 1,5 0,46 3,5 0,02 0,5

Euro V Oktobar 2008 1,5 0,46 2,0 0,02 0,5

Euro VI Oktobar 2013 1,5 0,13 0,4 0,01

*- za motore sa hodnom zapreminom manjom od 0,75 dm3 po cilindru i brojem

obrtaja preko 3000 o/min

422

423

21. LITERATURA

1. Automotive Handbook, 7th edition, Robert Bosch GmbH, 2007.

2. Blundell M., Harty D.: Multibody Systems Approach to Vehicle Dynamicsa,

Elsevier Butterworth – Heinemann, 2004.

3. Braess H.H., Seiffert U. : Handbook of Automotive Engineering, SAE

International, Warrendale, Pennsylvania USA, 2005.

4. Bussien: Automobiltechnisches handbuck, A.Band, 2. Band, Technischer

Verlag Herbert Cram, Berlin, 1965.

5. �ernej A.: Motorna vozila, 1 del, Univerza Maribor, Tehniške fakulteta,

Strojništvo, Maribor, 1992.

6. �ernej. A., Dobovišek Ž.: Napajanje gorivom dizel i oto motora, IGKRO

Svjetlost Sarajevo, Sarajevo, 1980.

7. Dixon C.J.: The Shock Absorber Handbook, Second Edition, SAE

International Warrendale PA, KSA, 2007.

8. Dobovišek Ž., �ernej A.: Idealni i stvarni ciklusi motora sa unutrašnjim

sagorijevanjem, Mašinski fakultet Sarajevo, Sarajevo, 1976.

9. Dobovišek Ž., �ernej A.: Procesi sagorijevanja, Mašinski fakultet Sarajevo,

Sarajevo, 1978.

10. Dobovišek Ž., �ernej A.: Oprema motora sus, II dio, Mašinski fakultet

Sarajevo, Sarajevo, 1979.

11. Draškovi� E., Radovanovi� M., Adži� M.: Sagorijevanje, Mašinski fakultet

Beograd, Beograd, 1986.

12. Du�i� R.: Drumska prevozna sredstva, skripta, Saobra�ajni fakultet


13. Du�i� R.: Dinamika ABS, Saobra�ajni fakultet Sarajevo,

Sarajevo, 1985.

14. Filipovi� I.: Cestovna vozila, skripta, Fakultet za saobra�aj i komunikacije


15. Filipovi� I.: Motori sa unutarnjim izgaranjem-dinamika i oscilacije, Mašinski

fakutlet Sarajevo, Sarajevo, 2007.

16. Filipovi� I.: Motori i motorna vozila, skripta, Strojarski fakultet Mostar,

Mostar, 1996.

17. Filipovi� I.: Konstrukcija motora, skripta, Mašinski fakultet Sarajevo,

Sarajevo, 1988.

18. Filipovi� I.: Modeliranje procesa u motorima, skripta, Mašinski fakultet


19. Filipovi� I.: Natpunjenje motora sui, skripta, Mašinski fakultet Sarajevo,

Sarajevo, 1998.

20. Filipovi� I., Bibi� Dž., Pikula B.: Sistemi za dobavu goriva kod dizel

motora, Mašinski fakultet Sarajevo, Sarajevo, 2010.

424

21. Filipovi� I., Bibi� Dž., Pikula B.: Uputstvo o pregledu vozila namijenjenih za

me�unarodni drumski transport, Mašinski fakultet Sarajevo, Sarajevo, 1997.

22. Genta G., Morello L.: The Automotive Chassis, Vol.1: Components

Designe, Springer Science + Business Media B.V., 2009.

23. Heywood B.M.: International Combustion Engine Fundamentals, McGraw

– Hill Book Co., 1988.

24. Hnatko E.: Motorna cestovna vozila, Tehni�ka knjiga Zagreb,

Zagreb, 1977.

25. Jankovi� D., Todorovi� J.: Teorija kretanja motornih vozila, Mašinski

fakultet Beograd, Beograd, 1990.

26. Janji�ijevi� N., Jankvoi� D., Todorovi� J.: Konstrukcija motornih vozila,

Mašinski fakultet Beograd, Beograd, 1991.

27. Joksimovi�-Tjapkin S.: Procesi sagorijevanja, Tehnološko-Metalurški

fakultet Beograd, Beograd, 1981.

28. Kegl B.: Osnove motorjev z notarnjim zgorevanjem, Fakulteta za

strojništvo Maribor, Maribor, 2006.

29. Knor P.: Dinamika motornih vozila, skripta, Mašinski fakultet Sarajevo,

Sarajevo, 2004.

30. Lecher G.; Naunheimer H.: Automative Transmisions, Fundamentals,

Selection, Design and Application, Springe-Verlag Berlin Heidelberg, 1999.

31. Leyhausen J.H.: Die Meisterprufung in Kfz-Handwerk, Teil 2, Vogel-

Verlag, Wurzburg, 1982.

32. Limpert R.: Brake Design an Safety, Second Edition, SAE International,

USA, 1999.

33. Milašinovi� A., Kneževi� D.: Tehnologija tehni�kog pregleda vozila,

Saobra�ajni fakultet Doboj, Doboj, 2010.

34. Milidrag S.: Konstrukcija motornih vozila I, II, III i IV dio, Mašinski

fakultet Sarajevo, Sarajevo, 1983.

35. Reimpell J., Stoll H., Betzler J.: The Automotive chassis: Engineering

Principles, sec.edition, Reed Elsevier and Proffessional Publishing

Ltd., 2001.

36. Simi� D.: Motorna vozila, Nau�na knjiga Beograd, Beograd, 1988.

37. Stoji�i� T.: Motori sus (ciklusi-teorija-razvoj), Mašinski fakultet Srajevo,

Sarajevo, 2001.

38. Todorovi� J.: Ko�enje motornih vozila, Zavod za udžbenike i nastavna

sredstva, Beograd, 1988.

39. Todorovi� J.: Ispitivanje motornih vozila, Mašinski fakultet Beograd,

Beograd, 1979.

40. Tomi� V.M.: Oprema motora, Mašinski fakultet Beograd, Beograd, 2005.

41. Zubakin A.: Teorija i prora�un motornih vozila, I dio, Mašinski fakultet


42. Živanovi� Z., Jani�ijevi� N.: Automatske transmisije motornih vozila,

Ecolibri & Autori, Beograd, 2000.

