sr-tp-sps-04-03b

21.6.2011
Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují
s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost
Královéhradeckého kraje
MOTOROVÉ
VOZIDLO
STROJOVÝ
SPODEK
POHÁNĚCÍ
SOUSTAVA
VOZIDLOVÝ
MOTOR
KAROSERIE
PODVOZEK
PŘEVODNÁ
ÚSTROJÍ
RÁM
SPOJKA
PODVĚS
PŘEVODOVKA
ŘÍZENÍ
SPOJOVACÍ
HŘÍDEL
BRZDOVÁ
SOUSTAVA
ROZVODOVKA,
KONCOVÉ
PŘEVODY
KABINA
ŘIDIČE
NÁSTAVBA
NÁPRAVY
KOLA
NOSNÉ A SUVNÉ
PRVKY
ODPRUŽENÍ
REJDOVÉ
ÚSTROJÍ
VLASTNÍ
BRZDY
1
21.6.2011
POHÁNĚCÍ SOUSTAVA NÁKLADNÍHO VOZIDLA
motor
rozvodovka
převodovka
spojovací
hřídel
spojka
koncové
převody
POHÁNĚCÍ SOUSTAVA VOZIDLA
K pohonu motorových vozidel se ve většině případů používá spalovací motor,
v poslední době se začíná více prosazovat pohon elektromotorem, popřípadě
pohon hybridní (spojení více zdrojů pohybové energie)
Základními prvky poháněcí soustavy jsou:
1) motor
2) spojka
3) převodovka
4) spojovací hřídel
5) rozvodovka
6) hnací hřídele
7) koncové převody
2
21.6.2011
Spalovací motor
Tepelný stroj, který spalováním paliva získává
tepelnou energii, která se v pracovním prostoru
mění v tlakovou energii plynu a ta se převádí na
mechanickou práci
Zážehový motor
Dvoudobý, čtyřdobý
Dvoudobé – malá vozidla, motorové nářadí
atd.
Čtyřdobé - motocykly, osobní automobily
Rotační (Wankelovy)
Vznětový motor
Dvoudobý, čtyřdobý
Dvoudobé – lodě, malotraktory
Čtyřdobé - osobní a nákladní automobily
Dvoudobý spalovací motor je pístový spalovací motor, jehož pracovní cyklus proběhne
za jednu otáčku klikové hřídele.
Na rozdíl od čtyřdobého spalovacího motoru obstarávají přívod zápalné směsi místo
ventilů píst a kanály. Píst při svém pohybu otevírá a zavírá kanály. U novějších motorů
ovládá sání pod píst šoupátkový rozvod nebo klapky.
Mazání u zážehového dvoudobého motoru je prováděno olejem rozpuštěným v palivu.
Tlakové oběhové mazání, používané u čtyřdobých motorů, nelze použít, protože na
pracovním cyklu se podílí i dolní plocha pístu.
Proti čtyřdobým motorům jsou díky jednodušší konstrukci lehčí a obvykle mají při
stejných otáčkách vyšší měrný výkon (daný dvojnásobným počtem pracovních cyklů
na jednu otáčku), ale nižší účinnost danou tím, že komprese nebo expanze musejí být
zkráceny, aby mohla proběhnout výměna paliva a výfukových plynů v pracovním
prostoru.
Proto velmi záleží na tvaru, délce a průměru výfuku, který velmi ovlivňuje vyplachování
spalovacího prostoru čistou směsí. V současné době jsou ale na ústupu právě pro
svou nižší účinnost a hlavně pro znečištění, způsobené příměsí nespáleného paliva ve
spalinách (v závislosti na kvalitě vyplachování spalovacího prostoru) a spalováním
oleje obsaženého v palivu.
3
21.6.2011


