Cestovna vozila I

1

SADRŽAJ

1.1. PODJELA CESTOVNIH VOZILA ...............................................................................................................2

1.1.1. PRIJEVOZNA SREDSTVA ZA PRIJEVOZ PUTNIKA U CESTOVNOM PROMETU ......................2

1.1.2. PRIJEVOZNA SREDSTVA ZA PRIJEVOZ TERETA U CESTOVNOM PROMETU ........................3

1.2. GLAVNI SKLOPOVI VOZILA .........................................................................................................3

2. MOTORI S UNUTRAŠNJIM IZGARANJEM ...............................................................................................4

2.1. GLAVNI DIJELOVI MOTORA ........................................................................................................4

2.1.1. KLIPNA GRUPA ....................................................................................................................4

2.1.2. KLIPNJAČA ...........................................................................................................................5

2.1.3. CILINDARSKA GLAVA...........................................................................................................5

2.1.4. KUĆIŠTE MOTORA ...............................................................................................................5

2.2. POMOĆNI MEHANIZMI, SISTEMI I UREĐAJI ..............................................................................5

2.3. MOTORI S PREDNABIJANJEM ....................................................................................................5

3. DVOTAKTNI OTTO MOTOR ....................................................................................................................7

4. NAPAJANJE OTTO MOTORA GORIVOM ..............................................................................................11

4.1. OSNOVNI ELEMENTI DOVODA ................................................................................................11

4.2. STVARANJE PLINSKE SMJESE ...................................................................................................11

4.3. RASPLINJAČ ..............................................................................................................................12

4.4. DODATNI UREĐAJI RASPLINJAČA ............................................................................................13

4.5. GORIVO ZA POGON OTTO MOTORA, OKTANSKI BROJ ............................................................13

5. UREĐAJ ZA PALJENJE SMJESE ..............................................................................................................15

5.1. SUSTAV BATERIJSKOG PALJENJA .............................................................................................15

5.2. DIJELOVI SUSTAVA ZA PALJENJE ..............................................................................................15

5.2.1. BATERIJA ...........................................................................................................................15

5.2.2. INDUKCIJSKI SVITAK ..........................................................................................................16

8.2.3. PREKIDAČ I KONDENZATOR ..............................................................................................16

5.2.4. RAZVODNIK PALJENJA I KUT PALJENJA .............................................................................17

5.2.5. SVJEĆICE ............................................................................................................................18

5.3. NOVI SUSTAVI PALJENJA ..........................................................................................................18

5.4. SUSTAV MAGNETSKOG PALJENJA ...........................................................................................19

5.5. ELEKTRONSKO PALJENJE MOTORA..........................................................................................19

Cestovna vozila I

2

1.1. PODJELA CESTOVNIH VOZILA

Sredstva prijevoza u cestovnom prometu su vozila namijenjena za prijevoz putnika i

tereta. S obzirom na predmet prijevoza, dijelimo ih na:

sredstva za prijevoz putnika (bicikl, moped, motocikl, osobni automobil i autobus),

sredstva za prijevoz tereta (motorni tricikl, kamion, vučna vozila, specijalna i

priključna vozila).

Između velikog broja obilježja spomenut ćemo četiri temeljne značajke cestovnih

vozila:

dimenzije vozila (gabariti) – dužina (najveća dužina 18 m), širina (do 2,5 m) i visina

vozila (najviša točka na neopterećenom vozilu može iznositi 4 m);

mase i osovinsko opterećenje – masa vozila, nosivost vozila, ukupna masa, najveća

dopuštena masa i osovinsko opterećenje;

pokretljivost vozila – klirens, polumjer uzdužne i poprečne prolaznosti, granični

kutovi prepreka koje se mogu svladati i manevarska sposobnost vozila;

snaga motora – je rad kojeg motor proizvodi u jedinici vremena, koji mora biti

dovoljan za svladavanje otpora vožnje i unutarnjih otpora u vozilu.

Klirens - udaljenost između najniže točke na vozilu i površine kolnika ceste.

Polumjer uzdužne prolaznosti – radijus kružnice koja prolazi kroz tri točke dodira:

prednji i zadnji kotač vozila i najnižu točku vozila u njegovoj sredini.

Polumjer poprečne prolaznosti – radijus kružnice koja prolazi kroz tri točke dodira:

oba prednja ili oba zadnja kotača i najnižu točku na sredini vozila.

Granični kutovi prepreka omogućavaju prolaznost vozila kroz vertikalne zavoje.

1.1.1. PRIJEVOZNA SREDSTVA ZA PRIJEVOZ PUTNIKA U CESTOVNOM

PROMETU

Za prijevoz putnika u cestovnom prometu koristimo:

bicikl – vozilo s najmanje dva kotača koje se pokreće snagom vozača,

moped – vozilo na motorni pogon s dva ili tri kotača i motorom radnog obujma do 50

cm3 i ne može razviti na ravnoj cesti brzinu veću od 50 km/h,

motocikl – motorno vozilo na dva kotača, ako ima bočnu prikolicu tada je to motorno

vozilo na tri kotača, s motorom radnog obujma preko 50 cm3, mase do 400 kg,

osobni automobil – vozilo za prijevoz najviše osam putnika uz vozača, a s obzirom na

namjenu može imati različite oblike karoserije (limuzina, sportski automobil,

automobil bez krova, karavan itd.),

autobus – motorno vozilo namijenjeno za prijevoz više od osam putnika.

S obzirom na namjenu autobuse dijelimo na: autobuse za gradski prijevoz putnika,

autobuse za međugradski prijevoz putnika i autobuse specijalizirane namjene (roteli,

reoplani itd.). U međugradskom prijevozu autobusi su konstrukcijski izvedeni tako da imaju

samo sjedeća mjesta, a za duža putovanja opremljeni su udobnijim sjedalima,

klimatizacijom i drugim uređajima. Autobusi posebne namjene su roteli (opremljeni

Cestovna vozila I

3

apartmanima, barom i drugim sadržajima) i reoplani (autobusi velikih dimenzija – širine i

visine – namijenjeni za prijevoz putnika od zrakoplovne zgrade do zrakoplova).

