MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
DIPLOMOVÁ PRÁCE
BRNO 2009
Bc. VLADIMÍR ZEMÁNEK
Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Měření příkonu vybraných systémů osobních vozidel Diplomová práce
Vedoucí práce:
Vypracoval:
Ing. Jiří Čupera, Ph.D.
Bc. Vladimír Zemánek
Brno 2009 2
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma ‚‚Měření příkonu vybraných systémů u osobních vozidel‘‘ vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.
V Lipníku nad Bečvou, dne 1.5.2009
podpis diplomanta………………………………….
3
PODĚKOVÁNÍ
Touto cestou děkuji panu Ing. Jiřímu Čuperovi, Ph.D. vedoucímu diplomové práce za odborné vedení, cenné rady a připomínky při zpracování této diplomové práce. Dále děkuji svým rodičům, za podporu a zázemí, které mně věnovali po dobu mého studia.
4
ABSTRAKT
Cílem práce bylo, vypracovat celkovou bilanci vybraných komponentů osobního automobilu na základě měření příkonu. Měřeným vozem byla Škoda Felicia, u které bylo provedeno laboratorní měření, kdy na základě naměřených veličin elektrického proudu a napětí byla zpracována celková bilance elektrického příkonu. Výsledky tohoto měření byly interpretovány do vybraných jízdních režimů automobilu tak, aby z nich bylo patrné, jaké energetické zatížení představují jednotlivé jízdní režimy a dále vyhodnocena spotřeba paliva v závislosti na těchto režimech. Maximální příkon při možném zapnutí spotřebičů mezi sebou dosahoval hodnoty 1,434kW a ztráty elektrickým vedením dosahovaly 64W. Nebyl opomenout vliv celodenního povinného svícení, které se podílí na ne celkové spotřebě paliva, kdy náklady při ujetí 20 000km/rok dosáhnou 609Kč/rok, při průměrné ceně paliva 30Kč/l.
Klíčová slova: elektrický příkon, ztráty, měrná spotřeba, výkon, jízdní režim
ABSTRACT The aim of this work was to develop an overall assessment of selected components of a car based on the measurement instrument. Metered car was Skoda Felicia, which was carried out laboratory measurements where the measured values of electric current and voltage was drawn overall balance of input. The results of the measurements were interpreted by the selected driving modes car, so that one has seen the energy burden represent each ride schemes and assessed the fuel consumption in relation to these schemes. The maximum input when turned on the appliances as possible between them was the loss of 1,434kW and 64W power lines reached. And there wasn´t forget the impact of compulsory full light, which is not involved in the total fuel consumption, the cost of failure 20 000km/year reach 609CZK / year, at an average price of fuel 30 CZK / l.
Key words: electric input, loss, specific consumption, exercise, ride scheme
5
CÍL PRÁCE
Cílem diplomové práce bylo determinovat systémy osobních automobilů, které vyžadují ke své činnosti energii spalovacího motoru a zároveň systémy spotřebovávající elektrickou energii generátoru. V jednotlivých kapitolách podrobněji definovat činnost jednotlivých agregátů zajištující funkci spalovacího motoru. Na základě laboratorního měření osobního vozu Škoda Felicia zpracovat elektrickou bilanci tohoto vozidla a provést vyhodnocení toho měření s následným účinkem elektrospotřebičů ovlivňující spotřebu paliva, které pak souvisí s ekonomikou provozu. Cílovým východiskem je poukázat na možná řešení, kterými by bylo možno minimalizovat energetické ztráty a zvýšit tak efektivní účinnost použitých komponentů u spalovacího motoru.
6
OBSAH 1
ÚVOD....................................................................................................................... 9
2
ELEKTRONIKA V MOTOROVÉM VOZIDLE................................................... 11 2.1
3
Oblasti použití elektroniky v motorovém vozidle............................................ 12
2.1.1
Hnací ústrojí.............................................................................................. 14
2.1.2
Kabina řidiče/karoserie ............................................................................. 14
2.1.3
Informační systémy................................................................................... 15
2.1.4
Rozdělení elektroniky v motorovém vozidle na čtyři hlavní okruhy ....... 15
ELEKTRICKÁ ZAŘÍZENÍ VOZIDEL ZAJIŠTUJÍCÍ CHOD SPALOVACÍHO
MORORU....................................................................................................................... 16 3.1
Nezávislé zdroje elektrického proudu .............................................................. 16
3.1.1 3.2
Zdroje elektrického proudu závislé na chodu motoru...................................... 19
3.2.1
Dynama..................................................................................................... 19
3.2.2
Alternátory ................................................................................................ 24
3.3 4
Akumulátorové baterie ............................................................................. 17
Elektrická zařízení vozidel zajištující spouštění spalovacího motoru.............. 27
MECHANICKY POHÁNĚNÁ ZAŘÍZENÍ OSOBNÍCH AUTOMOBILŮ
ZAJIŠTUJÍCÍ ČINNOST SPALOVACÍHO MOTORU................................................ 31 4.1
4.1.1
Chladící soustava ...................................................................................... 31
4.1.2
Mazací soustava........................................................................................ 35
4.2
5
Soustavy zajištující bezprostřední chod spalovacího motoru ......................... 31
Soustavy závislé na chodu spalovacího motoru............................................... 38
4.2.1
Klimatizace vozidel .................................................................................. 38
4.2.2
Servořízení ................................................................................................ 44
MĚŘÍCÍ ZKUŠEBNY PRO OSOBNÍ AUTOMOBILY........................................ 46 5.1
Zařízení pro disipaci energie – brzdy............................................................... 46
5.1.1
Třecí .......................................................................................................... 46
5.1.2
Hydraulické............................................................................................... 46
7
5.1.3 5.2
6
Elektrické .................................................................................................. 47
Vozidlový dynamometr 4VDM E120-D.......................................................... 48
5.2.1
Konstrukční řešení vozidlového dynamometru ........................................ 48
5.2.2
Základní mechanické vlastnosti dynamometru MEZ 4VDM E120-D ..... 51
MĚŘENÍ ELEKTRICKÉHO PŘÍKONU A JEHO BILANCE U OSOBNÍHO
AUTOMOBILU ŠKODA FELICIA .............................................................................. 52 6.1
Specifikace měřeného vozidla.......................................................................... 52
6.2
Postup při měření a naměřené veličiny ............................................................ 52
6.3
Elektrické vztahy použité k výpočtu celkové bilance elektrické soustavy
měřeného vozidla........................................................................................................ 54 6.3.1
Elektrický odpor ....................................................................................... 54
6.3.2
Práce a výkon v obvodu stejnosměrného proudu ..................................... 56
6.4
6.4.1
Výpočet měrné spotřeby paliva (obecně) ................................................. 61
6.4.2
Naměřené hodnoty na válcovém dynamometru 4VDM-E120D .............. 62
6.4.3
Výpočet spotřeby paliva dle naměřených veličin ..................................... 62
6.4.4
Vliv celoročního svícení na ekonomiku provozu ..................................... 64
6.5 7
Spotřeba paliva v závislosti na jízdním režimu................................................ 61
Diskuze spotřeby paliva v závislosti na jízdních režimech.............................. 66
VLIV KLIMATIZACE NA VÝKON MOTORU .................................................. 67 7.1
Měření příkonu klimatizace u vozu Mitsubishi Carisma ................................. 67
7.1.1
Postup před vlastním měřením ................................................................. 67
7.2
Vyhodnocení měření ........................................................................................ 68
7.3
Vliv klimatizace na spotřebu paliva................................................................. 68
7.3.1
Hospodárnost provozu klimatizace........................................................... 69
8
ZÁVĚR ................................................................................................................... 70
9
POUŽITÁ LITERATURA ..................................................................................... 72
10
SEZNAM OBRÁZKŮ............................................................................................ 74
8
1
ÚVOD Když se podíváme do současnosti, tak jistě každý z nás by si nedokázal náš život
představit bez elektrické energie. Ačkoliv si to neuvědomujeme, tvoří velkou část našeho každodenního života. Pokud se podíváme do minulosti tak zjistíme, že člověk už od starověku se snažil získat různé zdroje energie, které by byly v jeho prospěch. Jedním z úplně prvních zdrojů byl oheň, který poskytoval v prvé řadě především teplo a světlo. Postupem času začalo lidstvo hledat další zdroje energie. Prvním zdrojem energie byl kůň, ale jistě významnějším bylo využití energie vody a větru. Rozvoj elektrické nastal teprve až v 19. století po objevu prvního použitelného zdroje elektrického proudu a to Voltova článku v roce 1880. Zanedlouho poté získává první patent spalovací motor, o který se zasloužil Isaac de Rivaz. Tento motor spaloval směs svítiplynu zapálenou pod pístem, který se pohyboval v dělostřelecké hlavni. Současně s vývojem elektrické energie dochází k rozvíjení spalovacího motoru. Cílem člověka je odstranit namáhavou práci a zlepšit si tak svojí životní úroveň. Ovšem cesta nebyla tak jednoduchá. Výrobu prvního stejnosměrného proudu doprovázely značné problémy, které spočívaly ve značných ztrátách na větší vzdálenosti. Na ty právě doplatil francouzský vědec Marcel Deprez, když se pokoušel stejnosměrným proudem zásobovat výstavní pavilony v Mnichově elektřinou vyráběnou v malé elektrárně, postavené u uhelného dolu vzdáleného 37 kilometrů. Cestou po telegrafních drátech se elektrickým odporem ztratilo téměř 89% veškeré elektrické energie. Rovněž tak spalovací motor se potýkal s mnoha problémy. Vzhledem ke své spotřebě paliva měl malý výkon a byl poměrně hlučný. Teprve až v roce 1877 úpravou spalovacího cyklu vznikla oficiální podoba označována dodnes jako čtyřdobý spalovací motor. Z tohoto hlediska můžeme poukázat na to, že současná podoba spalovacího motoru se neobejde bez správné činnosti elektrické soustavy. Jedny z prvních elektrických zařízení spalovacího motoru tvořila zapalovací soustava. S vývojem
9
dopravních prostředků přibylo osvětlení vozidla, později elektrický startér a stěrače. Prvním zdrojem elektrického proudu bylo magneto, které bylo nahrazeno dynamem o provozním stejnosměrném napětí 6 nebo 12V. Postupem času však elektrospotřebičů přibývalo a dynamo muselo být nahrazeno výhodnějším alternátorem. Příkon osvětlení podstatně vzrostl, a přibylo několik nových systému, které vyžadují ke své činnosti elektrickou energii. Současný příkon osobních automobilů přesahuje 1kW a prognóza říká, že v budoucnu dojde k nárůstu na 4 až 6kW.
10
2
ELEKTRONIKA V MOTOROVÉM VOZIDLE
Elektronika v motorovém vozidle hraje stále důležitější roli. Zajišťuje především bezpečnost a pohodlí cestování, který obohacuje o multimediální zařízení a navigační systémy. Snižuje spotřebu paliva a zároveň zvyšuje výkon motoru. Moderní polovodičové technologie přispívají ke stále rozsáhlejší náhradě původně mechanicky poháněných agregátů elektrickými. S rostoucím podílem elektroniky v automobilu se dostává do popředí problém integrace řídících systémů a související architektura sběrnice. Sběrnice CAN poskytla automobilu významné prosíťování a podstatně zvýšila podíl elektronických součástek. Integrace elektronických prvků komunikujících prostřednictvím sběrnice CAN není jednoduchý proces, neboť připojení nových prvků sběrnice ovlivňuje účastníky již na sběrnici pracující. Problém integrace řídících systémů v automobilu byl řešen až později a je zřejmé, že celý automobilový průmysl potřebuje účinné mechanismy pro stále pokračující integraci. Vzniká trend označovaný Composable Architecture, který znamená, že kritické vlastnosti jednotlivých komponent, resp. zúčastněných systémů, budou prostřednictvím integračního procesu k dispozici po celý systém. Elektronika nacházela svoji cestu do automobilu v několika oddělených vlnách. První aplikací byl regulátor dynama, který byl základním předpokladem realizace elektrického napájení v automobilu. První mikroprocesory našly uplatnění v obvodech pro řízení motoru, kde ve spojení s další elektronikou a senzory řídí okamžik zapalování a vstřikování benzinu. V průběhu uplynulých let představoval systém řízení motoru nejsložitější elektronické obvody v automobilu. Pouze na základě stále výkonnější elektroniky se podařilo snížit průměrnou spotřebu většiny automobilů při současném zvýšení výkonu motoru. V další vlně následovaly systémy řízení podvozku, k nimž patří ABS/ESP a zádržné systémy. Tyto systémy přispěly k tomu, že cestování automobilem se stalo bezpečnější a ohrožení cestujících se i přes značně rostoucí výkon vozidel dále snižovalo. Elektronika ve vnitřním interiéru automobilu představovala třetí, silnou vlnu na počátku 90.let, zahrnovala především komfortní systémy karoserie, řízení
11
klimatizace, elektronické systémy ovládání dveří, oken a nastavení sedadel, a systémy ovládání osvětlení a stěračů (např. dešťové senzory). Čtvrtá vlna, zahrnující telematiku a multimediální aplikace, vychází z tradičního autorádia, integruje do něj telematické funkce, jako tísňové volání a navigaci, a přejímá nové aplikace z oblasti spotřební elektroniky, jako jsou přehrávače MP3, DVD, a příjem digitálního televizního vysílání DVB. [2]
2.1 Oblasti použití elektroniky v motorovém vozidle
Elektronika v motorovém vozidle je důležitým pomocným prostředkem, který umožňuje splnit základní cíle vývoje vozidla, jimiž jsou zvýšení bezpečnosti vozidla, zvýšení hospodárnosti, zvýšení jízdního pohodlí, zlepšení životního prostředí. Potenciál
jiných,
např.