425

43. Živkovi� M.: Motori sa unutrašnjim sagorijevanjem, I dio, IV izdanje,

Mašinski fakultet Beograd, Beograd, 1988.

44. Prospektni materijali, standardi, ...

426

427

SPISAK NAJ�EŠ�E KORIŠTENIH OZNAKA Oznaka Mjerna

jedinica

Zna�enje

a m/s Brzina zvuka

B m Širina traga to�kova vozila

ci N/m Krutost i-tog elasti�nog elementa

cm m/s Srednja brzina klipa

Cob N/m Krutost opruge brizga�a

dv m Pre�nik klipa rasteretnog ventila

D, Dk m Pre�nik klipa

e m Ekscentricitet

eM - Elasti�nost momenta motora

en - Brzinski koeficijent elasti�nosti

Fc N Centrifugalan sila na vozilu

Fk N Sila ko�enja

Fo N Sila predsabijanja opruge brizga�a

Fp N Poreme�ajna sila na vozilu

Fv N Sila na to�ku upravlja�a

F� N Sila na to�ku vozila

g m/s2 Ubrzanje zemljine teže

ge g/kWh Efektivna specifi�na potrošnja goriva

G N Težina vozila

Gh kg/h �asovna potrošnja goriva

hi m Hod igle brizga�a

hk m Hod klipa

hmin m Minimalna debljina ulja na brijegu bregastog vratila

hRV m Hod rasteretnog ventila

vh ,

'

vh ,

"

vh m Put, relativna brzina i relativno ubrzanje ventila

ih - Prenosni odnos hidro prenosnika

ihn - Prenosni odnos u mjenja�u za hod nazad

mm

i - Prenosni odnos u posljednjem (najve�em) stepenu

prenosa mjenja�a

mn

i - Prenosni odnos u n-tom stepenu prenosa mjenja�a

io - Prenosni odnos u glavnom prenosniku

428

iT - Prenosni odnos u transmisiji

iI, iII ... - Prenosni odnos u I, II ... stepenu prenosa mjenja�a

jk m/s2 Usporenje vozila u procesu ko�enja

Jm kgm2 Moment inercije rotiraju�ih masa motora i zamajca

k - Koeficijent transformacije obrtnog momenta

ki Ns/m Koeficijent prigušenja i-tog elasti�nog elementa

lk1, lk2 m Dužin krakova klackalice

lo kg/kg Stehiometrijski odnos zraka

Lc m Dužina cijevi visokog pritiska

gm� kg/s Protok goriva

mi kg Masa i-tog elementa

mm - Ukupan broj stepeni prenosa u mjenja�u

zm� kg/s Protok zraka

Me Nm Srednji efektivni obrtni moment motora

MK Nm Moment ko�enja na to�ku

Mp Nm Obrtni moment na kolu pumpe

Ms Nm Moment na spojci

MSA Nm Obrtni moment na sprovodnom aparatu

Mt Nm Obrtni moment na kolu turbine

M� Nm Moment prijanjanja to�ka

n o/min Broj obrtaja motora

nk o/min Broj obrtaja izlaznog vratila kardana

nmax o/min Maksimalni broj obrtaja motora

nMe max o/min Broj obrtaja pri maksimalnom momentu Me

nnom o/min Broj obrtaja motora pri nominalnoj snazi

np o/min Broj obrtaja kola pumpe

nt o/min Broj obrtaja kola turbine

nT o/min Broj obrtaja to�ka

nTmin o/min Minimalni stabilni broj obrtaja pogonskih to�kova

nI, nII, ... o/min Broj obrtaja izlaznog vratila mjenja�a u I, II ...

stepenu prenosa

p N/m2 Pritisak u cilindru motora, pritisak

pd N/m2 Pritisak u presjeku difuzora karburatora d

pe N/m2 Srednji efektivni pritisak

po N/m2 Pritisak okoline, stati�ki (zaostali) pritisak izme�u

dva ubrizgavanja

pob N/m2 Pritisak otvaranja brizga�a

pzb N/m2 Pritisak zatvaranja brizga�a

pII N/m2 Pritisak ispred brizga�a

429

Pe W Efektivna snaga motora

Penom W Efektivna nominalna snaga motora

q - Koeficijent raspodjele prenosnih odnosa kod

mjenja�a

qc m3/cikl. cil. Ciklusna dobava goriva

qg - Koeficijent geometrijske raspodjele prenosnih

odnosa kod mjenja�a

rd m Dinami�ki polupre�nik to�ka

ro m Polupre�nik osnovnog kruga bregastog vratila

R J/kgK Gasna konstanta

Ro m Radijus okretanja vozila

skl m Hod klipa

sp - Koeficijent proklizavanja, koeficijent klizanja

sv, '

vs ,

"

vs m Put, relativna brzina i relativno ubrzanje podiza�a

ventila

t s Vrijeme, vrijeme jednog ciklusa

To K Temperatura okoline

Tr K Temperatura izduvnih gasova ispred turbine

Tt iz K Temperatura rashladne te�nosti na izlazu iz motora

Tt ul K Temperatura rashladne te�nosti na ulazu u motor

v m3/kg Specifi�na zapremina

vsr m/s Srednja brzina kretanja vozila

vv m/s Brzina vozila

v� m/s Obodna brzina to�ka

V m3 Zapremina

Vc m3 Kompresiona zapremina

Vh m3 Hodna zapremina u cilindru

Vh uk m3 Ukupna hodna zapremina motora

Vmax m3 Maksimalna zapremina u motoru

Vmin m3 Minimalna zapremina u motoru

VR m3 Rasteretna zapremina

XT N Horizontalna reakcija tla

YT N Popre�na reakcija tla

ZT N Vertikalna reakcija tla

�� °KV Ugao obrtanja koljenastog vratila

�pv� °KV Ugao prekrivanja ventila

430

�uv� ° Ugao zakretanja vozila

�

�� - Koeficijent zaostalih gasova

�m� ° Ugao nagiba motora

�

1k� m Debljina zida košuljice

1s� m Stepen proklizavanja spojnice

�

�b� m Bo�ni pomak to�ka

�pd� N/m2 Pad pritiska na difuzoru

�� - Stepen kompresije

�

�� ° Ugao

�p� - Koeficijent prijanjanja

�

�=� ° Ugao nagiba to�ka

�z� - Ekvivalentni odnos zraka (koeficijent viška zraka)