Prema broju mjesta autobuse dijelimo na male (do 30 mjesta), srednje (od 30 do 60

mjesta) i velike (preko 60 mjesta). Prema konstrukcijskoj izvedbi dijele se na: standardni,

katni i zglobni.

1.1.2. PRIJEVOZNA SREDSTVA ZA PRIJEVOZ TERETA U CESTOVNOM

PROMETU

Za prijevoz tereta u cestovnom prometu koristimo vozila na motorni pogon u koja

ubrajamo:

teretna vozila:

o motorni tricikl – motorno vozilo na tri kotača, koje je namijenjeno za distribuciju

manjih količina robe po gradu,

o kamione raznih izvedbi – laka teretna vozila (nosivost od 2 do 5 tona), srednje

teretna vozila (nosivost od 5 do 9 tona) i teška teretna vozila (nosivost od 9 do 13

tona),

o vučna vozila (tegljač, traktor i motorni prednjak) – motorno vozilo koje je

namijenjeno za vuču vozila bez vlastitog pogona, priključno vozilo s njim čini

skup vozila,

o specijalna vozila – motorna vozila koja se svojim osobinama i izvedbom mogu

koristiti za prijevoz jedne vrste robe ili skupine tereta određenih obilježja;

priključna vozila:

o prikolice – priključno vozilo namijenjeno za vuču,

o poluprikolice – priključno vozilo koje nema prednju osovinu, nego se prednjim

dijelom oslanja na vučno vozilo tegljač.

1.2. GLAVNI SKLOPOVI VOZILA

U glavne sklopove vozila spadaju:

1. motor vozila,

2. transmisija

3. hodni dio vozila,

4. uređaj za upravljanje,

5. uređaj za zaustavljanje

6. ostali električni i elektronički sustavi.

U nastavku se ovi sustavi pojedinačno razrađuju.

Cestovna vozila I

4

2. MOTORI S UNUTRAŠNJIM IZGARANJEM

Radni se ciklus motora s UI može ostvariti u dvije ili četiri ciklusne faze ili takta, pa s

obzirom na to, motori mogu biti dvotaktni ili četverotaktni.

Princip rada motora, ili način paljenja radne smjese može biti iniciran stranom

energijom – električnom iskrom, ili samozapaljenjem radne smjese od užarenog zraka. Prvi

način koriste oto-motori (u užem smislu benzinski), a drugi je način iskorišten kod diesel

motora.

Prema broju, položaju i rasporedu cilindara motori mogu biti s jednim, dva, tri, četiri

itd. cilindara, sve do npr. 36 cilindara. Cilindri mogu zauzimati vertikalan, kos, vodoravan,

pa čak i viseći položaj.

Raspored cilindara može biti:

- redni, poredani u jednom redu duž koljenastog vratila;

- V raspored, kod kojeg su cilindri poredani u dvije ravnine pod nekim kutom (45°,

60°, 90° i 120°);

- pod kutom 180°, ili kako se uobičajeno naziva bokser raspored cilindara;

- i drugi rasporedi koji se rijetko susreću kod motornih vozila (npr. W, H, X, zvjezdasti

i drugi).

Podjela prema vrsti goriva obuhvaća slijedeće vrste motora: benzinske, diesel,

plinske motore koji koriste tekući plin i višegorive motore koji mogu koristiti različite vrste

goriva.

Prema načinu punjenja imamo motore koji radnu tvar usisavaju u cilindar izravno iz

atmosfere ili motori s normalnim punjenjem. Ako motor koristi neku vrstu kompresora za

punjenje cilindra sa svježom tvari, onda je to motor s nadpunjenjem, jer se u cilindar

smješta više svježe tvari nego što je to kod normalnog punjenja.

Temperaturno najopterećenije dijelove motora potrebno je hladiti. To su uglavnom

cilindarska glava i cilindarske košuljice. Postoje dvije osnovne mogućnosti za hlađenje: s

tekućinom i sa zrakom. Tekućina je u principu voda pa su to motori s vodenim hlađenjem.

Kod zrakom hlađenih motora dijelovi se hlade direktnom strujom zraka koju

ventilator na njih usmjerava.

2.1. GLAVNI DIJELOVI MOTORA

2.1.1. KLIPNA GRUPA

Klipna grupa se sastoji od klipa, klipnih prstenova i osovinice klipa. Obavlja veoma

složenu i odgovornu funkciju koja proistječe iz procesa rada motora.

Klip treba odgovarati sljedećim zahtjevima:

- da prenosi sile nastale zbog tlaka izgorjelih plinova i inercije preko osovinice na

klipnjaču,

- da na cilindarsku košuljicu prenosi bočne sile pri kosim položajima klipnjače,

- da primljenu toplinu od izgaranja što bolje odvodi na košuljicu i tvar za hlađenje,

- da kod dvotaktnih motora razvodi radne tvari i pospješuje ispiranje radnog prostora

svježom tvari,

Cestovna vozila I

5

- da kod diesel motora oblikom čela klipa poboljšava ostvarivanje radne smjese.

Klipni prsteni zaptivaju radni prostor i time sprečavaju prodor plinova u kućište

motora, a ulja iz kućišta motora u radni prostor, osiguravaju odgovarajući uljni film za

podmazivanje klipa, primaju toplinu od klipa i prenose je na košuljicu cilindra.

Osovinica zglobno vezuje klip s klipnjačom i sudjeluje u prenošenju sila između njih.

Mora biti čvrsta, tvrda, laka i otporna na trošenje. Izrađuje se od visokokvalitetnih čelika, a

površina joj se termički obrađuje i brusi. Izvodi se obično u obliku šupljeg valjka. U novije

vrijeme ugrađuje se sa zračnošću i u otvoru klipa, te se na taj način podjednako troši po

dužini i obujmu.