hydraulických
nebo
pneumatických
pomocných
prostředků, si nelze při použití u motorových vozidel odmyslet, ale blíží se jisté technologické nenasycenosti. Ve spojení těchto pomocných prostředků fluidní techniky s mikroelektronikou lze však docílit dalších funkčních zlepšení. Vývoj elektronických prvků pro motorová vozidla otevírá však také nové potenciály ve vývoji mechanických systémů. Význam elektroniky ve vozidle lze vidět ve zvláštní vlastnosti, že z mechanického okolí mohou být pomocí senzorů zachyceny, zpracovány a ukládány do paměti informace a tyto přeměňovány akčními povely na mechanické prvky. Důsledně probíhá funkční rozdělení úloh, které jsou přiřazeny mechanickým prvkům a nadřazené elektronické regulaci. Základní funkce jsou uskutečňovány mechanickými prostředky. Elektronika regulačně zasahuje tam, kde je nutno zpracovat informace pro nadřazené procesy, jejichž zachycení nebo rychlost zachycení předpokládá elektroniku, když by jak řidič, tak mechanické systémy s touto úlohou byly přetíženy. Použití elektroniky v motorovém vozidle vede k odlehčení řidiče a uvolňuje tím lidskou kapacitu k lepšímu pozorování vnějšího dopravního děje. Současně to znamená
12
konsekventní pokračování zatím stále sledované vývojové linie odlehčení tělesné námahy při obsluze agregátů řidičem. Elektronická zařízení a regulace, zejména v oblasti aktivní bezpečnosti se dnes stále více používá jak u osobních, tak i užitkových vozidel. Účelem všech existujících i vyvíjených elektrických zařízení pro motorová vozidla je trvalá snaha inženýrů o zlepšení jízdní bezpečnosti. [1]
Obr.1 Oblasti použití elektroniky v motorovém vozidle
Elektronickým propojením vozidlových agregátů je zajištěno především odlehčení řidiče v běžných i nebezpečných situacích. Sledovanou vývojovou strategií je co nejvíce odlehčit řidiče od tělesné námahy při ovládání agregátů – uvolňuje mentální kapacitu řidiče k lepšímu sledování dopravního děje. Systémy, které redukují jak psychické, tak fyzické zatížení řidiče a zabezpečují jeho koncentraci, jsou rozhodujícím přínosem ke zvýšení aktivní bezpečnosti motorových vozidel. Můžeme tyto systémy charakterizovat takto. [2]
13
2.1.1 Hnací ústrojí
Hnací ústrojí je u osobních automobilů tvořeno těmito elektronickými prvky: - elektronickým řazením převodovky, - automatickým ovládáním spojky, - elektronickým ovládáním brzdové soustavy včetně protiblokovacího systémů ABS, - protiprokluzovým systémem ASR, - signalizací opotřebení brzdových kotoučů, - regulací rychlosti jízdy, - aktivním odpružením.
2.1.2 Kabina řidiče/karoserie
Kabina řidiče je vybavena elektronické prky: - klimatizací, automatickým vytápěním, - odpružením sedadel, - elektrickým nastavováním sedadel s integrovanými bezpečnostními pásy, - automatickou regulací světelného dosahu reflektorů, - semiaktivním/aktivním odpružením kabiny řidiče, - nastavováním sloupku řízení, - přídavným řízením zadních kol, - elektronickou vazbou mezi řídícím ústrojím a pneumatikami.
14
2.1.3 Informační systémy Informační systémy elektroniky vozidla obsahují tyto prvky: - diagnostiku vozidla, - kontrolu bezpečné vzdálenosti, - vozidlové navigační systémy, - parkování, - kontrolu mrtvého prostoru.
2.1.4 Rozdělení elektroniky v motorovém vozidle na čtyři hlavní okruhy A - hnací soustava: 1 - řízení samočinné převodovky, 2 - regulace vstřikování vznětového motoru, 3 - digitální řízení zapalování a vstřikování zážehového motoru, 4 – lambda sonda, 5 – regulace volnoběhu, 6 – diagnostika motoru, 7 – elektronický akcelerátor, 8 – řídící jednotka motoru; B – komunikační soustava: 9 – výstup hlasového syntezátoru, 10 – řízení různých funkcí hlasem, 11 – rádio, 12 – palubní počítač, 13 – telefon, 14 – navigační přístroj, 15 – nová technologie displejů, 16 – systém multiplex; C – zařízení pro komfort: 17 – tempomat, 18 – vytápění a klimatizace, 19 – seřizování sedadel s pamětí, 20 – centrální zamykání, 21 – regulace odpružení, 22 – čidlo vzdálenosti při couvání; D – bezpečnost: 23 – radarová výstraha nejmenší bezpečné vzdálenosti, 24 – stírače a ostřikovače světlometů, 25 – hlavní světlomety s výbojkami, 26 – regulace stíračů a ostřikovačů,
15
27 – autodiagnostika vozidla, 28 – indikátor servisních intervalů, 29 – monitor provozních náplní a opotřebení kol, 30 – spouštění soustavy airbagů a napínačů bezpečnostních pásů, 31 – zabezpečovací soustava vozidla (alarm, imobilizér), 32 – kontrola tlaku v pneumatikách, 33 – protiblokovací a protiskluzová soustava, 34 – soustava řízení dynamiky vozidla. [4] Viz. Obr.2.
Obr.2 Elektronické systémy v automobilu
3
ELEKTRICKÁ ZAŘÍZENÍ VOZIDEL ZAJIŠTUJÍCÍ CHOD SPALOVACÍHO MORORU
Z hlediska zdroje elektrického proudu můžeme rozdělit tyto zařízení na: - nezávislá
(elektrochemický akumulátor, aj.)
- závislá
(dynamo, alternátor, magneto, aj.)
3.1 Nezávislé zdroje elektrického proudu
Slouží k napájení elektrické sítě vozidla v době, kdy není motor vozidla v provozu.
16
3.1.1 Akumulátorové baterie
Je zásobníkem energie, kdy přivedenou energii mění na chemickou a tuto v případě potřeby změněnou na elektrickou vydává. Je vystavena za provozu nejtěžším podmínkám. Jde především o: - velké spouštěcí proudy, - velké rozmezí provozních teplot, - otřesy, - rychlé střídání nabitého a vybitého stavu. Nejčastěji se používá olověný akumulátor, jehož elektrolytem je kyselina sírová zředěná destilovanou vodou. 3.1.1.1 Alkalické akumulátory
Niklokadmiové (Ni-Cd), železoniklové. Mají větší hmotnost než olověné a jsou více odolné proti otřesům, zkratům, přebíjení i úplnému vybíjení. Jsou však mnohonásobně dražší než olověné. Elektrolytem je louh draselný (KOH). Nevýhodou je velký rozdíl mezi nabíjecím a vybíjecím napětím.
3.1.1.2 Stříbrozinkové akumulátory
Mají desky z porézního sintrovaného stříbra a záporné ze sloučeniny zinku. Elektrolytem je vodný roztok hydroxidu draselného. Tyto akumulátory jsou až o 60% menší než olověné, jsou o 70% lehčí, ale jsou velmi drahé a mají krátkou dobu životnosti.
17
3.1.1.3 Olověný akumulátor
Obal akumulátoru je z tvrzené pryže, PVC, polypropylénu. Na dně jsou vytvořeny kalové prostory pro hromadění aktivní hmoty. Akumulátor je složen ze dvou druhů desek, do kterých je zalisována aktivní hmota. Základem desek je mřížka, nosná kostra, vyrobená z tvrzeného olova (olova+antimonu). Síla desek je 1-2mm. Tvar je volen tak, aby činný materiál byl pevně zachycen s dokonalým elektrickým stykem a neodpadával při vibracích a pnutí, které vzniká při nabíjení a vybíjení. Složení směsí aktivní hmoty obou druhů je výrobním tajemstvím, ale základem jsou: Pro kladné desky oxid olovičitý
, které po zformování získá tmavou
hnědou barvu. Pro záporné desky je aktivní hmotou houbovité olovo Pb. Má šedou barvu. Jde vždy o směsi vyšších oxidů olova, které jsou míchány s jinými látkami, které se na činné hmoty převádějí teprve formováním elektrickým proudem po nalisování hmoty do desek a jejich vytvrzení. Dávají tak deskám větší mechanickou pevnost, větší vodivost, pórovitost apod. Vyrábějí se ve standardních velikostech a jsou propojeny s deskovou skupinou pomocí můstků s pólovými vývody. Kladná a záporná skupina jsou do sebe zasunuty tak, že se pravidelně střídají. Záporná skupina desek má vždy o jednu desku víc. V soustavě jsou jednotlivé desky od sebe odděleny. Separátory slouží k oddělení desek od sebe, zajišťují vzdálenost mezi deskami opačné polarity a zpevňují sestavu. Jejich vlastnosti mají vliv na vlastnosti akumulátoru. Separátory oddělují jednotlivé desky s činnou hmotou od sebe. Nesmějí bránit snadnému průchodu iontů, dotýkat se desek na velké ploše, aby byl usnadněn přístup elektrolytu k hmotě a tím se vyrovnávala jeho hustota. Dále musí odolávat agresivnímu prostředí. Zhotovují se z mikroporézních hmot, papíru, skelných vláken. Elektrolyt je tvořen ředěnou kyselinou sírovou ( destilovanou vodou na hustotu 1,26-1,285kg/ hustotě 1,2-1,22kg/
). Ředění je provedeno
. Největší vodivost má elektrolytu při
. Použije-li se elektrolyt větší hustoty, je svorkové napětí a
kapacita akumulátoru vyšší. Překročení hodnoty 1,285kg/
18
dochází k napadání desek
kyselinou. Nejnovější konstrukce akumulátoru jsou v provedení ‚‚bez-údržbové‘‘. Při jejich výrobě se používají nové technologie zpracování a nové druhy materiálu. Nádoba a víko jsou z polypropylénu, vnitřní propojení článků je mezistěnou, desky a mřížky z nízkoantimonových slitin. Dnes je akumulátor americké konstrukce, který má jednotlivé články tvořeny jako svitky, kyselina je pak nasátá do separátorů, které oddělují svinutou desku s aktivní hmotou. [8]
Obr.3 Konstrukce olověného akumulátoru
3.2 Zdroje elektrického proudu závislé na chodu motoru
Nejčastějším zdrojem elektrického proudu u motorových vozidel jsou rotační generátory (dynamo, alternátor), který je doplněn akumulátorem.
3.2.1 Dynama
Byla po dlouhou dobu nejpoužívanějším generátorem elektrického proudu, jako zdroje stejnosměrného proudu.
19
3.2.1.1 Princip činnosti
Elektromagnetická indukce je rovna otáčení smyčky v elektromagnetickém poli. Tím se indikuje střídavé napětí Ui. Velikost napětí je závislá na: -
magnetické indukci (B)
[T],
-
aktivní délce vodiče (l),
[m],
-
rychlosti otáčení smyčky (v), [
],
Ui= B . l . v -
na komutátoru, který střídavé napětí usměrní (napětí tak pulzuje),
-
nabuzením dynama – umožňuje zbytkový (remanentní) magnetismus v obvodu statoru po předcházející činnosti, k nabuzení stačí kontrolka,
-
na regulaci – musí být prováděna, protože by došlo při maximálních otáčkách dynama k indukování až 40V a u 12V dynama = zničení sítě a spotřebičů.