�

�HDTOM- Stepen korisnosti hidrodinami�ke transmisije

�e- Efektivni stepen korisnosti

�k- Stepen korisnog dejstva kardanskog vratila

�m- Mehani�ki stepen koristnosti

�o- Stepen korisnog dejstva glavnog prenosa

�s- Stepen ispiranja

�v- Zapreminski stepen punjenja

!� - Koeficijent trenja

0� - Stepen sigurnosti spojnice

� s-1 Ugaona brzina radilice

�� s-2 Ugaono ubrzanje

�p s-1 Ugaona brzina kola pumpe

�t s-1 Ugaona brzina kola turbine

�� - Koeficijent prozirnosti

�b� m Radijus zakrivljenja brijega

�

2� - Koeficijent otpora puta

431

Skra�enice: Oznaka Zna�enje

MK Leptir u izduvnoj grani

SMT Spoljna mrtva ta�ka

UMT Unutarnja mrtva ta�ka

432

433

ISPITNA PITANJA ZA VODITELJE NA STANICAMA TEHNIČKIH PREGLEDA

POZNAVANJE CESTOVNIH VOZILA

1. Prema ECE propisima, motorna vozila namijenjena za prevoz putnika čija masa ne prelazi 3.500 kg spadaju u:

a) kategoriju L5 b) kategoriju M1 c) kategorija N1

2. Prema ECE proipisima , motorna vozila namjenjena za prevoz tereta čija je

najveća masa opterećenog vozila iznad 3.500 kg, ali ne iznad 12.000 kg, spadaju u:

a) kategoriju M1 b) kategoriju N1 c) kategoriju N2

3. Prema ECE propisima, prikolice čija je najveća masa opterećene prikolice

iznad 10.000 kg spadaju u : a) kategoriju O2 b) kategoriju O3 c) kategoriju O4

4. U koju kategoriju, prema ECE propisima, spadaju motorna vozila

namjenjena za javni prijevoz putnika? a) kategoriju M b) kategoriju N c) kategoriju O d) kategoriju T

5. U koju kategoriju, prema ECE propisima, spadaju motocikli?

a) kategoriju A b) kategoriju L c) kategoriju M d) kategoriju N

6. U koju kategoriju, prema ECE propisima, spadaju poluprikolice?

a) kategoriju L b) kategoriju M c) kategoriju O d) kategoriju T

434

7. U koju kategoriju, prema ECE propisima, spadaju teretna motorna vozila? a) kategoriju K b) kategoriju L c) kategoriju M d) kategoriju N

8. Koja vozila za prijevoz putnika se mogu svrstati u Klasu I, II ili III i Klasu

A ili B? a) M b) M1 c) M2 d) M3

9. Koje kategorije mogu biti vozila specijalne namjene?

a) L b) M c) N d) O

10. U koliko potkategorija, prema ECE propisima, su podijeljeni motocikli?

a) 3 b) 5 c) 7 d) 9.

11. Prema kojoj svojoj karakteristici su razvrstana teretna motorna vozila u

potkategorije N1 do N3? a) prema najvećoj dopuštenoj masi b) prema najvećoj nosivost c) prema ukupnoj masi

12. Koji dijelovi motora spadaju u nepokretne dijelove?

a) cilindar b) klipnjača c) karter d) radilica e) glava motora

13. Koji dijelovi motora spadaju u pokretne dijelove?

a) blok motora b) klipnjača c) klipni prstenovi d) radilica e) glava motora

435

14. Koje izvedbe motora SUS možemo najčešće sresti kod savremenih vozila? a) ležeći b) lebdeći c) stojeći d) viseći

15. Koji motor SUS ima veći stepen iskorištenja hemijske energije goriva?

a) otto (benzinski) motor b) diesel motor c) oba motora podjednako

16. Zbir kojih zapremina čini ukupnu zapreminu cilindra?

a) hodna zapremina b) kompresiona zapremina c) korisna zapremina d) radna zapremina

17. Šta čini kompresionu zapreminu cilindra?

a) zapremina od donje mrtve tačke do glave cilindra b) zapremina između donje i gornje mrtve tačke c) zapremina između klipa u gornjoj mrtvoj tački i glave motora

18. Šta čini hodnu zapreminu cilindra?

a) zapremina od donje mrtve tačke do glave cilindra b) zapremina između položaja klipa kada se nalazi u donjoj i gornjoj

mrtvoj tački c) zapremina između klipa u gornjoj mrtvoj tački i glave motora

19. Koji medij se sabija u taktu sabijanja kod starijih Diesel motora?

a) vazduh (zrak) b) diesel gorivo (EN 590 ili drugo) c) smjesa diesel goriva i vazduha u odgovarajućem omjeru

20. Kako se nazivaju motori koji mogu stabilno raditi koristeći različita goriva?

a) common rail motori b) kombinovani motori c) hibridni motori

21. Šta predstavlja stepen kompresije motora?

a) odnos ukupne i kompresione zapremine cilindra b) odnos hodne i kompresione zapremine cilindra c) odnos hodne i ukupne zapremine cilindra

436

22. Šta se dešava povećanjem stepena kompresije kod Otto motora? a) bolje iskorištavanje goriva b) povećava se efikasnost motora c) produžava se vijek trajanja motora d) smanjuje se temperatura gasne smjese

23. Klipovi motora sa unutarnjim izgaranjem rade se od:

a) legura aluminija b) nodularni sivi liv c) olovna bronza

24. Kako se kreće klip u cilindru motora SUS tokom takta usisavanja?

a) od GMT ka DMT b) od DMT ka GMT c) rotira oko ležaja radilice

25. Kako se kreće klip u cilindru motora SUS tokom takta izduvavanja?

a) od GMT ka DMT b) od DMT ka GMT c) rotira oko ležaja radilice

26. Kako se rješava problem toplotnog širenja klipa kod savremenih motora?

a) ulivenim čeličnim trakama b) keramičkim čelom klipa c) honovanjem d) uzdužnim ili poprečnim prorezima e) tokarenjem

27. Koji elementi su sastavni dijelovi klipne grupe SUS motora?

a) klip b) klipnjača c) osovinica d) radilica e) klipni prstenovi

28. Koji sklop motora SUS pretvara pravolinijsko kretanje klipa u kružno

kretanje? a) klip b) klipnjača c) klipni prstenovi d) koljenasto vratilo e) bregasta osovina

437

29. Klipnjača se izrađuje od: a) legura aluminija b) visoko legiranih čelika za poboljšanje

30. Koju vrstu kretanja ima klipnjača tokom rada motora?

a) kružnu b) pravolinijsku c) ravansko d) sinusoidalnu

31. Cilindarske košuljice u kombinaciji sa blokom motora rade se kao:

a) monoblok b) mokre cilindarske košuljice c) vanjske cilindarske košuljice d) suhe cilindarske košuljice

32. Konstrukcija cilindarske glave zavisi od:

a) rasporeda ventila, brizgača i svjećica b) oblika prostora izgaranja c) zapremine kartera d) oblika i rasporeda usisnih i izduvnih kanala e) dužine klipnjače

33. Koji elemenat motora je najopterećeniji u mehaničkom smislu?

a) čelo klipa b) klipnjača c) koljenasto vratilo d) ventili

34. Nacrtajte dijagram vanjskih brzinskih karaktersitika Pe i Me jednog

savremenog dizel motora.