2.1.2. KLIPNJAČA

Klipnjača prenosi sile od klipa na koljenasto vratilo i obrnuto. Izložena je

promjenjivom naprezanju, kako po veličini tako i po pravcu. Zato se obično izrađuje

kovanjem od ugljičnih čelika s dodatkom silicija, mangana i molibdena radi postizanja

visoke žilavosti i dobrog rastezanja. Klipnjača se izrađuje i od aluminijskih slitina.

2.1.3. CILINDARSKA GLAVA

Cilindarska glava vezuje se za cilindarski blok, zatvara i formira gornji dio radnog

volumena i na sebi nosi ventile (ako ih motor ima) za razvođenje radne tvari, brizgaljke kod

diesel motora, svjećicu kod benzinskog motora, usisnu cijev, ispušnu cijev i cijev za odvod

rashladne tekućine (ako se motor hladi tekućinom).

2.1.4. KUĆIŠTE MOTORA

Kod većih motora postoji gornji i donji dio kućišta motora. Oni objedinjuju sve ostale

dijelove motora. U kućištu su ležaji koljenastog vratila. Donji se dio kućišta upotrebljava

kod četverotaktnih motora za smještaj ulja za podmazivanje, pa se često naziva koritom za

ulje ili karterom.

Kod manjih se motora cilindarski blok izrađuje u jednom komadu s gornjim dijelom

kućišta. Koljenasto vratilo je u tom slučaju uležišteno u gornjem dijelu kućišta.

2.2. POMOĆNI MEHANIZMI, SISTEMI I UREĐAJI

Uz spomenute dijelove sklop motora sadrži još čitav niz pomoćnih mehanizama,

uređaja i sistema. To su:

- sustav napajanja motora;

- sustav paljenja kod oto motora;

- sustav podmazivanja;

- sustav hlađenja;

- uređaj za puštanje motora u rad;

- uređaj za odvod izgorjelih plinova.

2.3. MOTORI S PREDNABIJANJEM

Punjenje cilindra svježom radnom tvari pod tlakom dozvoljava značajno povećanje

snage četverotaktnih motora. Prednabijanje se obavlja kompresorima. Pogon kompresora

Cestovna vozila I

6

vrši se preko koljenastog vratila ili ispušnim plinovima. Primjena turbokompresora s

korištenjem energije ispušnih plinova ima veću perspektivu.

Slika 1. Shema prednabijanja

1. Turbokompresor

2. Cijev za punjenje

3. Cijev za punjenje

4. Ispušna cijev prema plinskoj turbini

5. Usmjerno kolo

6. Ispušna cijev

7. Turbokompresor

8. Turbinsko kolo

Svježa smjesa (zrak) sabija se na određeni tlak u kompresoru 1 ili 7 i u taktu

usisavanja puni volumen cilindra. U izvedbi na slici 1.b) ispušni plinovi usmjeravaju se

lopaticama kola 5 na lopatice turbinskog kola 8, na njih prenose dio svoje energije i

ispušnom cijevi 6 izlaze u atmosferu. Rad turbinskog kola troši se na tlačenje zraka

turbokompresorom 7.

Tlak (apsolutni) prednabijanja iznosi 1,2 do 2 bara, a povećanje snage do 30%. Klipni

motori s turbokompresorom mogu dati najekonomičniji radni proces za dobivanje

mehaničkog rada.

Cestovna vozila I

7

3. DVOTAKTNI OTTO MOTOR

Dvotaktni motor je motor s unutrašnjim izgaranjem koji cijeli svoj radni ciklus obavi

u dva takta ili jedan krug koljeničaste osovine. Time se razlikuje od četverotaktnog motora

koji to obavi za dva kruga. Dva takta dvotaktnog motora su:

1. takt – izmjena medija i kompresija

2. takt – izgaranje i ekspanzija (radni takt)

Dvotaktni motor prilikom svakog kruga koljeničaste osovine ima jedno izgaranje i

ekspanziju (radni takt), za razliku od četverotaktnog koji ima jedan radni takt svaka dva

kruga koljeničaste osovine. Time teoretski dvotaktni motor ima duplo veći radni učinak od

četverotaktnog motora.

Teoretski dijagram dvotaktnog otto motora prikazan je na slici.

Slika 5. Teoretski dijagram dvotaktnog otto motora

Na dijagramu točke predstavljaju:

1-kraj ispuha i usisa, početak kompresije

2-kraj kompresije, ubrizgavanje goriva, početak izgaranja

3-kraj izgaranja, početak ekspanzije

4-kraj ekspanzije, početak izmjene medija u cilindru (ispuha i usisa)

Shodno ovim točkama, cijeli proces se može podijeliti u dva takta:

- prvi takt - izmjena medija i kompresija - traje od točke 4 do točke 2

- drugi takt - izgaranje i ekspanzija - traje od točke 2 do točke 4

Kod dvotaktnih motora termin usis je zamijenjen terminom ispiranje, jer medij koji

ulazi u cilindar ispire cilindar od zaostalih ispušnih plinova.

Cestovna vozila I

8

Slika 6. Dvotaktni otto motor

Dvotaktni motor je po svojim konstrukcijskim obilježjima mnogo jednostavniji od

četverotaktnog motora. Neki dijelovi koji su neophodni za rad četverotaktnog motora, kod

dvotaktnog ne postoje; primjer su usisni ventili, zajedno s podizačima i kvrgama, a kod

velike većine jednostavnih dvotaktnih motora, bez ventila uopće (nema ni ispušnih). Time

se pojednostavljuje i pojeftinjuje izvedba motora. Košuljice dvotaktnih motora su

napravljene s kanalima, kroz koje se vrši izmjena medija, tako da kod svakog dvotaktnog

motora imamo ispirne kanale, a kod onih bez ventila i ispušne.