3.2.1.2 Rozdělení dynam Dynama můžeme dělit podle různých hledisek: 1) podle počtu pólových nástavců - ty se volí podle konstrukce, velikosti a provozní rotační rychlosti dynam na: -
dvoupólová dynama,
-
čtyřpólová dynama.
2) podle zapojení budících cívek- vinutí kotvy a vinutí statoru dynama: a) derivační – vinutí cívek je zapojeno paralelně s vinutím kotvy – pro snadnou regulaci a vlastnosti je vhodné pro automobily, b) sériové – vinutí cívek statoru je zapojeno sériově s vinutím kotvy (za sebou), c) kompaudní – sériově paralelní, pro složitost provozních podmínek, obtížnou regulaci a pracovní charakteristiky se zapojení b) a c) u motorových vozidel nepoužívají.
20
3.2.1.3 Konstrukce a parametry
Vlastnosti derivačních dynam jsou znázorněny na těchto charakteristikách: 1) Charakteristika
vnitřní–
naprázdno – zde jde o závislost napětí naprázdno na budícím proudu při konstantních
otáčkách.
Průsečík
odporové
(A)
přímky a charakteristiky určuje velikost napětí 2) Charakteristika
vnější–
zatěžovací – jde o závislost svorkového budícím
napětí proudu
na při
konstantních otáčkách. Po dosažení
max.
proudu
(obr.4b) se při zvýšení zatížení zmenšuje proud. S poklesem
svorkového
napětí klesá budící proud, -
Obr.4 Základní charakteristiky derivačního dynama
dynamo se odbuzuje. Při
spojení kartáčů nakrátko je svorové napětí 0. Vlivem zbytkového magnetismu však dodává proud I. 3) Charakteristika otáčková – budící – závislost napětí naprázdno na otáčkách– rychlosti otáčení rotoru při konstantním odporu v obvodu buzení (obr.4.c). Tvar charakteristik závisí na vlastnostech elektrického a magnetického obvodu. [8]
21
3.2.1.4 Základní části a materiály dynama
Hlavní části jsou: -
stator – utvořen ze silnostěnné trubky,
-
pólové nástavce – odlitky z ocelolitiny, které nesou budící cívky,
-
rotor – složený z ocelových plechů nalisovaných na hřídeli. V drážkách je uloženo vinutí rotoru. Vývody těchto cívek jsou připájeny k lamelám komutátoru,
-
komutátor – usměrňuje střídavé napětí, takže je odebírán stejnosměrný proud. Lamely jsou z elektrolytické mědi, od sebe izolovány (slída, fenoplast), mají tvar rybiny pro zajištění,
-
řemenicové víko – s ložiskem pro uložení hřídele a ventilační tvory,
-
komutátorové víko – s ložiskem pro uložení hřídele a držákem kartáčů. Ty jsou přitlačovány na komutátor silou 5 N. Malá dynama jsou dvoupólová, od 300 W výkonu jsou čtyřpólová,
-
držáky kartáčů – jsou radiální a axiální, musí splňovat tyto podmínky:
-
musí být dostatečně pevné pro vyloučení vibrací,
-
musí být co nejblíže komutátoru,
-
musí dovolit kartáčům volný pohyb,
-
pružina musí vyvolat potřebnou přítlačnou sílu,
-
převod dynama je volen 1,2 – 1,7 do rychla.
-
kartáče – odebírají proud z komutátoru a předávají jej do nezbytných vodičů, jsou namáhány elektricky a třením.
Otáčky jsou omezeny: - odstředivými silami, působící na vinutí rotoru, - komutačními poměry, ty se stoupajícími otáčkami zhoršují.
22
-
materiál: -uhlografitové (tvrdé a středně tvrdé), -grafitové (měkké), -měďnografitové, bronzografitové, Připojeny jsou pomocí lanka se spojovacím očkem a jejich šířka přesahuje dvě lamely – zamezuje jiskření a opalování lamel.
Obr.5 Řez dynamem 1) jho statoru
9) kotva s pracovním
2 a3) víka statoru
vinutím
4 a5) upevňovací šroub a
10) kolektor
pólový nástavec
M) svorka budícího
6) budící vinutí
vinutí
7a8) kartáče a držáky
D) svorka živého kartáče
3.2.1.5 Parametry dynam
-
jmenovité otáčky (n) – při těchto otáčkách dodává dynamo při provozní teplotě provozní napětí 75% maximálního proudu,
-
maximální proud (I max) – trvale odebíratelný proud,
-
provozní napětí – napětí, při kterém napětí trvale pracuje (6V, 12V, 24V),
-
jmenovité napětí (Un) –charakterizuje zařízení (6V, 12V, 24V),
-
spínací napětí - při tomto napětí je dynamo připojeno k akumulátoru.
23
-
spínací otáčky (n s.) – při těchto otáčkách dosáhne nezatížené dynamo spínací napětí,
-
maximální otáčky (n max.) – nejvyšší otáčky s ohledem na odstředivé síly a komutaci.
3.2.2 Alternátory
Alternátor je v současné době u motorových vozidel nejpoužívanějším primárním zdrojem proudu. 3.2.2.1 Výhody oproti dynamu -
akumulátor je dobíjen při velmi nízkých otáčkách,
-
životnost akumulátoru se tím prodlužuje, u dynam jsme omezeni jakostí komutace a odstředivými silami, které se při vyšších rychlostech zhoršují,
-
alternátor je buzen přímo z akumulátoru po zapnutí klíčku zapalování 1000 ot./min. – dynamo bez dodávky,ale alternátor dodává již 13A,
-
minimální údržba – většina alternátorů má sice kroužky a kartáče, ale těmi se přivádí do rotoru jen velmi slabý budící proud = malé opotřebení,
-
jednodušší regulace – usměrňovač propouští proud pouze jedním směrem – odpadá zpětný spínač, omezovač proudu, ten je omezen reaktancí vinutí statoru a nemůže překročit jisté hodnoty,
-
reaktance statorového vinutí – odpor pro průchod střídavého proudu se mění lineárně s otáčkami a tak samočinně s nimi roste jak indukované, vnitřní napětí, tak i vnitřní zdánlivý odpor (impedance) alternátoru. - větší spolehlivost, - menší hmotnost a rozměry, - odpadá jiskření na komutátoru – snazší odrušení, - souprava alternátor – usměrňovač dává proud stále stejné polarity nezávislé na smyslu otáčení, kdežto dynamo se může přepólovat.
24
3.2.2.2 Nevýhody alternátoru Nevýhodou alternátoru je vznik přepětí při náhlém odlehčení alternátoru, není-li připojen akumulátor. Tím dojde ke zvýšení inverzního napětí, protože pracovní vinutí alternátoru má značnou indukčnost.
Obr.6 Porovnání výkonu dynama a alternátoru
3.2.2.3 Alternátor s budícím vinutím Je používán pro vyšší výkony u vozidel, kde je nezbytná regulace napětí. Jde o stejnosměrné buzení. -
stator – v drážkách statorového paketu, složeného z dynamových plechů, je uloženo trojfázové vinutí vždy pro dva páry pólů. Fáze jsou proti sobě pootočeny o 120°, 3x6 cívek tvoří tak 3 fáze spojení, je do hvězdy (Y) – cívky mají pouze několik závitů silného Cu drátu. Střední vodič hvězdy je spojením jednoho konce všech tří fází. Vyvedení středního vodiče je dáno vnitřním spojením alternátoru.
-
rotor – vytváří hlavní magnetické pole a otáčí se v dutině statoru s vůlí 0,2 - 0,3mm. Pohon je zajištěn od motoru řemenicí s klínovým řemenem v poměru 0,6 – 0,3. Na rotoru jsou dvě nalisované nebo frézované hvězdice z měkké oceli. Každá z nich má na vnějším obvodě drápkové póly. Do mezery jedné hvězdice zasahují póly drápků druhé hvězdice. Budící cívka prstencového tvaru je napájena proudem ze dvou kroužků. Budí všechny póly tak, že se střídají severní a jižní póly. Jedna nese jen severní druhá jižní. Magnetický tok 25
vychází z jednoho pólu (S), ve vzduchové mezeře se dělí na dvě poloviny. Obě poloviny se spojují v rotorovém prstencovém jhu. Při volbě vysokého počtu pólů se zvýší kmitočet alternátoru. Drápkové póly mají lichoběžníkový tvar, -
Víko s diodami – na zadním víku jsou v držáku umístěny polovodičové prvky. Všechny musí být dokonale chlazeny, což zajišťuje ventilátor.
3.2.2.4 Zásady použití alternátoru -
alternátor je ve své konstrukci řešen tak, že jeho zkratový proud je o málo větší než trvale přípustný maximálně dodávaný proud, proto nemůže dojít ke zničení vinutí, ale pouze k poškození polovodičových součástek,
-
je navržen tak, aby již při volnoběžných otáčkách indukoval takové napětí, které umožňuje připojení akumulátoru, např. čtrnáctivoltový alternátor dodává již při volnoběhu napětí 12,5V, bez usměrňovačů ale může dosáhnout napětí v max. otáčkách až přes 100V,
-
je konstruován pro požadovanou polaritu, nelze jej přebudit jako dynamo, každá změna vede ke zničení polovodičových součástí,
-
musí být dokonale chlazen z důvodu ochrany polovodičových součástí, dokonale ukostřen a propojen,
-
polovodičům rovněž škodí zvýšené napětí způsobené nesprávnou funkcí regulace, ukostřením nebo odpojením akumulátoru za chodu, pozor na napěťové špičky při odpojování silných zdrojů k akumulátoru, pozor na odpojení při svařování elektrickým obloukem na karoserii vozidla. [8]
Obr.7 Konstrukce alternátoru-řez
26
3.3 Elektrická zařízení vozidel zajištující spouštění spalovacího motoru
Spouštěcí zařízení musí zajistit roztočení spalovacího motoru vozidla a uvést jej do stavu, kdy spalovací motor sám svým dějem překoná všechny odpory, které působí proti jeho činnosti. Výkon spouštěcího zařízení určují navíc otáčky
na které se musí
spouštěcí zařízení roztočit. Ty závisí na druhu a stavu pohonné směsi, charakteristice, teplotních poměrech apod. Pro zážehové motory jsou v rozpětí 40 – 150 ot/min. Pro vznětové motory jsou v rozpětí 80 – 200 ot/min. Spouštěcí soustavy se používají s různými druhy a způsoby činnosti. Kromě elektrických spouštěčů se používá pro velké motory ještě hydraulické, pneumatické nebo setrvačníkové spouštěcí nebo i pomocné spouštěcí motory. Pro motorová vozidla jsou nejvhodnější elektrické spouštěče pro své výhody : -
pohotovost,
-
snadnou ovladatelnost,
-
akumulátor, jako zdroj proudu slouží zároveň jako zásobník pro elektrický rozvod vozidla.
Po elektrické stránce jde o sériový elektromotor s velkým momentem při malých otáčkách. Po mechanické stránce musí splňovat tyto požadavky: -
bezpečné zajištění pastorku v klidové poloze proti zasunutí do věnce setrvačníku,
-
zajištění zasunutí pastorku i v případě, že jde-li zub pastorku proti zbu věnce setrvačníku,
-
při plném záběru musí být schopen přenášet celý točivý moment a musí být chráněn před přetížením a zpětným chodem spalovacího motoru,
-
zasunutí pastorku v záběru musí být po celou dobu sepnutí,
27
-
po rozpojení obvodu ovládacího ústrojí musí spouštěcí obvod rozpojit, pasotrek se vrací do základní polohy a spouštěč je připraven na další použití, Výkony spouštěčů jsou v rozpětí 0,22 – 25kW. Kotvy jsou uloženy na kluzných
ložiscích, protože jsou v chodu pouze krátkou dobu. 3.3.1.1 Vlastnosti spouštěcí startovací soustavy
Pro spouštěče se používá stejnosměrný sériový elektromotor, který má zapojeno budící vinutí do série s rotorem. Výkon je závislý na: -
charakteristice spouštěče,
-
vlastnostech akumulátoru,
-
spojovacím vedení.
Při stanovovaní konkrétního spouštěče musíme vycházet za spouštěcí soustavy jako celku. Přitom víme že: -
akumulátor má svůj vnitřní odpor a napětí naprázdno určité velikosti,
-
spouštěč v určitém okamžiku odebírá proud (I) a na svorkách je pak odpovídající napětí U.
Jednoduché vztahy vycházejí z veličin, které jsou závislé: -
na proudu (I) spouštěče,
-
ztrátách třením,
-
ztrátách v železe,
-
úbytku napětí na kartáčích.