438

35. Koja su alternativna goriva za cestovna vozila? a) metanol b) kerozin c) prirodni plin/gas d) vodonik e) benzin f) bio-gorivo

36. Koji motor sa unutrašnjim sagorijevanjem u toku svog radnog ciklusa

koristi bogatiju radnu smjesu? a) diesel motor b) benzinski motor

37. Kakvi se u konstrukcionom smislu izvode zaptivači između kartera i bloka

motora kod savremenih vozila? a) pločasti b) lamelirani c) prstenasti d) kombinovani

38. Koji su koncepti dovođenja goriva kod Otto (benzinski) motor?

a) spoljašnje stvaranje smješe b) stvaranje smješe u karteru c) stvaranje smješe u izduvnoj grani d) unutrašnje stvaranje smješe

39. Sistemi za ubrizgavanje goriva kod benzinskih motora se dijele na:

a) sistemi sa centralnim ubrizgavanjem b) sistemi sa karburatorom c) sistemi sa ubrizgavanjem ispred usisnih ventila d) sistemi sa ubrizgavanjem ispred izduvnih ventila e) sistemi sa ubrizgavanje direktno u cilindar motora

40. Kako se prema vrsti regulacionih organa dijele karburatori?

a) karburatori sa cjevčicama b) karburatori sa leptirom c) karburatori sa zasunom d) kombinovani

41. Obzirom na pravac kretanja zraka kroz difuzor i komoru smješe,

karburatori se dijele na: a) zrak se na prolazu kroz karburator diže b) zrak na prolazu kroz karburator miruje c) zrak na prolazu kroz karburator pada d) zrak struju na prolazu kroz karburator horizontalno.

439

42. Na elementarnom karburatoru nalaze se: a) uređaj za osiromašenje smješe na malim i srednjim opterećenjima b) uređaj za usporenje c) uređaj za ubrzanje d) uređaj za prazan hod e) uređaj za obogaćenje smješe f) uređaj za startovanje na niskim temperaturama g) uređaj za startovanje na visokim temperaturama.

43. Prednosti ubrizgavanja benzina u odnosu dovođenje putem karburatora su:

a) ravnomjernija raspodjela smješe gorivo-zrak po cilindrima b) povećanje koeficijenta punjenja c) smanjenje stepena korisnog dejstva d) smanjenje brzine motora e) prihvatanje naglog ubrzanja motora.

44. Sa stanovišta načina regulisanja sistemi ubrizgavanja benzina mogu biti:

a) sistemi sa mehaničkom regulacijom b) sistemi sa pneumatskom regulacijom c) sistemi sa hidro-pneumatskom regulacijom d) sistemi sa elektronskom regulacijom.

45. Na sistemu ubrizgavanja benzina nalaze se senzori:

a) senzori opterećenja motora b) senzori hoda ventila c) senzori broja okretaja motora i položaja koljenastog vratila d) senzori temperature e) senzor sastava izduvnih gasova.

46. Osnovni razlozi raspršivanja dizel goriva su:

a) uvećanje kontaktne površine goriva zbog boljeg isparavanja i sagorijevanja

b) homogenizacija mješavine gorivo-zrak u komori sagorijevanja c) bolje hlađenje prostora oko komore sagorijevanja d) namjerna ili organizovana nehomogena raspodjela goriva zbog

kontrolisanog zapalenja i sagorijevanja e) povećanje stepena punjenja motora.

47. Prema obliku komore za sagorijevanje dizel motori se dijele na:

a) dizel motore sa jedinstvenim prostorom sagorijevanja b) dizel motore sa tri komore c) dizel motore sa pretkomorom d) dizel motore sa vihornom komorom e) dizel motore sa komorom povratnog dejstva.

440

48. Pumpe visokog pritiska kod sistema za dobavu dizel goriva mogu biti: a) linijske (redne) b) vertikalne c) rotacione aksijalne distribucione d) rotacione radijalne distribucione pumpe e) napojne pumpe

49. Rasteretni ventili na pumpama viskog pritiska mogu biti:

a) sa konstantnom rasteretnom zapreminom b) sa konstantnim zaostalim pritiskom između dva ubrizgavanja c) sa promjenjivom rasteretnom zapreminom d) sa konstantnom rasteretnom zapreminom i dodatnom

prigušnicom.

50. Pumpe visokog pritiska, prema načinu regulacije potisnute količine goriva, djele se na:

a) pumpe sa mehaničkom regulacijom b) pumpe sa pneumatskom regulacijom c) pumpe sa elektronskom regulacijom.

51. Osnovni elementi brizgača za ubrizgavanje dizel goriva su:

a) cijev visokog pritiska b) rasprskivač sa iglom brizgača c) opruga igle brizgača d) štap prečistač e) prelivni ventil.

52. Prema obliku karakteristike ubrizgavanja, ubrizgavanje može biti:

a) polustepeno b) jednostepeno c) dvostepeno d) višestepeno.

53. Brizgači sa piezoelektričnim aktuatorom služe za:

a) nekontrolisano otvaranje brizgača b) kontrolisano otvaranje brizgača c) obezbjeđenja višestepenog ubrizgavanja d) postizanje viših pritisaka sagorijevanja.

54. Konvencionalni brizgači (brizgači sa automatskim otvaranjem brizgača)

imaju: a) isti pritisak otvaranja i zatvaranja brizgača b) veći pritisak zatvaranja od pritiska otvaranja brizgača c) veći pritisak otvaranja od pritiska zatvaranja brizgača

441

55. Ostala oprema u instalaciji za dobavu dizel goriva je: a) zamajac motora b) niskotlačna pumpa c) regulator broja okretaja d) varijator ugla predubrizgavanja e) prečistač ulja f) prečistač goriva.