Jedna od karakteristika dvotaktnih benzinskih motora je da se mogu izvesti i bez ulja

u karteru, tada rade na mješavinu ulja i goriva, obično u mješavinama 2-4% ulja u njoj, pri

čemu ulje u mješavini služi za podmazivanje ležajeva i prstenova.

Kompresija počinje trenutkom zatvaranja ispušnog kanala, kojeg zatvara klip u svom

gibanju prema gore. Kompresija traje do nešto prije gornje mrtve točke (GMT), kada dolazi

do paljenja smjese ili ubrizgavanja goriva u cilindar. Klip inercijom prolazi GMT, te se

započinje gibati ka donjoj mrtvoj točki (DMT) u ekspanziji. Ekspanzija završava trenutkom

otvaranja ispušnog kanala, kada ispušni plinovi pod tlakom 'jurnu' iz cilindra u ispušnu

cijev čime počinje izmjena medija u cilindru. Zatim klip u svom gibanju otvara ispirne

kanale i zrak koji je tlačen u podstapnom prostoru ulazi u cilindar i ispire cilindar od

preostalih plinova. Tijekom gibanja oko DMT, oba kanala su otvorena, i ispušni i ispirni, te

dio zraka (ili smjese) odlazi u ispušnu cijev. Klip svojim gibanjem ka GMT zatvara prvo

ispirne kanale, a zatim i ispušne, te počinje kompresija. Ispuh se temelji na istjecanju

ispušnih plinova iz cilindra (s većeg na manji tlak), malim dijelom na inerciji, a zatim i na

tlaku ispirnog zraka koji ulazi u cilindar.

Stvarni dijagram rada dvotaktnog motora prikazan je na slici 7.

Cestovna vozila I

9

Slika 7. Stvarni dijagram rada dvotaktnog otto motora

Dijagram desno prikazuje stvarni indicirani dijagram dvotaktnog motora. Oznake su

prikazane samo na pravcu volumena i označavaju:

Vk – zapremina kompresije (volumen iznad čela stapa kada je stap u GMT

Vc – zapremina cilindra-(volumen iznad čela stapa kada je stap u DMT

Oe – točka kada se otvaraju ispušni kanali

Os – točka kada se otvaraju ispirni kanali

Razlika od teoretskog dijagrama je vidljiva najbolje na razvodnom dijagramu lijevo,

na kojima niti jedna od karakterističnih točaka nije u mrtvoj točci, nego je ili prije ili poslije

nje. Time se dio hoda stapa (dakle dio teoretske kompresije i ekspanzije koristi za izmjenu

medija u cilindru, kao i za izgaranje.

Točke na razvodnom dijagramu su slijedeće:

Oe – točka kada se otvaraju ispušni kanali

Os – točka kada se otvaraju ispirni kanali

Ce – točka kada se zatvaraju ispušni kanali

Cs – točka kada se zatvaraju ispirni kanali

Na indiciranom dijagramu, od trenutka zatvaranja kanala klipom (Ce) počinje

kompresija, koja traje do trenutka početka izgaranja, koji je nešto prije GMT (zasjenjeno na

razvodnom dijagramu). Na indiciranom dijagramu nije označen, ali ga se može otprilike

odrediti trenutkom naglog porasta tlaka u cilindru. Tlak raste do najvećeg, te se tijekom

izgaranja tlak zadržava blizu maksimalnog. Kraj izgaranja obilježava početak naglijeg pada

tlaka (ekspanzija u cilindru). U trenutku otvaranja ispušnih kanala, tlak počinje padati naglo

i spušta se ispod atmosferskog (kod motora bez prednabijanja). U trenutku Os se otvaraju

ispirni kanali i zrak ulazi u cilindar, smanjujući donekle podtlak koji u njemu vlada.

Zaustavljanjem gibanja klipa (DMT), dolazi do porasta tlaka u cilindru, koji raste na tlak

ispirnog zraka. Gibanjem klipa od DMT tlak još malo raste, međutim ta je razlika mala do

trenutka početka kompresije.

Dvotaktni motori se danas manje upotrebljavaju nego nekada, pogotovo izvedenice

koje rade po Otto procesu. To je stoga što dio gorive smjese izađe neizgoren iz cilindra, te

time povećava potrošnju i zagađenja. Stoga se dvotaktni motori sve više zamjenjuju

četverotaktnima, i na uređajima koji su nekada bili rezervirani isključivo za dvotaktne.

Takav primjer su vanbrodski motori, kod kojih je došlo do gotovo potpune promjene

izvedbe, danas je gotovo nemoguće pronaći dvotaktni vanbrodski motor.

Dvotaktni motor gubi utrku i na području strojeva za vrt i polje (kosilice,

motokultivatori, motorne prskalice,...), gdje se ulažu znatni napori u smanjenju veličina

Cestovna vozila I

10

četverotaktnog motora uz povećanje snage. U automobilskoj industriji dvotaktni motor se

više ne upotrebljava, a i u motociklizmu je zamijenjen četverotaktnim. Jedino područje gdje

dvotaktni motor dominira je brodski pogon, gdje se velika većina brodova pogoni

dvotaktnim sporokretnim motorima, najvećim motorima današnjice.

Cestovna vozila I

11

4. NAPAJANJE OTTO MOTORA GORIVOM

4.1. OSNOVNI ELEMENTI DOVODA

Za napajanje motora potrebno je benzin i zrak osloboditi mehaničkih nečistoća,

izmiješati u smjesu odgovarajuće kvalitete i u dovoljnoj količini provesti u radni prostor

cilindra. Tako se svaki sistem napajanja može promatrati dok dovodi posebno zrak, a

posebno benzin do mjesta miješanja, i odvodi smjesu do cilindra. Sustav je u osnovi jednak

za četverotaktne i dvotaktne motore, a prikazan je shematski na slici 8.