Z těchto veličin dosazených do příslušných vzorců stanovíme výpočtem okamžitý výkon spouštěče a moment točivého stroje. Pro naše potřeby porovnáme požadované parametry spouštěče s grafem, ve kterém jsou zakresleny veškeré požadované parametrické hodnoty- otáčky, výkon a moment ve
28
vzájemném vztahu. Parabolický průběh momentu se při velkých proudech mění na přímkový, protože aktivní železo magnetického obvodu je nasyceno. Magnetický tok proto se vzrůstajícím proudem už neroste. Otáčky pro spouštěč rovněž můžeme určit výpočtem nebo porovnáním v grafu. Výpočtem ze vztahu pro indukované napětí a napájecí napětí stejnosměrného motoru. Výsledkem je hyperbola, která při velkých proudech přechází v přímku. Maximální výkon spouštěče opět můžeme stanovit výpočtem ze složitého matematického vztahu. Proto nám postačí porovnání s grafem. Důležitý je pro tento výpočet tzv. proud na krátko (Ik). Je pro proud, který by tekl z akumulátoru v případě, že by se nemohl spouštěč otáčet. Máme-li použít spouštěč s daným příkonem P max., musíme volit akumulátor a odpory tak, aby se skutečně mohl vyvinout potřebný proud Ik. Příklad: Spouštěč dosahuje největšího výkonu při: i = Ik / 2 Požadavkem je spouštěč o výkonu 0,6 kW akumulátor a vedení (kabely) musí být navrženy tak, aby spouštěčem v zabržděném stavu (nakrátko) protékal proud 0,6A. Ik = 200 A / 12 Při největším výkonu bude odebírat spouštěč proud:
I = Ik / 2 = 100 A
Obr.8 Charakteristika sériového spouštěče elektromotoru
Skutečný průběh veličin P, M, n spouštěče 0,6 kW je v grafu Obr.8.
Průběh P, M, I v závislosti na otáčkách stejného typu spouštěče pak v grafu Obr.9. Tyto grafy jsou součástí dokumentace každého typu spouštěče.
29
3.3.1.2 Konstrukce spouštěče Z velkého množství konstrukčních řešení, která se v průběhu vývoje spouštěčů objevila, se v širším používání zachovala tři základní řešení. Tato upravují způsob zasouvání pastorku do záběru ve věci setrvačníku. Základní částí zůstává stejnosměrný elektromotor, uspořádaný podobným způsobem jako dynamo. Nehybný stator a otáčející se kotva s komutátorem. Pro zajištění rozběhu v každé poloze je na rotoru více cívek (nejméně tři). Točivý moment je závislý na: -
počtu pólů kotvy,
-
velikosti proudu procházející kotvou,
-
na magnetickém toku mezi kotvou a statorem,
-
velikostí vzduchové mezery, ta je pode velikosti v rozmezí od 0,3 do 1.5mm.
Podle zapojení vinutí statoru a kotvy se jedná o sériový elektromotor a budícím vinutím prochází tak plný pracovní proud kotvy. Proudová hustota je větší než 20A/
. Z toho plyne, že vinutí musí být vytvořeno ze silného, plochého, měděného
vodiče. Otáčky spouštěče, stejně jako otáčky sériového elektromotoru, jsou závislé na proudovém zatížení. Pro uvedení do pohybu musí vyvinout velký záběrový moment. Požadované spouštěcí otáčky se dosáhnou potřebným převodem mezi pastorkem
a
ozubeným
věncem
setrvačníku. Jsou do pomala v rozmezí 1:8 – 1:6. Dokonalé spouštění musí být zajištěno podle vyhlášky MD až do teploty – 50 °C. Vlastnosti jsou dány jeho charakteristikou, např. spouštěč s výsuvným pastorkem o výkonu 0,6 kW/12V: Otáčky pro max. výkon= 1 000 ot/min. Záběrový moment= 12,25 Nm. [8]
30
Obr.9 Závislost momentu, výkonu a otáček na proudu spouštěče
4
MECHANICKY POHÁNĚNÁ ZAŘÍZENÍ OSOBNÍCH AUTOMOBILŮ ZAJIŠTUJÍCÍ ČINNOST SPALOVACÍHO MOTORU
Pro chod spalovacího motoru musí být zajištěno několik požadavků. Motor musí být při své činnosti chlazen, v současné době se to děje nečastěji u osobních automobilů prostřednictvím kapalinové chladící soustavy, kdy tok chladícího média (kapaliny) zajišťuje vodní čerpadlo, které je nejčastěji poháněno prostřednictvím řemenového převodu, tudíž mechanicky. Nedílnou součást chladící soustavy tvoří ventilátor chlazení, jeho činnost byla u starších vozidel zajištěna prostřednictvím řemenového převodu, v současnosti se nejčastěji děje prostřednictvím viskospojky a nebo prostřednictvím elektromotoru. Další nezbytnou činností je mazání motoru, které je zajištěno olejovým čerpadlem. Jeho činnost nejčastěji zajišťuje ozubený mechanický převod, nebo kombinace spolu s řemenovým převodem. Mezi další agregáty spalovacího motoru, které jsou v přímém pohonu řemenovým převodem můžeme zařadit motor klimatizace s motorem servořízení.
4.1 Soustavy zajištující bezprostřední chod spalovacího motoru
4.1.1 Chladící soustava
Chlazení motoru odvádí přebytečné teplo ze stěn válců motoru, hlavy a ostatních částí do chladicí kapaliny a snižuje tepelné namáhání těchto součástí na stanovenou mez.
31
Chlazení musí splňovat tyto podmínky: -
zabezpečit takovou teplotu motoru, které vydrží jeho jednotlivé části,
-
zabezpečit, aby motorový olej vytvořil na stěnách válců a součástí mazaných tlakovým olejem souvislou vrstvu mazacího olejového filmu a snížil tak tření na stanovenou hranici,
-
zabezpečit stále udržování nejvýhodnější a nejhospodárnější pracovní teplotu motoru (provozní teplota).
Podle druhu chladicího média: -
kapalinové,
-
vzduchové.
4.1.1.1 Kapalinové chlazení U tohoto druhu chlazení je v bloku válců motoru vytvořena soustava kanálů, kterými proudí chladicí kapalina (voda, nemrznoucí směs). Z tepelně zatížených, namáhaných míst motor přejímá teplo, které odvádí do chladiče. Zde je proudícím vzduchem převáděno teplo z kapaliny do ovzduší. Ochlazená kapalina se vrací zpět do motoru. Celý systém je uzavřený a je na něj napojeno vytápění a klimatizace u nových konstrukcí automobilu.
Obr.10 Schéma kapalinového chlazení pístového motoru
32
4.1.1.2 Vodní čerpadla Zajišťují oběh chladicí kapaliny soustavou chlazení. Používají se nejvíce lopatková oběhová čerpadla, poháněná klínovým řemenem od hlavní řemenice klikového hřídele. Z důvodu kontrolní funkce je současně s pohonem čerpadla spojen i pohon alternátoru. V případě výpadku, prasknutí řemene je okamžitě signalizována porucha dobíjení kontrolkou a řidič je tak i informován i o poruše chlazení nezávisle na teploměru na přístrojové desce. Současné typy vozidel mají regulaci ventilátoru, jeho chodu, řízenou automaticky v závislosti na teplotě chladící kapaliny. Na hřídeli je pak umístěna elektromagnetická spojka. Termostatický spínač pak ovládá snížení nebo zvýšení otáček ventilátoru podle teploty chladící kapaliny. Pokud to konstrukce vozidla a umístění chladiče dovoluje, je pohon ventilátoru zajištěn i samostatným elektromotorem. Elektromotor je uváděn do chodu na základě snímání teploty chladící kapaliny od teplotního spínače, který je umístěn na spodní komoře chladiče a spíná při teplotě kapaliny 90°C ± 2°C. Pokles chladicí kapaliny pod 80°C je signálem pro vypnutí ventilátoru. Podobně spíná i elektromagnetická spojka i elektromagnetická spojka ventilátoru, kdy rozpíná a spíná elektromagnetický obvod spojky čerpadla. Všechna čerpadla mají drenážní kanál pro kontrolu funkčnosti ucpávky, těsnění hřídele čerpadla. Při poškození tohoto těsnění dojde k průniku kapaliny do ložiskové části a zadření ložisek čerpadla. Při opravě se vyměňují ložiska, axiální těsnící kroužek a upravuje se styčná plocha tohoto těsnění. Při kontrole pravidelně přimažeme ložiska a kontrolujeme napnutí pohonného řemene. Poškození mechanické části čerpadla se týká převážně ložisek a ucpávkových těsnění, přičemž výměna vodního čerpadla se dnes provádí při výměně rozvodů motoru (cca po ujetí 90 000 km). Znakem zvětšené ložiskové vůle je, zvýšení hladiny hlučnosti chodu čerpadla. Poškození ucpávek se projeví únikem kapaliny ze systému přes čerpadlo. [8]
33
Obr.11 Podélný řez čerpadlem chlazení s automatickou elektromagnetickou spojkou
1) Řemenice
9) Unášená deska elektromagnetu
2,3) Náboje řemenice s tělesem
10) Ložisko ventilátoru
elektromagnetu
12) Nastavovací šrouby
4) Drážka vinutí 5) Vinutí elektromagnetu
13,14) Matice
6) Stírací kroužek
15) Podložka
7) Vodič
16) Ventilátor
8) Šroub
34
4.1.2 Mazací soustava
Hlavní funkcí mazací soustavy je vytvořit tenký olejový film na třecích plochách tak, aby se relativní pohyb součástí uskutečnil jako kapalinné tření. Výsledkem je snížení míry opotřebení součástí. Míra tření je pak převáděna z polosuchého tření na tření kapalinné. Zcela je nutné mazáním zamezit suchému tření součástí. Tím je dosaženo nejmenšího odporu proti pohybu součástí. Zároveň je úkolem mazání odvádět teplo, olej tak ochlazuje nejvíce tepelně namáhané součásti jako např. píst, a dovymezovat provozní vůle smontovaných součástí. Například podle míry poklesu tlaku v mazací soustavě je možné posuzovat míru opotřebení hlavních a ojničních ložisek klikového hřídele motoru. Dalším úkolem mazání je chránit soustavu mazání a součást mazané před korozí, odvádět nečistoty a zvyšovat těsnost pístní skupiny motoru. Tak je zabráněno průniku plynů do prostoru klikové skříně. Jako ostatní součásti motoru prošlo i mazání motoru svým vlastním vývojem. Od mazání rozstřikem až k současnému tlakovému mazacímu systému. Současně probíhal i vývoj olejů. [8]
. Obr.12 Schéma tlakového mazání motoru
35
4.1.2.1 Druhy mazání U automobilových motorů se v současnosti používají tyto konstrukce mazání: -
tlakové mazání, kde je k mazacímu místu přiváděn olej pod tlakem od olejového čerpadla, a mazána jsou místa navíc pomocí rozstřiku oleje jsou mazána ostatní další součásti motoru,
-
mastnou směsí, kdy mazací olej je smíchán ve stanoveném poměru s palivem (1:33 -1:40), jako olej je používán speciální olej např. M2T.
Tlakové mazání můžeme rozlišit podle umístění zásoby oleje na: a) Mazání se suchou skříní, u kterého je zásoba oleje mino spodní víko motoru v samostatné nádrži. Ta je umístěna buď přímo na spodním víku (Tatra) nebo je mino motor, uložena v rámu nebo v karoserii vozidla. Olejové čerpalo je pak dvou stupňové, první stupeň odsává olej z víka do olejové nádrže, druhý stupeň je tlakové čerpadlo pro mazací soustavu. Toto mazání se nejvíce používá u motorů pro terénní vozidla, traktory a sportovní vozy. Samostatná nádrž zajišťuje dostatečnou hladinu oleje pro jeho nasávání do soustavy i v případě velkého naklonění motoru s vozidlem v jízdě terénem.
b) Mazání s mokrou skříní, olejovou nádrží je spodní víko motoru, kde se olej shromažďuje, chladí a odkud je přes hrubý čistič oleje nasáván olejovým čerpadlem do soustavy mazání motoru, které je nejpoužívanější konstrukcí.
4.1.2.2 Hlavní části tlakové soustavy
Celá mazací soustava tlakového mazání motoru se skládá z těchto částí: -
hrubého čističe oleje,
-
olejového zubového čerpadla,
-
čističe oleje,
-
pojistných ventilů,
-
kontrolních a signálních přístrojů, (tlakoměrů, manometrů),
-
chladiče oleje.