56. Najvažnije izlazne karakteristike sistema za ubrizgavanje dizel goriva su:

a) ciklusna dobava goriva b) gustina goriva c) karakteristike mlaza goriva d) brzinska karakteristika ciklusne dobave goriva e) brzinska karakteristika snage motora.

57. Na konvencionalnim sistemima za dobavu goriva koriste se regulatori:

a) jednorežimski b) dvorežimski c) trorežimski d) sverežimski

58. Kakav je to sistem ubrizgavanja goriva Common rail?

a) sistem usporenog djelovanja b) sistem direktnog ubrizgavanja goriva c) sistem postupnog ubrizgavanja goriva

59. Kod koje vrste motora se upotrebljava Common rail sistem?

a) kod hibridnih motora b) kod diesel motora c) u oba navedena slučaja

60. Koji vodovi gasa su vodovi niskog pritiska (u vozilima koja kao pogonsko

gorivo koriste tečni naftni gas LPG)? a) vodovi od regulatora pritiska do motora b) vodovi za punjenje rezervoara c) vodovi od rezervoara do isparivača d) vodovi od isparivača do regulatora pritiska

61. Koji vodovi gasa su vodovi visokog pritiska (u vozilima koja kao pogonsko

gorivo koriste tečni naftni gas LPG)? a) vodovi za punjenje rezervoara b) vodovi od rezervoara do isparivača c) vodovi od regulatora pritiska do motora d) vodovi od isparivača do regulatora pritiska

442

62. Koji materijali se mogu koristiti za izradu vodova gasa visokog pritiska (u vozilima koja kao pogonsko gorivo koriste tečni naftni gas LPG)?

a) bakar b) čelik c) aluminijum d) karbon

63. Čime smije biti izvedeno spajanje dijelova vodova visokog pritiska

izrađenih od bakra (u vozilima koja kao pogonsko gorivo koriste tečni naftni gas LPG)?

a) atestiranim gumenim crijevima b) spojnicama izrađenim od bakra ili njegovih legura c) varenjem d) lemljenjem e) spojnicama izrađenim od aluminijuma ili njegovih legura f) spojnicama izrađenim od čelika ili njegovih legura

64. Čime smije biti izvedeno spajanje dijelova vodova niskog pritiska (u

vozilima koja kao pogonsko gorivo koriste tečni naftni gas LPG)? a) obujmicama b) gumenim crijevima atestiranim na određeni pritisak c) navojem d) lemljenjem

65. U kojim motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem se kao pogonsko gorivo

može koristiti tečni naftni gas LPG? a) isključivo u benzinskim motorima b) isključivo u diesel motorima c) može i u benzinskim i u diesel motorima

66. Koja je osnovna uloga razvodnog sistema SUS motora?

a) razdvajanje usisnog i izduvnog ciklusa dvotaktnog motora b) pravovremeno zapaljenje radne smjese – korisni radni takt c) izmjena radne tvari u cilindru d) smanjenje inercijalnih sila ventila, podizača i klackalica

67. Koji su mehanizmi za zakretanje bregaste osovine razvodnog sistema?

a) ručni b) mehanički c) pneumatski d) hidraulični

443

68. Čime se vrši prenos rotacionog kretanja sa radilice do bregaste osovine kod savremenih vozila?

a) zupčastim remenom b) lancem c) klinastim remenom d) zupčanicima

69. Kod kojih savremenih motora su usisni i izduvni ventili istovremeno

otvoreni? a) kod dvotaktnih sus motora; b) kod standardnih četverotaktnih motora; c) kod hibridnih motora; d) kod motora trkaćih vozila; e) takvo konstrukciono rješenje je besmisleno.

70. U kom taktu kod četverotaktnog motora su usisni i izduvni ventili

zatvoreni? a) u taktu usisavanja b) u taktu sabijanja c) u taktu širenja (ekspanzije) d) u taktu izduvavanja

71. Ugao prekrivanja usisnog i izduvnog ventila ima zadaću da:

a) vrši bolje ispiranje gasova sagorijevanja iz cilindra b) poveća stepen punjenja motora c) smanji emisiju zagađivača iz motora.

72. Koliku temperaturu dostižu ventili tokom rada motora?

a) 800 °C b) 900 °C c) 1000 °C

73. Bezudarni brijeg na razvodnom mehanizmo, predstavlja brijeg koji

obezbijeđuje: a) udare prilikom rada razvodnog mehanizma b) ubrzanje podizača brijega jednako nuli u trenutku dodira klackalice

i ventila c) komtinualni tok promjene diagrama ubrzanja podizača brijega.

74. Ekscentrično postavljeni podizač na brijegu razvodnog mehanizma

omogućava: a) veće ubrzanje ventila b) bolje podmazivanje brijega c) rotiranje podizača oko svoje ose u cilju ravnomjernijeg habanja.

444

75. Kakvu mogućnost imaju savremeni razvodni mehanizmi? a) podešavanje uglova otvaranja i zatvaranja ventila b) podešavanje hoda ventila c) isključenja pojedinačnih ventila iz rada d) podešavanje brzine kretanja ventila

76. U kojim elementima izduvnog sistema se obavlja hemijska obrada gasova?

a) u izduvnim granama b) u filteru c) u kondenzatoru d) u katalizatoru e) u izduvnom loncu

77. Koji su glavni elementi izduvnog sistema kod motora SUS?

a) fleksibilne i krute cijevi b) izduvni ventil c) katalizator d) prigušivač buke e) kondenzator

78. Koji motor je veći emiter ugljen monoksida (CO)?

a) otto (benzinski) motor b) diesel motor c) oba motora podjednako

79. Sa kolikom vrijednošću faktora zraka katalizator ima najveću mogućnost

transformacije štetnih gasova, pa time i najbolji ekološki efekat? a) sa faktorom zraka 0,7 < λ <1 b) sa faktorom zraka λ=1 c) sa faktorom zraka 1 < λ <∞

80. Preko kojeg ventila se obavlja recirkulacija ispušnih plinova i njihovo

miješanje sa svježim zrakom u usisnoj grani? a) EGR ventila b) ARSK ventila c) VTG ventila

81. Glavni zagađivači od motornih vozila su:

a) CO, H2O, NOx b) HC, C, O2, N2 c) CO, HC, NOx, C (ugljik u vidu čađi), Pb d) Pb, P, NOx, CO2.