1. sání a komprese – Píst se pohybuje od dolní úvratě směrem k
horní úvrati. V klikové skříni vzniká podtlak a tím se nasaje do
klikové skříně zápalná směs. Během pohybu pístu nahoru se
uzavírá výfukový a přepouštěcí kanál. Směs v prostoru nad pístem
(byla připravena dříve během druhé fáze) se stlačuje, nastává
komprese a pod pístem probíhá důsledkem podtlaku sání.
2. expanze a výfuk – Těsně před horní úvratí přeskočí jiskra,
nastává zážeh a expanze. Expanzí je píst tlačen z horní úvratě do
úvratě dolní. Spodní hrana pístu uzavírá sací kanál. Směs v klikové
skříni se pohybem pístu stlačuje. Při dalším pohybu pístu otevírá
pravá horní hrana pístu výfukový kanál a vzápětí na to otevírá horní
hrana pístu i přepouštěcí kanál a stlačená směs začne vytlačovat
zbytky zplodin a dostává se do prostoru nad píst.
DVOUDOBÝ VZNĚTOVÝ MOTOR
Naftové dvoudobé motory se u běžných motorových vozidel uplatnily v poměrně malé
míře. Jejich dlouholetým výrobcem byl americký koncern General Motor Corporation
(GMC). Předností je jejich vysoký litrový výkon až 32koní. Mají kanálový rozvod
s vratným vyplachováním nebo se vzduch do válců dopravuje Rootsovým dmychadlem,
přičemž mají výfukové ventily v hlavě a vyplachovací kanály ve válci – motory se
smíšeným rozvodem.
Výhodou tohoto konstrukčního řešení je, že doba otevření výfukových kanálů je delší a
odvod spalin z válců je lepší než u vratného vyplachování. Dvoudobé motory mají
vstřikovací zařízení – sdružené vstřikovací jednotky, poháněné vačkovým hřídelem
motoru.
Nevýhodou dvoudobých motorů s kanálovým rozvodem je, že jejich kanály přerušují
stěnu válce, z tohoto důvodu se nemůže vytvořit souvislý a stejnoměrný olejový film.
Část oleje vniká do výfukových kanálů, proto je vysoká jeho spotřeba, zejména při
volnoběhu nebo při malém zatížení. NA horkých stěnách těchto kanálů nastává
nadměrné usazování karbonu především v ostrých částech, což má za následek
zmenšení průtočné plochy výfukových kanálů.
Z tohoto důvodu je nutné kanály za určité období dekarbonizovat. Tyto nevýhody
prakticky zastavily výrobu dvoudobých vznětových motorů – mají pouze uplatnění jako
motory pro pohon lokomotiv a lodí, kde jejich výkony dosahují několika tisíc KW.
4
21.6.2011






Čtyřdobý spalovací motor také nazýván čtyřtaktní motor nebo zkráceně jen
čtyřtakt je pístový motor pracující ve čtyřech pohybech pístu (jeden cyklus).
První čtyřdobý spalovací motor, který využíval benzín, sestrojil v roce 1876
německý inženýr Nicolaus Otto. Ve srovnání s parním strojem, v té době
dominujícím, byl menší, lehčí a postupem času i tišší, čistší a především
účinnější, byť dosažení spolehlivosti parního stroje trvalo mnoho dalších
desítek let.

Vynález spalovacího motoru dal impuls odbytu a zpracování ropy.

Dělení: zážehový a vznětový
1. Sání – píst se pohybuje směrem do dolní úvrati (DÚ), přes sací ventil je
nasávána pohonná směs.
2. Komprese – píst se pohybuje směrem do horní úvrati (HÚ). Oba ventily
jsou uzavřené. Nasátá směs zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu.
Těsně před horní úvratí je směs zapálena elektrickou jiskrou
3. Expanze – oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená
elektrickou jiskrou shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i
tlak vzniklých plynů. Ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů konají
práci.
4. Výfuk – píst se pohybuje směrem do HÚ. Výfukový ventil je otevřený.
Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového potrubí.
5
21.6.2011
1.doba