36
Zásobníkem oleje pro soustavu je spodní víko motoru, odkud je olejovým čerpadlem nasáván přes hrubý čistič soustavy mazání. Hrubým čističem je sítko umístěné na sacím koši čerpadla. To zachycuje hrubé mechanické nečistoty a zamezuje jejich nasátí do systému, kde by mohly způsobit vážné poruchy mazání (ucpání soustavy). Potřebné množství mazacího oleje a jeho dopravu k mazacímu místu zajišťuje olejové čerpadlo, to je zubové jedno nebo dvoustupňové. Ve skříni čerpadla jsou uložena dvě ozubená kola. Skříň je uzavřena víkem se sacím a výtlačným otvorem. Sací je opatřen hrubým čističem. U výtlačného je podle konstrukce umístěn i přetlakový ventil, který zajišťuje nastavení tlaku pro celou mazací soustavu. Některé konstrukce mají redukční ventil nastavený na požadovaný tlak a u některých je tlak plynule seřiditelný pomocí regulačního šroubu. Olej je nasáván mezi zubovou mezerou a po obvodě ozubených kol je vytlačován do výtlačného otvoru čerpadla. Redukční ventil je těleso opatřené kuličkou a tlačnou pružinou. Ta tlačí kuličku do sedla proti směru výtlaku oleje. Regulační ventil zajišťuje v soustavě maximální tlak na hodnotě 0,49MPa. Pří větším tlaku je olej přepouštěn zpět do olejové nádrže, aby nedošlo k poškození součástí mazací soustavy. [8]
Obr.14 Schéma olejového regulačního ventilu
Obr.13 Zubové olejové čerpadlo 1) hnací kolo
A) pojistná matice
B) seřizovací šroub
2) hnané kolo
C) pružina
D) kulička
E) výtlačný kanál
F) odpadní kanál
37
4.2 Soustavy závislé na chodu spalovacího motoru
Jsou to takové systémy spalovacího motoru, pro které je nutný chod spalovacího motoru, kdy jejich pohon je nejčastěji zajištěn prostřednictvím řemenového převodu. Jak již sme si uvedli v kapitole 3.1. Soustavy zajištující bezprostřední chod spalovacího motoru, byly definovány agregáty, jimiž byla zajištěna samotná činnost spalovacího motoru. Nyní se zaměřím na agregáty, které nejsou nezbytné pro samotný chod motoru, avšak zajišťují činnosti související s provozem osobního automobilu. Přičemž zde patří kompresor klimatizace, pokud je jím vůz vybaven a zpravidla čerpadlo servořízení.
4.2.1 Klimatizace vozidel
V současnosti je součástí výbavy vozidla a stává se stále častěji základní částí vybavení vozidla. Výhodou je i to, že současné konstrukce klimatizační techniky umožňuje jejich dodatečnou montáž do vozidla. Psychická a fyzická pohoda je základní podmínkou dobrého pracovního výkonu, soustředěnosti a pohodlí. Každá pracovní činnost vzhledem k fyzickému a psychickému zatížení klade nároky i na pracovní prostředí. Pracovitě řidiče, kokpit vozidla, barevnost a rozložení přístrojů, teplota, prašnost i nezanedbatelný vliv alergie na různé látky vyžaduje
i
úpravu
tohoto
prostředí. Většina lidí se nejlépe cítí
a
vyhovují
jim
teploty
v rozmezí 22 – 27°C. Rovněž vlhkost vzduchu v rozmezí 35 – 65% je optimální pro většinu lidí. Extrémní
podmínky,
prašnost,
hluk a další negativní vlivy jsou faktory
vedoucí
ke
zrychlení
srdečního tepu, zvýšení tělesné
Obr.15 Graf vyjadřující závislost vnější teploty Jako i proudění vzduchu ve vozidle ta, aby osádka pociťovala příjemnou pohodu. důsledek pak následuje únava, teploty,
pocení
apod.
38
nesoustředěnost, ospalost, tedy faktory vedoucí ke snížení schopnosti soustředění na výkon a v provozu motorových vozidel výrazné zvýšení nebezpečí dopravní kolize, nehody apod. Příjemné klima v automobilu je z velké části ovlivněno teplotou a dostatečným prouděním vzduchu. Systém topení a klimatizace musí poskytnout posádce vozidla možnost regulace klimatu podle vnějších podmínek. Jedná se o udržení optimální teploty, zchlazení přehřátého vzduchu, odmlžení prostoru, odstranění námrazy, ale i udržení vlhkosti v normě, odstranění prachu, pylu, kouře a nepříjemných pachů. Jedinou nevýhodou klimatizace je mírné zvýšení spotřeby paliva, které je ale zanedbatelné.
4.2.1.1 Základní části klimatizačního systému -
kompresor,
-
kondenzátor,
-
expanzní ventil,
-
výparník,
-
filtr,
-
elektronicky ovládací řídící systém.
Chladící okruh klimatizace pracuje na principu, který je velmi podobný činnosti ledničky. Existují odlišnosti v umístění agregátů, konstrukčního provedení. V praktickém provedení se používají dvě možné konstrukce: -
systém s expanzním ventilem a vysoušečem,
-
systém s rozprašovací tryskou a záchytnou nádobou.
Systém s expanzním ventilem se používá u klimatizací, které pracují s tlaky nízkými, kde v konstrukci není kompresor vybaven automatickou regulací (Škoda Felicia). Druhý systém klimatizace je opatřen rozprašovací tryskou, automatickou regulací teploty kompresory apod. Tlak v oběhovém systému je u toho provedení neměnný i přes změny přenášených teplot a rozdílných otáček motoru. 39
Obr.16 Prostorové schéma systému klimatizace standardního osobního vozu
1) Kompresor
8,9)
2) Elektromagnetická spojka
Teplotní spínač a čidlo teploty u výparníku
3) Kondenzátor
10)
Vana pro zachycení kondenzátu
4) Přídavný ventilátor
11)
Výparník
5) Vysokotlaký spínač klimatizace
12)
Ventilátor výparníku
6) Filtr/vysoušeč
13)
Spínač ventilátoru
7) Nízkotlaký spínač klimatizace
14)
Expanzní ventil
40
Kompresor: Nasává v plynném stavu z výparníku chladící prostředek a stlačuje ho na stanovený tlak. Tím se tato chladící kapalina zahřívá a je ve formě horkého plynu vháněna do oběhového systému klimatizace do kondenzátoru. Vytváří tak zároveň hranici mezi nízkotlakou částí a vysokotlakou částí klimatizačního rozvodu. Mazání zajišťuje speciální olej, jeho stálá náplň je vyměnitelná pouze v autorizovaném servisu a pouze při opravě celého systému. Tento olej je totiž přidáván do chladící kapaliny. Musí být tedy s touto kapalinou mísitelný. Syntetický olej PAG ( Poly-alkin-glykol), silně hydroskopický s vynikajícími mazacími schopnostmi. Pro klimatizační systémy se používají převážně bubnové kompresory, jejich pohon je zajištěn od klikového hřídele. Rotační pohyb je měněn na zdvihový pohyb pístů kterých, je 5-7 rozmístěných do kruhu. Pohon je zajištěn drážkovým plochým řemenem přes elektromagnetickou spojku, která uvede do činnosti spojení kompresoru s jeho pohonem pouze v případě zapojení klimatizace jako celku do činnosti. Kondenzátor: Je v podstatě velmi podobný chladiči. V systému chlazení motoru se ochlazuje zahřátá kapalina, která odnímá teplo tepelně namáhaným součástem motoru. U kondenzátoru klimatizace je chladící kapalina zaměněna na plynný chladící prostředek. Ten je na konci procesu prostupu klimatizací natolik chlazen, že kondenzuje na kapalinu na výstupní části kondenzátoru. V praxi se jedná o speciálně naohýbanou trubku, procházející sítí lamel. Tvar a rozložení trubky umožňuje prostup tepla do a z ní proudícího vzduchu z okolí. Za jízdy je to proudění samočinné a navíc je nucené pomocí ventilátoru. Kondenzátor je umístěn před klasickým chladičem vozidla a plní funkci chladiče klimatizace. Pro správnou funkci klimatizačního systému jako celku musí být chlazen okamžitě po zapnutí klimatizace. Expanzní ventil: Určuje hraniční rozdělení mezi nízkotlakou a vysokotlakou částí klimatizačního systému. Zajišťuje rozprášení kapalinné náplně do jemné mlhoviny a současně reaguje její množství tak aby na konci prostupu kondenzátorem se nehromadilo větší množství a bylo zajištěno její přeměnění skupenství z plynného na kapalné až u výstupu z kondenzátoru. Tím se zamezí přeplnění výparníku. Řízení ventilu je termostatické
41
s regulační jednotkou v tomto ventilu zabudovanou. Protože je ventil umístěn na vstupu do výparníku, reaguje okamžitě na stávající vstupní teplotu média a jeho tlak. Regulační hodnoty jsou pevně nastavené a nelze je samovolně měnit. Výparník: Je soustava trubek s lamelami, přes kterou je do prostoru vozidla vháněn vzduch z vnějšího okolí. Jedná se o speciální výměník tepla. Do vnitřní části je vháněna kapalná chladící kapalina klimatizačního systému. Takto se silně ochlazuje a mění skupenství z kapalného na plynné a odnímá teplo z okolí. Trubky výparníku jsou tak silně ochlazené. Vzduch z vnějšího okolí, který je přes tuto soustavu trubek vháněn do prostor kabiny se tak ochlazuje. Protože zde současně kondenzuje na povrchu i voda ze vzduchu, zachycují se zde prachové, pylové a jiné mechanické částice. Takto je zajištěná dokonalá filtrace vzduchu vstupujícího do prostoru kabiny vozidla. Takto je zbaven vlhkosti, ale je i dokonale filtrován. Pokud klesne teplota a hrozí zamrznutí výparníku, je automaticky, na základě signálu tepelného spínače vypnut kompresor. Výparník rozmrzne. Z výparníku, kde je zplynovaná kapalina klimatizace, je v plynném stavu nasávána kompresorem a je uváděna do oběhu v systému. V systému s expanzním ventilem musí být výparník zařazen do systému oběhu chladící kapaliny klimatizace mezi vysoušeč a expanzní ventil. Filtr klimatizace: Jeho úkolem je mimo filtrace kapaliny a jejího zbavení mechanických částic (vlivem opotřebení součástí kompresoru, pístů) také ještě vysoušet kondenzovaný olej, slouží jako jeho zásobník. Dále váže vlhkost a zajišťuje, aby kompresor nasával pouze plynný stav chladícího prostředku a nikoliv kapalinu, která je nestlačitelná. Zplynovaná kapalina je tak vysoušena tímto filtrem před vstupem do expanzního ventilu. Kondenzovaný olej se hromadí u dna, je filtrován a opět smícháván s kapalinou. Chladící prostředek: Ve starších typech klimatizace se používal jako chladící prostředek dichlordifluormetan (R12). Od roku 1995 je klimatizace plněna bezfreonovými náplněmi, prostředkem, který je pod označením ( R134a) a jde o chemickou sloučeninu
42
tetrafluoretanu. V podstatě se jedná o vazbu fluoru, uhlíku a vodíku bez chloru. V plynném stavu je neviditelný a v kapalném jako voda. Odpařuje se při 30 °C. Tato sloučenina nepůsobí korozivně vůči ostatním součástem, nenapadá hliník, pryž ani ostatní kovy. Výjimkou je, že při jejím znečištění např. chlorem reaguje s některými kovy a na plastické hmoty. Usazeniny z těchto látek jsou poté příčinou ucpáváním systému rozvodu klimatizace, trysek, úsady na pístech kompresoru apod.. Do teploty 110 °C je nejedovatý. Negativní je pro činnost klimatizace obsah vody v chladící kapalině. Již při množství, které představují dvě kapky (0,1g), je silně ovlivněna funkce celého systému, hlavně trysky a expanzního ventilu. Zde je nutné, aby byla kapalina pouze v plynném skupenství. Voda mrzne a led omezuje činnost těchto součástí. Regulační prvky klimatizace mohou být: -
expanzní ventil,
-
automatická regulace kompresoru.