Slika 8. Sustav napajanja otto motora

Rezervoar se izrađuje od čeličnog lima. Benzin se u njega ulijeva kroz otvor za

nalijevanje. Poklopac tog otvora je prozračni ventil, jer pri nadtlaku ispušta pare benzina iz

rezervoara, a pri podtlaku zrak u rezervoar. Unutar rezervoara obično postoje pregrade radi

sprječavanja mućkanja benzina u toku kretanja. S donje strane trebala bi postojati slavina za

ispuštanje taloga i vode s dna rezervoara. Odvod benzina prema rasplinjaču smješta se nešto

iznad dna rezervoara da bi se spriječilo odvođenje sadržaja taloga u sustav za napajanje.

Filter za benzin se nalazi između rezervoara i rasplinjača. Obično je to kombinacija

jednog mrežastog filtera i jednog taložnika.

Pumpa za benzin je ugrađena na motoru. U principu je s mehaničkim pogonom, ali u

praksi se susreću i s električnim pogonom. Razlika je u načinu pokretanja elementa pumpe:

mehanički ili elektromagnetni. Pumpa obično posjeduje i mogućnost ručnog pogona kojim

se može osigurati prvo potiskivanje benzina u rasplinjač, ili kad je gorivo iz rasplinjača

isparilo (motor nije bio duže vrijeme u pogonu).

Zrak se iz okoline do rasplinjača dovodi preko filtera i dovodnih cijevi. Filter zraka

mora filtrirati zrak zadržavajući nečistoće koje se u njemu nalaze, i koje bi usisane u

cilindar pridonijele bržem habanju cilindra, klipa i drugih kliznih sklopova.

4.2. STVARANJE PLINSKE SMJESE

U rasplinjač se dovodi i miješa filtrirani zrak i benzin. Smjesa mora biti u strogo

određenom omjeru zraka i benzina. Taj omjer je približno 15:1, tj. 15 masenih jedinica

zraka potrebno je za potpuno izgaranje jedne masene jedinice benzina. Kada je u smjesi

zastupljeno više goriva od navedenog, smjesa je bogata, a neophodna je kada želimo

1 – rezervoar za benzin, 2 – dovod benzina, 3 – filter benzina, 4 – pumpa za dovod benzina, 5 – rasplinjač, 6 – filter zraka, 7 – usisna cijev.

Cestovna vozila I

12

koristiti maksimalnu snagu motora. Kada je u smjesi više zraka od navedenog, ta je smjesa

siromašna i upotrebljava se za što ekonomičniji rad motora.

Osim uvjeta rada na smjesu utječu i ovi faktori:

postotak parnog sastojka benzina u smjesi, a smjesa je bolja ako je taj postotak veći;

homogenost smjese (teži se da smjesa bude što homogenija kako bi benzin mogao

potpuno izgorjeti bez ugljičnog monoksida, kao i bez čađi;

podtlak u rasplinjaču (trebao bi biti nepromjenjiv);

promjena broja okretaja motora (trebala bi se ostvarivati bez većeg utjecaja na

smjesu).

4.3. RASPLINJAČ

Princip rada rasplinjača shematski je prikazan na slici 9.

Slika 9. Princip rada rasplinjača

Benzin se dovodi pomoću pumpe kroz cijev (1) u lončić rasplinjača (4). Kada benzin

dostigne određeni nivo u lončiću, plovak (3) se nađe u položaju da s igličastim ventilom (2)

zatvori daljnji dotok. Nivo benzina mora biti nekoliko milimetara niže od izlaznog otvora

mlaznice (6). Tako se sprečava istjecanje benzina kroz otvor kada motor ne radi.

Za vrijeme rada motora iz cilindra koji usisava prenosi se podtlak na usisnu cijev.

Zbog razlike u tlaku uspostavi se strujanje zraka iz okoline kroz usisnu cijev u cilindar. Pri

tome prolazi kroz difuzor (7) rasplinjača. U njemu se zbog kontinuiteta protoka znatno

povećava brzina zraka, a tlak opada. U difuzoru je, znači, za vrijeme strujanja zraka

podtlak, pod utjecajem kojega se benzin isisava iz mlaznice (6) i koji se u struji zraka

rasprši u fine čestice, djelomično ispari, i u daljnjem strujanju sa zrakom izmiješa i čini

smjesu.

Promjena snage i broja okretaja motora regulira se količinom usisane smjese u

cilindar. To se postiže odgovarajućim položajem leptirastog zatvarača (8). Smještenog iza

difuzora, a njegov položaj mijenja vozač papučom za količinu smjese (za gas).

Cestovna vozila I

13

4.4. DODATNI UREĐAJI RASPLINJAČA

Rasplinjač mora imati još niz uređaja koji će omogućiti da rasplinjač daje

odgovarajuću smjesu za svaki režim rada motora. Svaki suvremeni rasplinjač ima slijedeće

uređaje:

- za korekciju sastava smjese – sprečava nepotrebno obogaćivanje smjese pri otvaranju

leptirastog zatvarača i pridonosi da sastav ostvarene smjese bude što bliže

optimalnom;

- uređaj praznog hoda – osigurava potrebnu smjesu pri radu motora na praznom hodu;

- za punu snagu motora (ekonomajzer) – ima zadatak da u području pune snage motora

i potpuno otvorenog leptirastog zatvarača osigura bogatu smjesu;

- za naglu akceleraciju (akcelerator) – treba spriječiti osiromašenje smjese pri naglom

otvaranju leptirastog zatvarača (slučaj pretjecanja na putu), inercija benzina je veća

nego inercija zraka, te količina benzina nije u stanju slijediti naglo povećanje količine

zraka i smjesa postaje siromašna, a u tom trenutku potrebno je baš suprotno (potrebna

je bogata smjesa);

- za početni rad motora – ima zadatak da u svim vremenskim uvjetima, niskom broju

okretaja i hladnom motoru osigura dovoljno bogatu smjesu za puštanje motora u rad;

- za visinsku korekciju – održava potreban sastav smjese i kad se vozilo kreće po putu

na velikoj nadmorskoj visini (iznad 2000 metara)

4.5. GORIVO ZA POGON OTTO MOTORA, OKTANSKI BROJ

Benzin je smjesa oktana i heptana. Kemijski sastav benzina utječe na njegovu

otpornost prema udarnom izgaranju (detonaciji).