445

82. U zavisnosti od materijala i oblika nosača katalitičkog sloja razlikuju se: a) katalizatori sa rastresitim jezgrom b) katalizatori sa tečnim jezgrom c) katalizatori monolitni keramički d) katalizatori sa metalnom folijom kao nosačem katalitičkog sloja.

83. Prema vrsti motora katalizatori se dijele na:

a) katalizatori za dizel motore b) katalizatori za četvorotaktne motore c) katalizatori za oto motore d) katalizatori za nadpunjene motore.

84. Katalizatori kod dizel motora odstranjuju:

a) CO i O2 b) NOx i čvrste čestice c) CO i CxHY.

85. Koji sadržaj izduvnih gasova mjeri lambda sonda kako bi se na osnovu

dobijenih informacija regulisala količina goriva na usisnom dijelu motora? a) CO b) CO2 c) O2 d) NOX

86. Koje se vrste lambda sondi ugrađuju u savremena vozila, s obzirom na tip

signala koji daju? a) jednostepene b) dvostepene c) pojasne d) širokopojasne

87. Različite usisne konstrukcije sa promjenjivim dimenzijama (dužina cijevi

i/ili prečnika) omogućavaju: a) povećanje stepena punjenja motora b) poboljšanje karakteristike stepena punjenja u određenom djelu

radnog područja c) smanjenje emisije zagađivača d) povećanje maksimalne snage motora.

88. Koji je cilj nadpunjenja kod savremenih motora?

a) Povećanje snage i broja obrtaja motora; b) Povećanje broja obrtaja motora; c) Povećanje snage motora.

446

89. Uobičajeni vidovi nadpunjenja motora sa turbokompresorom su: a) sistemi nadpunjenja sa konstantnim pritiskom b) sistemi nadpunjenja sa konstantnom temperaturom c) sistemi impulsnog nadpunjenja.

90. Uobičajene kombinacije turbine i kompresora kod motora sus su:

a) aksijalni kompresor i aksijalna turbina b) radijalni kompresor i aksijalna turbina c) radijalni kompresor i radijalna turbina.

91. Međuhladnjak zraka je potreban kada se dostigne temperatura zraka iza

kompresora: a) 300 K b) 383 K c) 400 K.

92. Varijabilna geometrija na turbini turbokompresora omogućava:

a) poboljšanje dinamičkih karakteristika motora b) povećanje ekonomičnosti motora c) smanjenje potrošnje ulja za podmazivanje d) smanjenje emisije zagađivača.

93. Na koji način se poboljšava loša karakteristika turbine pri malom broju

obrtaja radilice kod savremenih SUS motora? a) uradnjom mehaničkog kompresora b) promjenjljivom geometrijom lopatica c) ugradnjom pumpe visokog pritiska d) povećavanjem dimenzija turbine

94. Na koji način se može startovati motor SUS?

a) ručno startovanje b) elektromagnetno startovanje c) električno startovanje d) upuhivanjem sabijenog zraka e) elektronsko startovanje

95. Prema vrsti mehanizma za kvačenje elekrtopokretači mogu biti:

a) elektropokretač sa inercionim mehanizmom za kvačenje b) elektropokretač sa neposrednim ili elektromagnetnim

pomjeranjem mehanizma za kvačenje c) elektropokretač sa pužnim ukopčavanjem mehanizma za kvačenje d) elektropokretač sa hidrauličkim pomjeranjem mehanizma za

kvačenje.

447

96. Koji su osnovni dijelovi generatora električne struje na vozilu? a) stator b) rotor c) klizni prstenovi za odvođenje električne struje d) regler e) ispravljačke diode

97. Baterijski sistemi paljenja mogu biti:

a) ručni b) induktivni c) kapacitivni d) pneumatski.

98. Osnovni elementi sistema baterijskog induktivnog paljenja su:

a) baterija (akumulator) b) alternator c) autotransformator d) sinhroni prekidač e) kondenzator f) razvodnik paljenja sa regulatorom ugla pretpaljenja g) varijator ugla predubrizgavanja h) svjećica.

99. Instalacije za podmazivanje motora djele se na:

a) instalacije gdje se ulje za podmazivanje dovodi prskanjem b) instalacija sa prinudnom cirkulacijom ulja c) instalacija sa prirodnom cirkulacijom ulja d) dodavanjem ulja u gorivo kod dvotaktnih motora.

100. Koji su glavni elementi sistema za podmazivanje motora?

a) pumpa za ulje; b) karter; c) regulator pritiska; d) hladnjak ulja; e) filter ulja; f) termostat.

101. Koji sistemi za hlađenje se koriste kod savremenih SUS motora?

a) protočni b) cirkulacioni otvoreni c) cirkulacioni zatvoreni d) prirodni e) prinudni f) kombinovani

448

102. Koji su osnovni elementi sistema za hlađenje motora? a) hladnjak b) pumpa za tečnost c) nepovratni ventil d) ventilator e) termostat f) dijafragma

103. Termostat u sistemu hlađenja služi za:

a) kontrolu temperature tečnosti za hlađenje b) preusmjeravanje toka tečnosti za hlađenje zbog bržeg zagrijavanja

motora c) kontrolu pritiska tečnosti za hlađenje.

104. Nedostatci sistema za hlađenje tečnošću su:

a) kompliciran sistem hlađenja b) veći stepen punjenja motora zrakom c) opasnost od curenja i zamrzavanja d) pojava korozije i kavitacije e) smanjeno habanje ležajeva na radilici.

105. Koje standarizirane oblike zamajca za jednolamelaste i dvolamelaste

spojnice susrećemo na savremenim vozilima? a) ravne b) lončaste c) lamelirane d) kombinovane

106. Kakve spojnice se uglavnom koriste u transmisijama savremenih vozila?

a) frikcione b) hidrodinamičke c) pneumatske d) električne e) elektromagnetne

107. Osnovni elementi sistema transmisije su:

a) spojnica (kvačilo) b) mjenjač c) gibnjevi d) prenosni mehanizam upravljača e) kardansko vratilo f) vodeći most sa diferencijalom i poluosovinama.