Pokud je použit kompresor bez automatické regulace, je při teplotě výparníku kolem bodu mrazu vypnut. Čidlo teploty vzduchu je umístěno přímo na výparníku a jeho signály slouží k ovládání regulace teploty a činnosti kompresoru. Elektronická řídící jednotka vypíná a zapíná elektromagnetickou spojku kompresoru (při teplotě 1,5 ± 1 °C vypne, při teplotě o 1 °C vyšší zapíná spojku). Tlakový spínač klimatizace. Je dalším regulačním prvkem a jeho úlohou je odpojit při zvýšeném přetlaku elektromagnetickou spojku kompresoru. Například nedostatečné chlazení vyvolá zvýšení tlaku vlivem teplotního vzestupu chladící kapaliny na tlak, až 3,5MPa. Záznam tohoto vzestupu je povelem pro řídící jednotku pro rozpojení spojky kompresoru. Stejně probíhá i regulace při výrazně nižším tlaku v systému (kolem 0,2MPa). K poklesu tlaku v systému může dojít při úniku kapaliny z výparníku, jeho zamrznutí apod. Kompresor je vypínán i v případě výrazného zvýšení teploty chladící náplně motoru (např. nad 115°C). Tento stav kontroluje řídící jednotka přes čidlo teploty chlazení motoru. Celý systém je rovněž chráněn proti výraznému, náhlému zvýšení přetlaku přetlakovým ventilem. Rozmezí tohoto tlaku se různí podle konstrukce klimatizace, např. u vozidel Škoda otevírá při tlaku 4 ± 0,4 MPa. Tento ventil je umístěn přímo na kompresoru nebo u vysoušeče.
43
Ovládání klimatizace: V podstatě se jedná o upravení režimu výměny vzduchu v interiéru vozidla. Při zapnuté klimatizaci se koloběh vzduchu soustředí pouze na interiér a čerstvý vzduch není do vozu nasáván. Uzavřený koloběh klimatizace – interiér udržuje režimem nastavenou teplotu, vlhkost a bezprašnost vzduchu v interiéru vozidla. Toho využíváme při jízdě v koloně, městském zahuštěném provozu, prašných cestách apod. Vzhledem k absenci čerstvého vzduchu není dobré zapínat klimatizaci na dlouhou dobu nebo nepřetržitě. Řízení režimu činností umožňuje současné zapojení klimatizace a topení vozidla. [8] 4.2.2 Servořízení
U současných automobilů je nejčastěji posilovací účinek řízení zajištěn prostřednictvím hydraulického posilovače řízení. Přičemž tento systém ke své činnosti vyžaduje běh čerpadla, které je zdrojem tlaku pro posilovací soustavu. Toto čerpadlo je nejčastěji poháněno vícedrážkovým řemenem společně s alternátorem, případně kompresorem klimatizace. Čerpadlo posilovače bývá nejčastěji konstruováno jako křídlové. Dodává za minutu množství oleje v rozmezí od 0,3 – 1,7 dm3. Provozní tlak je 7 – 13 MPa., maximální tlak 20 MPa. Pracovní otáčky jsou v rozmezí 500 – 7000 ot/min. U některých automobilů se můžeme setkat s tím, že posilovací účinek je zajištěn elektricky. [8]
Obr.17 Princip funkce křídlového čerpadla
44
4.2.2.1 Elektrohydraulický posilovač řízení
Výhodou elektrického posilovače řízení je především zvýšení komfortu při parkovacích manévrech, kdy posilování je větší a naopak při vyšších rychlostech je posilování menší, tužší řízení z hlediska bezpečnosti. Další výhodou je snížení spotřeby paliva, kdy spotřeba energie odpovídá okamžitým potřebám a nezávisí na provozním stavu motoru. Vstupními signály elektrohydraulického posilovače jsou: -
otáčky spalovacího motoru,
-
rychlost jízdy,
-
rychlost otáčení volantem.
Pomocí těchto signálů rozpozná řídící jednotka servořízení pohyby volantem, čím vyšší rychlost otáčení volantem, tím vyšší jsou otáčky zubového čerpadla a dopravované množství hydraulického oleje. [13]
Obr.18 Porovnání spotřeby energie mezi standardním a elektrohydraulickým řízením
45
5
MĚŘÍCÍ ZKUŠEBNY PRO OSOBNÍ AUTOMOBILY
Jedná se o zařízení, pomocí kterých jsme schopni určovat základní parametry motoru jak osobních vozidel, tak i nákladních vozidel včetně traktoru. Pro měření mechanického výkonu se ve zkušebnictví vozidel se používají výkonové brzdy. Označení ,,brzda” je v tomto případě odvozeno z toho, že proti točivému momentu (neznámému) momentu působí brzdný moment, jehož velikost známe, nebo můžeme měřit. Bude se jednat o měřené veličiny jako je výkon motoru, točivý moment, měrná spotřeba apod. Tyto měřící zkušebny dělíme následovně.
5.1 Zařízení pro disipaci energie – brzdy
5.1.1 Třecí Nepoužívané, mají značně proměnnou charakteristiku závislou na teplotě, resp. změnu součinitele tření f. 5.1.2 Hydraulické Hydraulické brzdy – tzv. vodní, mění pohybovou energii, dodávanou hnacím strojem v teplo vnitřním třením částic kapaliny. Točivý moment brzdy je úměrný kvadrátu
otáček
rotoru
brzdy.
Změna odporu je řešena výškou hladiny
v komorách,
ovládáno
které
je
servoventilem.
Maximální
výkon
rozměrová
hlediska
je
mimo dán
i
přípustnou teplotou vody. Rozsah použití se pohybuje řádově od kilowatty až do tisíce kilowat. Pracovní otáčky až do 20
000
1/min. [5] Obr.19 Schéma kapalinového retardéru
46
5.1.3 Elektrické
-
vířivé dynamometry,
-
stejnosměrné elektromotory,
-
asynchronní elektromotory,
-
synchronní elektromotory.
Princip těchto dynamometrů spočívá v tom, že statické magnetické pole proniká do objemu nemagnetického vodiče téměř beze změny. Časově proměnné magnetické indukci ve vodiči indukované elektrické pole. Indukované (vířivé proudy) tečou v soustředných kružnicích v rovně kolmé na osu a jejich intenzita je úměrná, jsou největší na okraji vodiče. Intenzita vířivých proudů roste s frekvencí střídavého magnetického pole. Tepelný příkon je tedy tím větší, čím je vodič masivnější a čím lépe vede elektrický proud a čím je vyšší frekvence střídavého magnetického pole. Jha transformátorů a tlumivek a také jádra cívek se proto konstruují složená z izolovaných plechů, navinutých pásků nebo nalisovaných feromagnetických prášků. Jádra z feritů mají malou elektrickou vodivost, proto také účinně potlačují ohřev vířivými proudy. [5]
Obr.20 Schéma elektrického dynamometru
47
5.2 Vozidlový dynamometr 4VDM E120-D
Jedná se o vozidlový válcový dynamometr, který nám umožňuje měření výkonu spalovacího motoru bez jeho demontáže. Jeho činnost můžeme popsat následovně. Spalovací motor přenáší výkon na hnací kola vozidla, ta třením roztáčí zkušební válce dynamometru. K válci je připojeno zařízení, které klade otáčejícímu kolu brzdný odpor a umožňuje regulaci jeho velikosti. Tento brzdný moment vyvolá reakční moment stejné velikosti ale s opačným smyslem, a jelikož válce jsou spojeny s rotorem brzdného zařízení a poháněny koly vozidla, přenáší se reakční moment přes stator na siloměrné zařízení. Měřením velikosti reakčního momentu lze určit obvodové hnací síly na kolech vozidla a při znalosti otáček, resp. Rychlosti otáčení je možné vypočítat výkon. [12]
5.2.1 Konstrukční řešení vozidlového dynamometru
Konstrukční řešení vychází z tuhých základních rámů, na kterých jsou umístěny ložiska válců o průměru 1,2m, stojin a základních rámů s elektrickými dynamometry. Tyto rámy se stojinami tvoří základní bloky jednotlivých os. Blok přední osy je umístěn pevně, blok zadní osy posuvně v rozmezí požadovaného rozvoru, společně s přední osou vozidlového dynamometru VDU E120 T. Spojení levého a pravého válce zajišťuje elektricky ovládaná frikční spojka. Rozpojení pravého a levého válce umožňuje dynamické měření brzdných sil z vysokých rychlostí. Propojení válcových jednotek s elektrickými dynamometry typu SDS 225 5604 je provedeno pomocí ozubených řemenů. Každý válec je vybaven pneumaticky ovládanými brzdami pro umožnění najetí vozidla a bezpečnostní zabrždění. Dále je každá válcová jednotka vybavena pneumaticky ovládaným nájezdovým a středícím zařízením a měřícími rolnami s odsouvatelným krytem. Obě osy jsou umístěny na konstrukci z ocelových profilů upevněné na základním rámu, který je zalit betonem na dně montážní jámy.
48
Na základním rámu jsou rovněž uchyceny podpěry pevného a posuvného krytí vozidlového dynamometru. V podlaze okolo montážní jámy jsou zality kotvící drážky pro upevnění úvazků vozidla. Celá plocha okolo vozidlového dynamometru je v rovině podlahy překryta ocelovými krycími plechy. Přívod chladícího vzduchu do montážní jámy je vyústěn pod jednotlivými osami uprostřed (v zapuštěném kanálu). Před zkoušeným vozidlem je umístěn ventilátor náporového chlazení s usměrňovací hubicí, připojený pohyblivým přívodem do zásuvky spínané přes ovládací klávesnici z kabiny vozidla. [12]
Obr.21 Blokové schéma kompletní zkušebny MEZ 4VDM E120-D
Vozidlová zkušebna sestává z dynamometru pro osobní automobily 4VDME120D a traktorového dynamometru VDU-E270T–E150T. Dále se dělí na tyto části: -
pevná část - přední monoválce pro osobní vozidla,
-
posuvná část - zadní monoválce pro osobní vozidla a přední válce pro traktory a nákladní vozidla,
-
pevná část s válci pro zadní nápravu traktoru a nákladního vozidla,
-
pojezdové profily a pohon pojezdu,
-
posuvné a pevné podlahy a kryty,
-
upevňovací zařízení pro osobní vozidla, traktory 49
Pevná a posuvná část pro osobní vozidla se dělí na: -
rám,
-
válce se spojkou,
-
hnacími řemeny a brzdou,
-
dynamometry s ventilací,
-
snímací rolny,
-
ustavovací zařízení.
Obr.22 Schéma kompletní zkušebny 4VDM E120D a VDU E 270T – E150T
Velmi důležitou součástí zkušebny je také vzduchotechnika a spalinové hospodářství. Podtlak v místnosti lze regulovat od 5 do 300 Pa, přičemž vyměněné množství vzduchu činí až 25 000
/h. U výfukových plynů lze regulovat množství
ručně či v závislosti na odebíraném výkonu motoru a to až do 24 000
50
/h. [12]
5.2.2 Základní mechanické vlastnosti dynamometru MEZ 4VDM E120-D
Tab.1 Základní mechanické vlastnosti dynamometru Max. zkušební rychlost [km.h-1] Max. výkon na nápravu [kW] Max. hmotnost na nápravu [kg] Průměr válců [m] Šířka válců [mm] Mezera mezi válci [mm] Povrch válců Setrvačná hmotnost válců (každá náprava) [kg] Min. rozvor [mm] Max. rozvor [mm]
200 240 2000 1,2 600 900 zdrsnění RAA 1,6 1130 2000 3500
Zatížitelnost krytí v místě jízdy [kg] v místě chůze [kg] Tlakový vzduch [bar] Rozsah měření rychlosti [km.h-1] Rozsah měření sil [kN] Přesnost měření rychlosti [km.h-1] Přesnost měření sil [%] Přesnost regulace rychlosti [%] Přesnost regulace síly [%]
Obr.23 Ilustrační foto měřící zkušebny
51
2000 500 min. 4 0 - 200 4x ± 5 ± 0,01 ± 0,25 ± 0,1 ± 0,5
6
MĚŘENÍ ELEKTRICKÉHO PŘÍKONU A JEHO BILANCE U OSOBNÍHO AUTOMOBILU ŠKODA FELICIA
6.1 Specifikace měřeného vozidla
Jedná se o osobní automobil značky Škoda Felicia (Combi), který je vybaven zážehovým, čtyřválcovým kapalinou chlazeným motorem o objemu válců 1,3l o výkonu motoru 50kW, který je vybaven standardními agregáty, které zajišťují jeho činnost.(spouštěč, alternátor, apod.) a dále je tento vůz vybaven standardní elektrickou výzbrojí, přičemž se jedná o vůz, který není vybaven klimatizací.