Oktanski broj određuje otpornost određenog benzina na detonantno izgaranje,

odnosno samozapaljenje. Što je veći, veća je i otpornost na detonantno izgaranje. To je

pojava kad prije preskakanja iskre (kod otto motora) dolazi do samozapaljenja smjese,

odnosno do nekontrolirane eksplozije (detonacije).

Tada se naglo oslobađa velika količina topline, a brzina izgaranja raste na preko 500

m/s (nekoliko desetaka puta brže od normalnog). Nastaje veliko lokalno zagrijavanje

cilindara, klipova i ventila koje može prouzročiti njihovo trajno oštećenje. Što je veći

stupanj kompresije motora, potrebno je gorivo veće oktanske vrijednosti.

Oktanska vrijednost goriva određuje se prema dva referentna goriva, odnosno

njihovoj smjesi:

izooktan C8H18 vrlo je otporan prema detonaciji te mu je oktanski broj 100. Razlog

je u umreženoj strukturi ugljika s razmjerno malo slobodnih atoma vodika.

heptan C7H16 je, naprotiv, vrlo sklon detonaciji te mu je oktanski broj 0. To

omogućuje njegova duga, lančasta struktura (koja lako puca), s mnogo slobodnih

atoma vodika.

Oznaka 95 (oktanski broj) znači da takvo gorivo ima otpornost na detonantno

izgaranje kao smjesa 95 posto izooktana i pet posto heptana. Oktanski broj se najčešće

označava s RON, što je kratica od Research Octane Number.

Svi novi benzinski motori opremljeni su senzorom kliktanja (lupanja) koji određuju

trenutak pojave prvih detonantnih izgaranja. Ona se javljaju najčešće kod male brzine vrtnje

Cestovna vozila I

14

i velikog opterećenja, no javljaju se i kod velikog opterećenja. Tada se u motoru čuje

metalni zveket uslijed udaranja klipova i karika o stjenke cilindra.

Kad senzor kliktanja osjeti prve detonacije, upravljačka elektronika smanjuje kut

paljenja, a po potrebi i količinu goriva. Svi moderni motori rade na toj granici, pa ako u

automobil koji koristi Eurosuper 95 ulijemo Eurosuper 98, upravljačka elektronika će

podesiti veći kut pretpaljenja, što će povećati snagu motora za nekoliko postotaka. I

obrnuto, ako sportski motor pogonimo gorivom niže oktanske vrijednosti, upravljačka

elektronika će mu smanjiti kut pretpaljenja i snagu.

Cestovna vozila I

15

5. UREĐAJ ZA PALJENJE SMJESE

Sustav paljenja kod otto motora osigurava paljenje sabijene smjese u cilindrima

motora ovisno o redoslijedu i režimu rada motora. Kod oto motora smjesa se pali

električnom iskrom koja preskače između elektroda svjećice i zbog istosmjernog napona od

12000 do 15000 V.

U primjeni su dvije vrste sustava:

- sustav baterijskog paljenja (kod automobilskih otto motora) – akumulatorom se

osigurava električna energija za paljenje;

- sustav magnetskog paljenja (kod nekih motora za motocikle) – indukcijom

posredstvom magneta.

5.1. SUSTAV BATERIJSKOG PALJENJA

Osnovni dijelovi ovog sustava su (slika 10.):

Slika 10. Shema sustava baterijskog paljenja

Zatvaranjem glavnog prekidača uspostavi se tok istosmjerne struje napona 12 V (ili 6

V) od (+) priključka akumulatora preko varijatora (mnoga vozila ne posjeduju varijator),

primarnog namota induktivnog svitka, prekidača (platinska dugmad), mase vozila i preko

nje do (-) priključka akumulatora. Prekidanjem toka primarne struje prekidačem, inducira se

u sekundarnom namotu induktivnog svitka istosmjerna struja napona 12000 do 15000 V

koja se odvodi na centralni kontakt razvodnika paljenja, i preko razvodne ručice i

odgovarajućeg vodiča visokog napona dovodi na svjećicu. Na njenim elektrodama preskače

iskra i preko mase zatvara tok struje visokog napona, jer je drugi kraj sekundarnog namota

vezan na masu.

5.2. DIJELOVI SUSTAVA ZA PALJENJE

5.2.1. BATERIJA

Akumulator je uređaj u koji se za vrijeme punjenja dovodi istosmjerna električna

struja i troši za polarizaciju elektroda (stavljanje na različiti potencijal) u procesu elektrolize

elektrolita. Pri radu (pražnjenju akumulatora razlika potencijala čini elektromotornu silu za

uspostavljanje toka istosmjerne struje.

1 – akumulator, 2 – glavni prekidač, 3 – induktivni svitak, 4 – prekidač toka struje niskog napona, 5 – razvodnik paljenja, 6 – vodiči niskog napona, 7 – vodiči visokog napona, 8 – svjećice. 9 – masa vozila, 10 – kondenzator, 11 – varijator.

Cestovna vozila I

16

Na vozilima se najviše upotrebljavaju olovni akumulatori. Pored napona u voltima (6

i 12 V), akumulatori se karakteriziraju i kapacitetom u ampersatima (Ah): npr. 70 Ah znači

da se napunjen akumulator može isprazniti trošenjem struje jačine 7 A za 10 sati, ili 135 Ah

da se uz struju jakosti 6,75 A isprazni za 20 sati.