2. doba
3. doba
4.doba
1. Sání – píst se pohybuje směrem do dolní úvrati (DÚ), přes sací ventil je
nasáván vzduch.
2. Komprese – píst se pohybuje směrem do horní úvrati (HÚ). Oba ventily
jsou uzavřené. Nasátý vzduch zmenšuje svůj objem, zvětšuje tlak a teplotu.
Těsně před horní úvratí je do válce vstříknuto palivo.
3. Expanze – oba ventily jsou uzavřené. Směs paliva a vzduchu zapálená
samovznícením shoří. V pracovním prostoru válce se prudce zvýší teplota i
tlak vzniklých plynů. Ty expandují a během pohybu pístu směrem dolů konají
práci.
4. Výfuk – píst se pohybuje směrem do horní úvrati. Výfukový ventil je
otevřený. Spaliny z pracovního prostoru válce jsou vytlačovány do výfukového
potrubí. Výfuk je rozdělen na dvě části. Výfuk volný – následuje ještě pře DÚ a
výfuk nucený - vzniklý následkem vytlačování spalin pístem.
6
21.6.2011
Wankelův motor – konstrukční popis a popis činnosti
Tvar vnitřního prostoru stříně vytváří epitrochoida, tj, křivka, která vzniká odvalováním
kružnice po vnější straně pevné základní kružnice. U Wankelova motoru s krouživým
pístem je použita dvouoblouková epitrochoida. Tvar pístu formuje vnitřní obalová
křivka – sférický trojúhelník se třemi vrcholy ležícími na epitrochoidě. Krouživý píst je
spojen s hřídelem planetovým soukolím s převodovým poměrem 2:3. Píst i hřídel se
otáčejí ve stejném smyslu, relativní pohyb pístu je však proti smyslu točení hřídele.
Během jedné otáčky hřídele se píst otočí o
360° - 2/3 * 360° = 120°. Každá ze
tří stěn pístu tvoří s vnitřní stěnou skříně uzavřený pracovní prostor, jehož objem je
proměnný v závislosti na natočení pístu.
Motor pracuje se čtyřdobým cyklem, jeho jednotlivé části probíhají v každém ze tří
pracovních prostorů s fázovým posune o 120°. Pracovní cyklus jednopístového motoru
tedy proběhne v každém za tří pracovních prostorů během jedné otáčky pístu. Každá
jeho část, sání, komprese, expanze, výfuk trvá 3*360°/4=270°otočení hřídele, což
odpovídá dvojnásobku čtyřdobého motoru s klikovým mechanismem. Z toho plynou
mnohem příznivější poměry při nasání směsi a výfuku spalin, dochází k velmi dobrému
dynamickému propláchnutí spalovacího prostoru a novému naplnění s účinností větší
než 100%.
7
21.6.2011
1) sání – 0,8ba, sací ventil otevřen, píst jde dolů
2) komprese – oba ventily uzavřeny, vlivem stlačování vzduchu roste tlak
30-40bar, teplota vzduchu 600-800°C, kompresní poměr 1:12 až 1:22
3) expanze – nastává krátce po vstřiknutí přesně dávky paliva do válce
těsně před HÚ
- palivo je vstřikováno pod tlakem 120-180barů
- při hoření stoupne tlak na 60-80barů a teplota na 1800-2000°C
4) výfuk – stejně jako u zážehového
Spojka
Slouží ke krátkodobému přerušení přenosu kroutícího momentu
Rozdělení podle způsobu ovládání:
Mechanické, automatické
Rozdělení podle konstrukce:
Třecí
– kotoučové, kuželové, lamelové
Automatické
– odstředivé, elektromagneticky ovládané
Hydrodynamické
8
21.6.2011
Kotoučová a lamelová spojka
Odstředivé spojky
9
21.6.2011
Převodovka
Přenáší a mění velikost Mk, mění otáčky výstupního hřídele, umožňuje
běh na prázdno a změnu směru otáčení (zpětný chod)
S čelními koly bez synchronizace
S čelními koly se synchronizací
Planetové převodovky
Synchronizace – vyrovnává rozdíl otáček hřídelí, před spojením, při
řazení rychlostního stupně
Vícenásobné převodovky
U nákladních automobilů a traktorů – redukce, přídavný redukční převod
Samočinné převodovky
Polosamočinné – přerušení spojky se děje pomocí hydraulického, nebo
pneumatického ovládacího zařízení, stupeň se řadí ručně.
Plně samočinné – probíhá samočinně bez přerušení hnacího momentu
10
21.6.2011
Spojovací hřídel
11
21.6.2011
12
21.6.2011
13
21.6.2011
Součástmi vozidel se stálým pohonem všech kol jsou rozdělovací převodovka s
mezinápravovým diferenciálem a uzávěrka diferenciálu, přední rozvodovka s
diferenciálem a zadní rozvodovka s diferenciálem a jeho uzávěrkou.
Rozdělovací převodovka rozděluje točivý moment přicházející z převodovky v
určitém poměru. Mezinápravový diferenciál vyrovnává rozdílné počty otáček přední
a zadní nápravy. Přední a zadní diferenciál vyrovnávají také rozdílné počty otáček a
točivý moment rozdělují ve stejném poměru na hnací kola. Aby bylo možné vozidlu
dodat maximální točivý moment za všech okolností vznikajících jízdou motorového
vozidla, jsou potřeba 3 uzávěrky diferenciálu (podélná a dvě příčné). Na obrázku je
znázorněn automobil s permanentním pohonem všech kol.
Vozidlo se stálým
pohonem všech kol:
1 – převodovka; 2 –
dělicí převodovka;
3, 12 – uzávěrka
diferenciálu; 4 –
kloubová hřídel; 5, 8
– hnací hřídel; 6, 7,
10 – diferenciál; 9,
11 – rozvodovka.
14
21.6.2011
15
21.6.2011
16