449

108. Kakvi mogu biti zupčasti mehanički mjenjači prema načinu uključivanja? a) automatski b) polusinhronizovani c) sinhronizovani d) asinhronizovani

109. Zupčasti mehanički mjenjači imaju uređaj za uključenje zupčastih parova,

koji se zove: a) sinhron-sinhrona spojka b) frikciona spojka c) torziona opruga.

110. Hidraulički mjenjači mogu biti:

a) hidrostatički b) sa pokretnim osama vratila c) hidrodinamički.

111. Koji su sastavni dijelovi hidrodinamičkog pretvarača?

a) pumpno kolo b) turbinsko kolo c) lamela d) reaktorsko kolo

112. Kontinualni prenosnici (mjenjači) mogu biti:

a) mehanički b) pneumatski c) hidraulički d) električni.

113. Hidro pumpe koje se koriste kod hidrostatičkih pretvarača su:

a) klipne b) zupčaste c) zavojne d) krilne e) ručne.

114. Frikcioni kontinualni prenosnici (CVT) mogu biti:

a) sa ravnim površinama b) sa konusnim površinama c) sa toroidnim površinama.

115. Prema načinu prenošenja ugaone brzine kardanski prenosnici se dijele na:

a) mehaničke kardane b) asinhrone kardane c) sinhrone kardane.

450

116. Na kojim pogonskim osovinama se obavezno upotrebljavaju sinhroni (homokinetički) prenosnici snage?

a) na upravljačkoj osovini b) na zadnjoj osovini c) na prednjoj osovini

117. Funkcije zglobnih prenosnika su:

a) prenos snage isključivo između motora i spojnice b) prenos snage između dva agregata motornog vozila c) kompenzacija ugaonih razlika između dva agregata koje povezuje d) kompenzacija uzdužnih rastojanja između dva agregata koje

povezuje e) kompenzacija vertikalnog pomjeranja vozila kao posljedica

promjene opterećenja.

118. Glavni prenos može biti: a) zupčasti b) pužni c) sa jednostrukom redukcijom d) sa polovičnom redukcijom e) sa duplom redukcijom.

119. Osnovni zadatak diferencijala je:

a) prenos obrtnog momenta na lijevi i desni točak pri različitim brojevima okretaja

b) povećanje obrtnog momenta c) smanjenje brzine vozila.

120. Sa konstruktivnog stanovišta diferencijali se izvode sa:

a) koničnim zupčanicima b) cilindričnim planetarnim zupčanicima c) remenicama i remen kaiševima d) pužnim planetarnim prenosnicima.

121. Sa stanovišta stepena blokade diferencijali se dijele na:

a) diferencijale sa 100% blokadom b) diferencijali sa ograničenom blokadom c) diferencijali sa polublokadom d) diferencijali sa aktivno kontrolisanom blokadom.

122. Kako se prema principu samoblokiranja dijele diferencijali sa automatskim

blokiranjem? a) samoblokirajući diferencijali zavisni od razlike ubrzanja b) samoblokirajući diferencijali zavisni od razlike brzina c) samoblokirajući diferencijali zavisni od razlike obrtnog momenta

451

123. Koji su glavni podsklopovi pogonskog mosta?

a) nosač pogonskog mosta b) glavni prijenosnik i diferencijal c) točak d) poluosovine e) vratilo

124. Šta je to klirens vozila?

a) hladnjak vozila koje se hladi rashladnom tečnošću b) rastojanje od poda vozila do podloge c) najkraće rastojanje između površine zemlje i najniže fiksne tačke na

vozilu

125. Razvodnici pogona imaju zadatak da: a) izvrše raspodjelu obrtnog momenta na pogonske mostove b) smanje gubitke trenja u transmisiji c) povećaju ugaonu brzinu prema pogonskim mostovima.

126. Kako se dijele razvodnici pogona prema načinu rada?

a) razvodnici za stalno razvođenje obrtnog momenta b) integrisane c) jednostepene d) dvostepene e) razvodnici za povremeno razvođenje obrtnog momenta

127. Pogonska poluvratila (poluosovine) mogu biti:

a) polurasterećena od savijanja b) tričetvrtine rasterećena od savijanja c) rasterećena od uvijanja d) rasterećena od savijanja.

128. Pneumatici po svojoj arhitekturi mogu biti:

a) dijagonalni b) kružni c) radijalni.

129. Koji su glavni podsklopovi sistema upravljanja?

a) Mehanizam za upravljanje b) Prijenosni mehanizam c) Mehanizam za elastično oslanjanje d) Upravljački točkovi

452

130. Elementi i podsistemi u sistemu oslanjanja su: a) elastični elementi b) prenosni elementi c) elementi za vođenje d) elementi za upravljanje e) elementi za prigušenje oscilacija f) stabilizatori.

131. Sistem oslanjanja treba da ispuni sljedeće:

a) ima optimalne sopstvene frekvence oscilovanja b) dovoljan dinamički hod koji isključuje udare o graničnike c) zanemariv prenos vertikalnih sila d) optimalne veličine prigušenja oscilovanja nadgradnje e) veliki broj oscilacija prenosnih elemenata

132. Elastični elementi na vozilu mogu biti:

a) gibanj b) zavojna opruga c) torziona opruga d) zavrtanj e) pneumaski elastični elemenat f) zamajac.

133. Prigušenje jakih oscilacija prilikom kretanja vozila se uglavnom ostvaruje

korištenjem: a) zavojnih opruga b) torzionih štapova c) amortizera d) lisnatih opruga (gibnjeva).

134. Koji vid ovjesa se koristi kod Mc Pherson (Mek Fersonove) izvedbe

prednjeg upravljačkog točka? a) nezavisni b) poluzavisni c) zavisni

135. Pneumatski elastični elementi oslanjanja se koriste:

a) kod putničkih vozila b) kod vozila koja posjeduju instalaciju komprimiranog zraka c) kod vozila sa električnim servouređajem za pojačanje signala

453

136. Osnovni zadaci elemenata za vođenje u sistemu oslanjanja su: a) zadržavanje potrebne kinematske karakteristike točkova u svim

uslovima kretanja b) omogućavanje lakšeg zaustavljanja vozila c) izvršenje pouzdanog prenosa horizontalnih opterećenja.

137. Hidraulički amortizeri za prigušenje oscilacija se dijele na:

a) amortizeri sa polugom b) jednosmjerni amortizeri c) telskopski amortizeri.