Kroz otvore na akumulatoru ulijeva se elektrolit tako da nivo bude za 10-15 mm viši

od rešetke ploča. Otvori se zatvaraju čepovima s otvorom (propušta isparenja van, a zrak

unutra). Otvori na čepovima moraju biti uvijek propusni.

Elektrolit je otopina sumporne kiseline (H2SO4) u destiliranoj vodi odgovarajuće

gustoće. Gustoća se tokom rada akumulatora smanjuje jer se kiselinski ostatak vezuje u

olovni sulfat. Ponovno punjenje akumulatora znači razgradnju olovnog sulfata, tj.

povećanje gustoće elektrolita. Mjerenjem gustoće dobiva se i uvid u stanje akumulatora, a

mjeri se areometrom (u °Be, pri 18 stupnjeva je prazan, a pri 32 je pun). Kvaliteta

akumulatora se može ocijeniti i mjerenjem napona (V) svake ćelije, kao i mjerenjem

gustoće elektrolita (27 g/cm3 pri temperaturi elektrolita od 20°C).

5.2.2. INDUKCIJSKI SVITAK

Indukcijski svitak (bobina) ima jezgru od transformatorskih čeličnih limova

međusobno izoliranih. Na jezgru se stavlja kartonski cilindar i na njega namata sekundarni

namot s mnogo zavoja (19 do 26 tisuća) tanke žice (0,07 do 0,1 mm). Kartonski cilindar

odvaja sekundarni od primarnog namota načinjenog s malo zavoja (250 do 400) deblje žice

(0,69 do 0,8 mm). Primarni namot okružuje nekoliko otvorenih prstena od

transformatorskog lima. Tako načinjeni sklop postavljen je u metalnu čahuru svitka i od

njega izoliran izolatorom. Priključci za primarni i sekundarni namot ugrađeni su na

poklopac od izolacionog materijala. Pomoćni otpornik vezan je na čahuru svitka s vanjske

strane. Unutrašnjost čahure se puni transformatorskim uljem.

Slika 11. Indukcijski svitak

8.2.3. PREKIDAČ I KONDENZATOR

Prekidač toka primarne struje (platinska dugmad) izvodi se u kućištu razvodnika

paljenja. Tako se za oba uređaja upotrebljava isti pogon. Tipske sheme izvedbi prekidača

prikazane su na slici 12.

1 – metalna čahura, 2 – sekundarni namot, 3 i 8 – kartonski cilindar, 4 – jezgra, 5 – izolator, 6 – poklopac od izolacionog materijala, 7 – pomoćni otpornik, 9 – primarni namot, 10 – otvoreni prsteni.

Cestovna vozila I

17

Slika 12. Tipovi prekidača primarne struje

Kondenzator se veže paralelno s kontaktima prekidača toka primarne struje. Sastoji

se od dvije ploče tanke aluminijske folije i dvije izolacione, tako da su folije izolirane

međusobno i kad se namotaju u valjak. Jedna folija se spoji s metalnom čahurom, a druga se

izoliranim vodičem spoji s dovodom primarne struje na prekidač.

5.2.4. RAZVODNIK PALJENJA I KUT PALJENJA

Razvodnik paljenja razvodi struju visokog napona iz sekundarnog namota do

odgovarajuće svjećice motora. On objedinjuje razvodni mehanizam, prekidač toka primarne

struje, regulator kuta paljenja i oktan-korektor (ako taj korektor postoji).

Elementi razvodnog mehanizma (slika 13.) smješteni su u poklopcu od

visokoizolacionog materijala i na gornjem kraju osovine razvodnika. U poklopac su

ugrađeni centralni kontakt i bočni kontakti. Broj bočnih kontakata odgovara broju cilindara

u motoru. Na kraju osovine smješten je rotor od izolacionog materijala vezan tako da se

lako skida. U rotor je ugrađena razvodna ručica, tako da ostvaruje spoj s centralnim

kontaktom, a pri okretanju s odgovarajućim bočnim kontaktom.

Slika 13. Razvodnik paljenja

Centrifugalni regulator paljenja ima zadatak da, ovisno o broju okretaja motora,

mijenja kut paljenja (preskakanja iskre). S povećanjem broja okretaja potrebno je da do

paljenja dođe ranije, jer se raspoloživo vrijeme pripreme za izgaranje smanjuje, a

neophodno je da ostane približno konstantno.

1 – vijak za podešavanje zazora, 2 – vijak za utvrđivanje nosača nakovnja, 3 – nakovanj, 4 – čekić, 5 – poluga, 6 – os zakretanja poluge, 7 – tuljak, 8 – opruga, 9 – brijeg.

1 – tijelo, 2 – usadni dio, 3 – osovina razvodnika, 4 – centrifugalni regulator paljenja, 5 – poklopac, 6 – bregovi, 7 – rotor s razvodnom ručicom, 8 – bočni kontakti, 9 – pneumatski regulator paljenja, 10 – priključak primarne struje, 11 – prekidač primarne struje, 12 – poluga prekidača, 13 – oktan-korektor, 14 – kondenzator, 15 – centralni kontakt.

Cestovna vozila I

18

Kut paljenja je ovisan i o opterećenju motora, tj. o efikasnosti punjenja cilindra

svježom smjesom. Što je bolje punjenje to je brže izgaranje u motoru. Zato je pri povećanju

punjenja svježom smjesom potrebno smanjiti kut paljenja. To obavlja pneumatski regulator

paljenja, a izvodi se u sklopu razvodnika paljenja.

Oktan-korektor omogućuje korekciju kuta paljenja u slučaju primjene benzina drugog

oktanskog broja od propisanog. Za manji oktanski broj treba manji kut paljenja, za benzin s

većim oktanskim brojem potreban je veći kut paljenja. Kut se pomoću matice mijenja

zakretanjem tijela razvodnika u odnosu na vratilo, prema postojećim oznakama.