6.2 Postup při měření a naměřené veličiny
Vozidlo bylo umístěno v měřící laboratoři, která musí splňovat patřičné požadavky. Vozidlo muselo být zajištěno proti pohybu ruční brzdou a zakládacími klíny, aby nedošlo při měření k případnému zranění osob. Před vlastním měřením bylo provedeno nabití akumulátoru do plného stavu nabití, aby se eliminovaly případné chyby měření. Vlastní měření spočívalo v tom, že se měřila velikost procházejícího proudu a napětí
přímo
v pojistkové
skříni
elektrospotřebičů.
Docházelo
k postupnému
‚‚vytahování pojistek‘‘ od jednotlivých spotřebičů a následnému vkládání měřících hrotů měřícího voltmetru. Na displeji voltmetru se odečítala hodnota velikosti proudu a napětí, které procházely v daném okamžiku elektrickým spotřebičem. A tyto naměřené hodnoty byly tabulkově zaznamenány. Viz Tab.č.2
52
Tab.2 Naměřených veličin (Škoda Felicia) Druh elektrického spotřebiče:
Velikost proudu
Napětí
Délka vodiče
Průřez vodiče
(A)
(V)
(m)
(mm)
přední stěrače
6,4
12,8
1,2
1
zadní stěrač
4,7
12,24
4,5
1
přední ostřikovač
6,2
12,16
1,3
1
ventilátor topení - I. poloha
3,95
12,21
0,8
1,5
ventilátor topení - II. poloha
6,49
12,13
0,8
1,5
ventilátor topení - III. poloha
9,34
12,05
0,8
1,5
ventilátor topení - IV. poloha
16,5
12,87
0,8
1,5
palivové čerpadlo
7,17
13,83
2,9
1
pravá přední mlhovka
4,77
11,83
1,5
0,75
kontrolka
4,99
11,85
2,2
0,75
pravé tlumené světlo
4,12
12,1
1,5
0,75
levé tlumené světlo a kontrolka
4,4
12,09
2,2
0,75
pravé dálkové světlo
4,94
12,07
1,5
1
levé dálkové světlo a kontrolka
5,11
12,04
1,5
1
obrysová světla pravá strana
0, 42
12,4
6
0,75
vyhřívání okna a zrcátek
12,36
11,97
7
1,5
brzdová světla
3,38
12,31
8
0,75
varovná světla
7,49
12,39
16
1
vnitřní osvětlení
0,33
13,32
7
0,75
klakson
2,95
12,76
1,5
0,75
světelná houkačka
10,35
12,33
4
1
větrák chlazení
5,12
12,51
1,3
1
přístrojová deska
0,46
12,39
1,5
0,75
ŘJ - stojící motor
0,18
12,47
0,8
0,75
ŘJ - nastartovaný motor
1,18
13,86
0,8
0,75
levý blinkr
4,06
13,84
6
0,75
pravý blinkr
4,77
13,89
6
0,75
zpětné světlomety
3,47
13,81
2
0,75
3,26
12,71
6
0,75
levé přední mlhové světlo a
levá obrysová světla a osvětlení přístrojů
53
6.3 Elektrické vztahy použité k výpočtu celkové bilance elektrické soustavy měřeného vozidla
6.3.1 Elektrický odpor
V jednoduchém elektrickém obvodu měřením zjišťujeme závislost proudu I v obvodu na napětí U na rezistoru R.
Obr.24 Schéma jednoduchého elektrického obvodu
Voltampérové charakteristiky kovových vodičů (rezistorů) mají při stálé teplotě tvar přímek. Graf závislosti I na U se nazývá voltampérová charakteristika.
Obr.25 Graf voltampérové charakteristiky
54
Z voltampérové charakteristiky vyplývá: Při stálé teplotě je proud přímo úměrný napětí: I~U (Ohmův zákon) Veličina
(ohm) – elektrický odpor (rezistance)
Veličina
(siemens) – elektrická vodivost [7]
6.3.1.1 Závislost elektrického odporu kovového vodiče
Odpor R závisí na materiálu, délce a průřezu vodiče
� – měrný odpor l – délka vodiče S – průřez vodiče a) Odpor R závisí na teplotě – rozdíl teplot α – teplotní součinitel elektrického odporu
=
Poznámka: 1)
Závislost elektrického odporu na teplotě je lineární v poměrně
širokém rozsahu teplot. 2)
Při velmi nízkých teplotách (např. u Hg při T 4,15K) klesá měrný
odpor ρ na neměřitelnou hodnotu. Jev se nazývá supravodivost. [7]
55
6.3.2 Práce a výkon v obvodu stejnosměrného proudu
Ve vnější části elektrického obvodu vykonají síly elektrického pole práci: W = Q. U = U . I . t
.t, Průchodem proudu vodičem se zvyšuje vnitřní energie vodiče, roste jeho teplota. Dochází k tepelné výměně mezi vodičem a okolím. Teplo vyjadřující tento přenos . Nedochází-li k jiným přeměnám elektrické energie,
energie se nazývá Jaulovo teplo pak
= W.
P=
U2 , [P ] = V ⋅ A = W R
Joulovo teplo
Výkon elektrického proudu
Poznámka: Součin U.I vyjadřuje příkon spotřebiče (elektrickou energii spotřebovanou spotřebičem za 1 s (např. mechanické v elektromotoru). Účinnost spotřebiče:
Účinnost zdroje:
(R je odpor vnější částí obvodu,
je vnitřní odpor zdroje). [7]
56
Tab.3 Vypočtené hodnoty elektrické bilance (Škoda Felicia) Druh elektrického spotřebiče
přední stěrače zadní stěrač přední ostřikovač větrák topení - 1 poloha větrák topení - 2 poloha větrák topení - 3 poloha větrák topení - 4 poloha palivové čerpadlo pravá přední mlhovka levé přední mlhové světlo a kontrolka pravé tlumené světlo levé tlumené světlo a kontrolka pravé dálkové světlo levé dálkové světlo a kontrolka obrysová světla pravá strana vyhřívání okna a zrcátek brzdová světla varovná světla vnitřní osvětlení klakson světelná houkačka větrák chlazení přístrojová deska řídící jednotka-stojící motor řídící jednotka-nastartovaný motor levý blinkr pravý blinkr zpětné světlomety levá obrysová světla a osvětlení přístrojů
Příkon
Ztráty
Skutečný příkon
R*
U*I-R*
Obsah vodiče S *
Rezistivita
(W) 1,06 2,14 1,08 0,12 0,32 0,67 2,08 3,21 1,31
(W) 80,86 55,39 74,32 48,11 78,40 111,88 210,27 95,95 55,12
7,85 7,85 7,85 1,77 1,77 1,77 1,77 7,85 4,42
� 10-6 Ω.m 0,0258 0,0968 0,0280 0,0077 0,0077 0,0077 0,0077 0,0624 0,0574
59,13 49,85
2,10 0,97
57,04 48,88
4,42 4,42
0,0842 0,0574
53,20 59,63
1,63 0,79
51,57 58,84
4,42 7,85
0,0842 0,0323
61,52 5,21 147,95 41,61 92,80 4,40 37,64 127,62 64,05 5,70 2,24
0,84 0,04 10,23 3,50 19,31 0,03 0,50 9,22 0,73 0,01 0,00
60,68 5,17 137,72 38,11 73,49 4,37 37,14 118,40 63,32 5,69 2,24
7,85 4,42 1,77 4,42 7,85 4,42 4,42 7,85 7,85 4,42 4,42
0,0323 0,2295 0,0669 0,3060 0,3443 0,2678 0,0574 0,0861 0,0280 0,0574 0,0306
16,35 56,19 66,26 47,92
0,04 3,78 5,22 0,92
16,31 52,41 61,03 47,00
4,42 4,42 4,42 4,42
0,0306 0,2295 0,2295 0,0765
41,43
2,44
39,00
4,42
0,2295
U*I (W) 81,92 57,53 75,39 48,23 78,72 112,55 212,36 99,16 56,43
57
Obr.26 Skutečný příkon vybraných elektrických spotřebičů u Škody Felicia [W]
58
Obr.27 Ztráty vybraných elektrických spotřebičů Škody Felicia[W]
59
Obr.28 Celkový příkon elektrických spotřebičů ve vybraných jízdních režimech [W] V činnosti jsou tyto elektrospotřebiče dle vybraného jízdního režimu: Jízda po dálnici (slunné počasí) : Palivové čerpadlo, pravé tlumené světlo, levé tlumené světlo a kontrolka, obrysová světla pravá strana, přístrojová deska, řídící jednotka-nastartovaný motor, levá obrysová světla a osvětlení přístrojů Městský provoz (slunné počasí): Palivové čerpadlo, pravé tlumené světlo, levé tlumené světlo a kontrolka, obrysová světla pravá strana, přístrojová deska, řídící jednotka-nastartovaný motor, levá obrysová světla a osvětlení přístrojů, větrák topení – 1 stupeň. Kombinovaný provoz (deštivé počasí s mlhou):
60
Palivové čerpadlo, pravé tlumené světlo, levé tlumené světlo a kontrolka, obrysová světla pravá strana, přístrojová deska, řídící jednotka-nastartovaný motor, levá obrysová světla a osvětlení přístrojů, větrák topení – 2 stupeň, přední stěrače, pravá přední mlhovka, levé přední mlhové světlo a kontrolka. Zimní městský provoz: Palivové čerpadlo, pravé tlumené světlo, levé tlumené světlo a kontrolka, obrysová světla pravá strana, přístrojová deska, řídící jednotka-nastartovaný motor, levá obrysová světla a osvětlení přístrojů, přední stěrače, pravá přední mlhovka, levé přední mlhové světlo a kontrolka, vyhřívání okna a zrcátek,větrák topení– 4 stupeň.
6.4 Spotřeba paliva v závislosti na jízdním režimu
6.4.1 Výpočet měrné spotřeby paliva (obecně)
- hodinová spotřeba paliva [l/h] - efektivní výkon motoru [kW] - efektivní měrná spotřeba [g/kWh] - měrná hmotnost paliva [kg/l]
-
Přičemž uvažovaná hmotnost paliva (benzínu) je 725 kg/
61
[9]
6.4.2 Naměřené hodnoty na válcovém dynamometru 4VDM-E120D
Tab.4 Naměřené hodnoty pro výpočet spotřeby paliva Rychlost vozidla (km/h)
Výkon motoru (kW)
Otáčky motoru (1/min)
Hmotnostní spotřeba paliva (kg/h)
28
12,0
1456
3,486
43
19,9
2226
5,384
58
27,7
3000
7,501
73
33,7
3772
9,277
88
36,1
4535
10,006
103
34,5
5298
10,086
6.4.3 Výpočet spotřeby paliva dle naměřených veličin
Pomocí regresní rovnice: Y = 0,0023
+0,1664x+1,138 určíme spotřebu paliva
v závislosti na výkonu motoru:
Obr.29 Spotřeba paliva v závislosti na výkonu motoru
62
Tab.5 Vypočtené hodnoty pro určení spotřeby paliva
Druh vybraného jízdního režimu
Jízda po dálnici (slunné letní počasí, 100 km /h)
35,11
9,81
35,38
9,90
Městský provoz (slunné letní počasí, 50 km/h)
24,60
6,623
24,92
6,71
24,60
6,62
25,15
6,77
24,60
6,62
25,43
6,85
Kombinovaný provoz (deštivé počasí s mlhou 50km/h) Kombinovaný provoz (zimní počasí se sněžením 50 km/h)
Legenda:
- efektivní výkon motoru [kW] - efektivní měrná spotřeba paliva [g/kWh] - příkon elektrospotřebičů [W] - efektivní měrná spotřeba elektrospotřebičů [kg/h]
Rozdíl spotřeby paliva je uveden v kg/h a to v jednotlivých jízdních režimech, přičemž sloupec
je efektivní měrná spotřeba paliva daného režimu bez zapnutých
elektrospotřebičů a sloupec
nám představuje jízdu se zapnutými
elektrospotřebiči v definovaných jízdních režimech.
63
Obr.30 Závislost spotřeby paliva elektrických spotřebičů ve vybraných jízdních režimech
Z grafu je patrný postupný nárůst spotřeby paliva, podle nutnosti zapnutých elektrospotřebičů
ve
vybraných
jízdních
režimech,
přičemž
činnost
těchto
elektrospotřebičů je nezbytná pro obsluhu z hlediska funkčního ale i bezpečnostního.
6.4.4 Vliv celoročního svícení na ekonomiku provozu
Budeme-li brát v potaz, že je povinné celoroční svícení, které je z hlediska zákonu povinné, můžeme se díky vypočteným hodnotám zjistit, kolik nás bude stát celoroční svícení, jestliže s tímto vozem ujedeme cca 20 000km/rok.