138. Zadatak stabilizatora u sistemu elastičnog oslanjanja je:

a) stabilnije kočenje vozila b) smanjenje bočnog naginjanja vozila u krivini c) smanjenje radijusa zakretanja vozila.

139. Prema karakteru upravljanja sistemi upravljanja se dijele na:

a) upravljanje točkovima b) upravljanje motorom c) upravljanje osovinama d) bočno zanošenje (gusjenična vozila) e) hidrauličko upravljanje.

140. Upravljački mehanizmi se mogu podjeliti na:

a) pužne b) zavojne c) hidrauličke d) zupčaste e) kulisne.

141. Prenosni mehanizmi kod sistema upravljanja mogu biti:

a) mehanički b) hidromehanički c) pneumatski

142. Koje su osnovne geometrijske veličine upravljačkih točkova (u

konstruktivnom smislu)? a) nagib točkova b) bočni nagib osovinice rukavca c) progib osovinice rukavca d) zatur točkova (uzdužni nagib osovinice točka) e) uvlačenje točkova (konvergencija točkova)

454

143. Koje su osnovne funkcije nagiba upravljačkih točkova? a) povećana stabilnost kretanja vozila u krivini b) vođenje vozila u pravcu c) lakše ispravljanje vozila na pravcu d) povećanje manevarskih sposobnosti vozila

144. Servouređaji na sistemu upravljanja , po svojoj izvedbi mogu biti:

a) mehanički b) hidraulički c) pneumatski d) električni e) zupčasti.

145. Koji su uređaji za zaustavljanje vozila?

a) radna kočnica b) ručna kočnica c) pomoćna kočnica d) parkirna kočnica e) retarder f) ABS

146. Karakteristični režimi kočenja su:

a) kočenje u slučaju iznenadne opasnosti b) normalno kočenje c) stepenasto kočenje d) djelimično kočenje e) kočenje u stanju mirovanja f) kočenje na uzbrdici.

147. Prema rasporedu cijevi od glavnog kočionog cilindra do kočnica prenosni

mehanizmi u kočnoj instalaciji mogu biti: a) jednokružni b) višekružni c) dvokružni

148. Kako se izvodi prenosni podsistem kod sistema kočenja?

a) mehanički b) električni c) hidraulični d) pneumatski e) hidrodinamički f) kombinovani

455

149. Šta se kod savremenih motora dešava sa protokom goriva prilikom kočenja motorom?

a) povećava se b) prekida se u potpunosti c) ostaje isti

150. Kakvi mogu biti retarderi na vozilima?

a) pneumatski b) hidro-dinamički c) elektro-magnetni d) električni

151. Retarderi (trajni usporivači) se dijele na:

a) leptir motorna kočnica b) motor-kompresor c) pneumatski usporivač d) elektromagnetni usporivač e) hidrodinamički usporivač.

152. Šta omogućava sistem ESP (Electronic Stability Program) kod savremenih

vozila? a) smanjenje puta kočenja b) povećanje stabilnosti vozila prilikom prolaska kroz krivinu c) proklizavanje točkova pri polasku vozila iz mjesta

153. Šta omogućava sistem ABS (Antilock Braking System) kod savremenih

vozila? a) proklizavanje točkova pri polasku iz mjesta b) sprečavanje blokiranja točkova c) stabilnost vozila prilikom prolasko kroz krivinu

154. Šta omogućava sistem ASR kod savremenih vozila?

a) sprečavanje blokiranja točkova b) pokretanje vozila maksimalnom snagom bez proklizavanja točkova c) proklizavanje točkova pri polasku iz mjesta

155. Kakva je uloga ARSK ventila kod savremenih vozila?

a) sprečavanje blokiranja točkova b) proklizavanje točkova pri polasku vozila c) regulacija pritisaka u kočionim cilindrima d) korekcija pritiska zraka u kočionoj grani u kojoj se nalaze kočnice

zadnjih točkova u skladu sa vertikalnim opterećenjem

456

156. Od kojih elemenata se sastoji noseći sistem vozila? a) okvira/šasije b) karoserije c) amortizera d) torzionih opruga e) aksijalnih ležajeva

157. Karoserija vozila mora omogućiti:

a) dovoljan prostor za smještaj tereta b) udoban ulaz i izlaz putnika i lagano manipuliranje teretom c) dobru vidljivost d) bolje zaustavljanje vozila e) potreban komfor (grijanje i ventilaciju).

158. Koji elementi čine električnu instalaciju na vozilu?

a) kablovi b) alternator c) električne spojnice, prekidači i osigurači d) akumulator e) davači

159. Koji elementi čine elektronske sisteme na vozilu?

a) mikroprocesori b) instrument tabla c) senzori d) releji e) alternator sa diodama

160. Koji uređaji spadaju u osnovne grupe svjetlosnih uređaja?

a) uređaji za osvjetljavanje ceste b) uređaji za označavanje vozila c) uređaji za označavanje teretnih vozila d) uređaji za davanje svjetlosnih znakova e) uređaji za označavanje vozila sa pravom prvenstva prolaza

161. Koja svjetla spadaju u kategoriju aktivnih svjetala?

a) svjetla koja se mogu uključiti i isključiti automatski b) svjetla koja prate pravac kretanja vozila c) svjetla koja se sama uključuju i podešavaju

162. Koju funkciju ima dinamički sistem osvjetljenja?

a) automatsko podešavanje dometa svjetlosnog snopa b) automatsko uključivanje i isključivanje c) automatsko praćenje pravca kretanja vozila

457

163. Koje vrste sirena se ugrađuju na vozila kao uređaji za davanje zvučnih signala?

a) električni b) hidraulični c) elektro-pneumatski d) kombinovani

164. Koji uređaji spadaju u kontrolno-signalne uređaje putničkih automobila?

a) brzinomjer b) putomjer sa sijalicom za osvjetljavanje c) kontrolna plava sijalica za veliko svjetlo farova d) pokazivač broja obrtaja radilice motora e) svjetlosni ili zvučni znak za kontrolu rada pokazivača pravca f) svjetlosni znak za dodatna svjetla za osvjetljavanje puta

165. Kakve moraju biti brave koje se ugrađuju na vrata vozila?

a) jednostepene b) dvostepene c) višestepene d) kombinovane

Documents

IvanFilipovi Cestovnavozilamervik.ba/downloads/tehnika/prirucnici/prirucnik_cestovna_vozila_za_voditelje.pdf · Cestovna vozila predstavljaju skup veoma složenih mehatronikih sistema,