5.2.5. SVJEĆICE

Svjećice osiguravaju preskakanje električne iskre, a time paljenje smjese u cilindru

motora. Navojem na metalnom tijelu utvrđuje se u glavi cilindra tako da se njene elektrode

nalaze u prostoru za izgaranje. Svjećica ima centralnu elektrodu ulivenu u keramički

izolator, a on je učvršćen u tijelu. Bočna elektroda spojena je s tijelom.

Prema toplinskoj vrijednosti svjećice se dijele na:

a) tople, s temperaturom zagrijavanje ispod 500°C, ali brzim zagrijavanjem do radne

temperature (95 s),

b) srednje, s vremenom zagrijavanja na radnu temperaturu do 750°C za 175 s,

c) hladne svjećice, s radnom temperaturom od 800°C za vrijeme 240 s.

Tople svjećice se primjenjuju za motore s nižim stupnjem kompresije i manjim

brojem okretaja, a hladne za motore s većim brojem okretaja i višim stupnjem kompresije.

5.3. NOVI SUSTAVI PALJENJA

Porast broja okretaja i stupnja kompresije kod otto motora zahtijeva veće

opterećivanje sustava za paljenje. Ta neophodnost je uvjetovana većim termičkim

opterećenjem, a time i intenzivnijim trošenjem elektroda (povećanjem zračnosti među

elektrodama), intenzivnijim nagorijevanjem svih kontakata, starenjem izolacije u

induktivnom svitku, trošenjem kontakata u razvodniku paljenja itd. Mogućnosti klasičnih

sustava baterijskog paljenja su ograničene pouzdanošću rada kontakata prekidača primarne

struje, kod kojih jakost struje ne može prijeći vrijednost 5A.

Zbog navedenih razloga razvijeni su novi sustavi baterijskog paljenja. To su:

kontaktno-tranzistorski sustav paljenja i beskontaktno-tranzistorski sustav paljenja.

Kontaktno-tranzistorski sustav baterijskog paljenja u klasični sustav baterijskog

paljenja uključuje tranzistorski komutator. Smješta se između primarnog namota

induktivnog svitka i prekidača toka primarne struje.

Prednost ovog sustava je u tome što su kontakti prekidača primarne struje opterećeni

veoma slabom strujom (manje od 1 A), a time im se znatno produžuje vijek trajanja, mogu

se dostići veće vrijednosti visokog napona, stabilnost rada sustava je veća i dr.

Beskontaktni tranzistorski sustav paljenja ima generator impulsa

(elektromagnetski, fotoelektrični, ili drugi) umjesto prekidača toka primarne struje.

Električni impulsi napajaju i određuju rad više tranzistora u okviru tranzistorskog

komutatora. Pogon generatora impulsa obavlja se na isti način kao i razvodnika paljenja, ali

se tok primarne struje prekida unutar samog komutatora (nema kontaktnog prekidanja pa

stoga i naziv beskontaktni).

Cestovna vozila I

19

5.4. SUSTAV MAGNETSKOG PALJENJA

Paljenje pomoću magneta primjenjuje se uglavnom kod motora koji ne posjeduju

akumulator, a mnogo rjeđe kod drugih vrsta vozila (traktori, specijalna vozila i dr.). Najviše

se izvode sustavi magnetskog paljenja s okretnim magnetom. Prednost ovih izvedbi ogleda

se u relativno maloj težini i kratkom magnetskom toku što je bitno za postizanje visokog

napona pri puštanju motora u rad i radu motora na malom broju okretaja.

Slika 14. Shema sustava paljenja s okretnim magnetom

Ovaj je sustav paljenja pogodan jer ne zahtijeva lančani ili zupčani prijenos (veza

direktno na vratilo), a time je izbjegnut problem podmazivanja. Rotirajući se dio

upotrebljava i kao zamašnjak motora pa se ostali dijelovi sustava mogu izvesti veći, što se

odražava na sigurnost u radu i brže puštanje motora u rad.

5.5. ELEKTRONSKO PALJENJE MOTORA

Klasični prekidač paljenja (platine) kod elektronskog paljenja služi samo za

pobuđivanje tranzistorskog sklopa i kroz njegove kontakte teče vrlo mala struja od nekoliko

desetina mA.

Ulogu mehaničkog prekidača preuzima snažni tranzistor koji, u trenutku otvaranja

platina trenutačno blokira protok struje kroz primarni namotaj bobine čime se stvaraju

uvjeti za pojavu visokonaponskog impulsa na njenom sekundaru, odnosno iskre na svjećici.

Vidimo da u ovakvom rješenju kroz platine prolazi samo minimalna pobudna struja, a

protok velike impulsne struje (od nekoliko ampera), potreban za funkcioniranje bobine,

preuzima tranzistor. Mala struja ne oštećuje platine, a također ih više ne ugrožava ni

povratni induktivni napon. Kontakti ne nagorijevaju, pošto više nema iskrenja, a (podešeni)

razmak ostaje stalan

Prednosti koje ugrađeni elektronski uređaj osigurava u eksploataciji automobila:

1. smanjena potrošnja goriva,

2. povećana snaga motora,

3. povećana elastičnost motora u višem stupnju prijenosa,

4. bolje ubrzanje,

5. pravilniji i mirniji rad motora, naročito pri velikom broju okretaja motora,

6. sigurnije paljenje u zimskim uvjetima,

7. kraće zagrijavanje motora,

1 - prekidač rada sustava, 2 – prekidač toka primarne struje, 3 – permanentni magnet, 4 – stator, 5 – primarni namot, 6 – sekundarni namot, 7 – razvodnik paljenja, 8 – svjećica, 9 – kondenzator, 10 – osigurač.

Cestovna vozila I

20

8. do pet puta duži vijek trajanja platina,

9. više od pet puta duže trajanje svjećica,

10. veća maksimalna brzina.