64
6.4.4.1 Výpočet množství spotřebovaného paliva na celoroční povinné svícení
Regresní rovnice
: Y = 0,0023
+0,1664x+1,138
Tab.6 Hodnoty pro výpočet spotřeby paliva na celodenní svícení [kg/h]
v [km/h]
[kW]
[W]
50
6,6249
24,606
166
100
9,8158
35,111
166
Pro 50 km/h: - efektivní výkon motoru [kW] - příkon osvětlení [W] 24,772 kW
- celkový odebíraný příkon [kW]
osvětlení (v = 50km/h) Y= 0,0023
+0,1664x+1,138
Y= 0,0023*24,722+0,1664*24,772+1,138 Y= 6,7328 kg/h
Rozdíl:
m= m = 6,7328
6,6249
m = 0,1078 kg/h => l/h =>0,1078/0,725 = 0,1487 l/h paliva Pro 100 km/h: m = 0,0752 l/h paliva
65
6.4.4.2 Výpočet nákladů na celoroční svícení
N
- náklady na celoroční svícení [kč/rok]
l
- počet ujetých kilometrů [km/rok]
P
- průměrná cena paliva [30kč/l]
m
- množství spotřebovaného paliva [l/rok]
Při 50 km/h:
N = 29,75*0,1487*30 N = 892 Kč/rok Při 100 km/h: N = 327 Kč/rok
6.5 Diskuze spotřeby paliva v závislosti na jízdních režimech
Z vypočtených hodnot spotřeby paliva v jednotlivých jízdních režimech je patrné, že největší zátěž je v okamžiku, kdy se vozidlo bude pohybovat v oblasti malého efektivního výkonu motoru, přičemž celková spotřeba paliva při rychlosti 50 km/h, by činila v zimním období cca. 0,33l/h. Rovněž povinné denní svícení nám tvoří část celkové spotřeby paliva, přičemž celkové náklady při ujetých 20 000 km nám dosáhnou při průměrné rychlosti 75 km/h a průměrné ceny 30 Kč/l paliva cca. 609 Kč/rok. Dalo by se takto polemizovat, zda se vyplatí povinné denní svícení, ale je nutné si taky uvědomit, že denní svícení má velký vliv na bezpečnost provozu a tím rovněž působí na život a zdraví člověka.
66
7
VLIV KLIMATIZACE NA VÝKON MOTORU
Současná situace, je taková, že zákazníci nových automobilů vyžadují, aby jejich nový vůz byl vybaven klimatizací. To je jistě jeden z faktorů, který výrazně přispívá k pohodlí cestujících. Musíme si však uvědomit, že tento komfort nás něco stojí. V některých případech nám může do značné míry výrazně ovlivnit spotřebu paliva.
7.1 Měření příkonu klimatizace u vozu Mitsubishi Carisma
Jedná se osobní automobil Mitsubishi Carisma 1.9 DID. Jak již z názvu vyplývá jde o vznětový motor s vysokotlakým vstřikováním o objemu válců 1870
,přičemž
dosahovaný maximální výkon motoru je 73kW/ 4000 ot/min a maximální točivý moment motoru je 170 Nm /1700 ot/min.. Vozidlo bylo měřeno na válcovém dynamometru MEZ 4VDM E120-D. Při dodržení základních podmínek pro měření.
7.1.1 Postup před vlastním měřením
Před vlastní zkouškou na válcové zkušebně je nutno zkontrolovat, zda jsou na hnacích kolech použity předepsané pneumatiky a zkontrolovat upevnění vyvažovacích závaží. Tlak v pneumatikách má být na horní mezi stanovené výrobcem vozidla. Po usazení vozidla na válcích je nutno provést zajištění vozidla. Vozidlo se upevní pomocí konstrukce k podlaze zkušebny. Ta je vybavena pryžovými dorazy, které doléhají na nárazník a umožňují vozidlu maření nadměrných dynamických sil. Před spuštěním motoru se musí na výfuk nasadit odsávací zařízení. Vlastní zkouška se kvůli opakovatelnosti výsledků musí provádět na určitý rychlostní stupeň. Velký výkon nelze měřit při malých rychlostech jízdy, protože v tomto případě není styčná plocha mezi pláštěm a válci jej schopna přenést a dojde k prokluzu hnaných kol na zkušebních válcích. Následuje kalibrace zkušebny, měření pasivních ztrát a měření výkonu. [12]
67
7.2 Vyhodnocení měření
Výsledný pokles výkonu motoru je znatelný na grafu, kdy při zapnutí klimatizace dochází k poklesu výkonové křivky ze 44 kW na 41,7kW. Při opětovném vypnutí klimatizace se výkon vrací zpět na původní hodnotu. Viz Obr.31
Obr.31 Pokles výkonu motoru při zapnutí klimatizace
7.3 Vliv klimatizace na spotřebu paliva
Německý autoklub ADAC se ve svém posledním testu zaměřil na vliv automobilových klimatizací na spotřebu paliva. Podle ADACU je pro spotřebu paliva nejhorší první fáze, ve které dojde k ochlazení teploty vzduchu v interiéru na stanovenou hodnotu. Z testu vyplývá, že pro snížení teploty v interiéru z 31 °C na 22 °C spotřebovaly testovací vozy ADACU o 2,47 až 4,15 l paliva na 100 km více. Tato vyšší spotřeba paliva nicméně trvá podle autoklubu asi jen tři minuty. Udržení stanovené teploty si pak podle stylu jízdy a typu klimatizace vyžádá vyšší spotřebu paliva v 68
rozmezí od 0,76 do 2,11 l/100 km v městském provozu a od 0,09 do 0,66 l/100 km na otevřených silnicích. Při osmihodinové cestě na dovolenou v automobilu střední třídy, který spaluje benzin, tak budete muset za vyšší spotřebu paliva připlatit mezi pěti až osmi eury (cca 145 až 235 Kč). Vyšší spotřebu paliva lze při zapnuté klimatizaci čekat v extrémně horkých dnech, v případě husté dopravy nebo při nastavení velmi nízké teploty v interiéru. Důležitý je podle ADACU také typ klimatizačního zařízení. Jednodušší klimatizace pracují na plný výkon a v případě, že je přiváděná teplota příliš nízká, jednoduše ochlazený vzduch smísí s teplým vzduchem. Inteligentnější klimatizační jednotky umějí regulovat výkon kompresoru a tak ušetřit palivo.[10]
7.3.1 Hospodárnost provozu klimatizace
Hospodárnost provozu klimatizace můžeme z části ovlivnit sami. Stačí, když před jízdou necháme na jednu minutu automobil „vyvětrat“, nahromaděné teplo z automobilu unikne a tím klimatizaci usnadníme počáteční ochlazení interiéru. V první fázi je také dobré stisknout tlačítko pro cirkulaci vzduchu, aby klimatizace nemusela ochlazovat horký venkovní vzduch. Pří jízdě by pak měla být zavřená okna a zatáhnutá stínící roleta střešního okna. Z lékařského hlediska se doporučuje udržovat teplotu v interiéru v rozmezí od 21 do 23°C. [10]
Obr.32 Panel ovládání klimatizace u osobního automobilu
69
8
ZÁVĚR
Při zpracování celkové bilance osobního vozu Škoda Felicia, jsm dospěl k tomu, že nejvyšší možný příkon elektrospotřebičů činil v možném zapojení mezi sebou 1,434 kW a ztráty elektrickým vedením dosahovaly hodnoty 64W, přičemž spotřeba jednotlivých elektrických spotřebičů, byla definována v jednotlivých jízdních režimech viz Obr.30. Jak již bylo zmíněno v kapitole 5., rovněž osvětlení má svůj podíl na celkové spotřebě paliva, kdy při ujetí 20 000 km/rok u měřeného vozidla náklady na svícení činí pří průměrné ceně paliva 30 Kč/l, cca 609 Kč/rok. Jistě stojí za povšimnutí, že z celkové spotřeby paliva připadá zhruba od 0,3 až 1,5 l /100 km právě na krytí příkonu elektrických spotřebičů vozidla. Většina elektrospotřebičů pracuje nezávisle na právě odebíraném mechanickém výkonu motoru, který závisí na jízdním režimu, tedy i v době chodu motoru na volnoběh. Potom, a to zejména v městském nebo smíšeném provozním režimu, je právě odběr elektrického výkonu po nezanedbatelnou část provozní doby dominantním zatížením motoru. Ztráty v elektrických obvodech jak víme, způsobují přechodové odpory a konstruovaná kabeláž vozidla. Jak tedy zabránit těmto nepříznivým vlivům v oblasti elektroinstalace? To předpokládá vytvoření nové architektury palubní elektrické sítě. Zvýšením napětí na 24 voltů dojde ke snížení ztrát ve vedení a u spotřebičů, u kabelů bude zmenšení jejich průřezu znamenat snížení hmotnosti. Významné koncepční změny v uspořádání energetických agregátů vozidla připravuje několik světových výrobců elektropříslušenství. Koncepčně zcela novou možností, se jeví použití konstrukce startérgenerátoru jako multifunkčního elektrického stroje. Tento agregát nahradí dnešní startér a alternátor. V první fázi pomocí startovacího generátoru s řemenovým pohonem zajistí funkci ‚‚vypínání válců‘‘ (Start/Stop), což znamená vypnutí motoru stojícího vozidla, jakmile však řidič sešlápne spojku nebo zařadí-li rychlost, dojde automaticky k opětovnému spuštění motoru. Toto probíhá velmi tiše a rychleji, než pomocí klasického startéru. Generátor jak ho známe dnes, bude doplněn řídícími elektronickými prvky, a bude se tak moci starat i o spouštění motoru.
70
Vyšší stupeň integrace bude představovat startovací generátor klikového hřídele. V tomto případě bude generátor elektrického proudu namontován přímo na klikovém hřídeli mezi motorem a převodovkou. Tato konstrukce bude vhodná i pro zajištění vyššího elektrického výkonu palubní sítě vozidla, který bude potřebný pro další generaci automobilů. Na rozdíl od již zmíněného řešení s použitím řemenového pohonu se bude jednat o zásadní zásah do celkové konstrukce hnacího ústrojí. Účinnost vedlejších agregátů motoru se zlepší, pokud jejich pohon nebude zajišťován řemenem, nýbrž elektricky. Elektrické přístroje, jako například hydraulické čerpadlo posilovače řízení nebo vodní pumpa chladícího okruhu by mohly při jejich koordinovaném řízení podle skutečné provozní potřeby pracovat s podstatně vyšší účinností. Důležitou roli v této oblasti hraje především výzkum a vývoj automobilek, protože neaktivní přístup se negativně projeví na životní prostředí, kdy nadměrná spotřeba elektrické energie znamená zvýšenou spotřebu paliva a tudíž zvýšení emisních škodlivin.
71
9
POUŽITÁ LITERATURA
[1] VLK, F. Automobilová elektronika 1: Asistenční a informační systémy. Brno: Vlk, 2006. 269 s. ISBN 80-239-6462-3. [2] VLK, F. Automobilová elektronika 2: Systémy řízení podvozku a komfortní systémy. Brno: Vlk, 2006. 308 s. ISBN 80-239-7062-3. [3]VLK, F. Elektronické systémy motorových vozidel 1. Brno: Vlk, 2002. 298 s. ISBN 80-238-7282-6. [4] VLK, F. Elektronické systémy motorových vozidel 2. Brno: Vlk, 2002. 592 s. ISBN 80-238-7282-6.
[5] VLK, F. Zkoušení a diagnostika motorových vozidel: výkon vozidla, brzdné vlastnosti, převodová ústrojí, řízení, geometrie kol, tlumiče a pružiny, řiditelnost a ovladatelnost, životní zkoušky, motor, zapalování, elektronické systémy. 2. vydání. Brno: Vlk, 2005. 576 s. ISBN 80-239-3717-0.
[6] VLK, F. Koncepce motorových vozidel: koncepce vozidel, alternativní pohony, komfortní systémy, řízení dynamiky, informační systémy. Brno:Vlk, 2001. 256s. ISBN: 80-238-5276-0 [7] LANK, V., VONDRA, M. Fyzika v kostce. Fragment, 1996. 120 s. ISBN: 80-7200-060 8 [8] HOREJŠ, K., MOTEJL V. Učebnice pro řidiče a opraváře automobilů. Brno: Littera, 2006.481 s. ISBN 80-85763-00-1
[9] BAUER, F. Traktory 1.Vydání. Profi Press, s.r.o., Praha 2006, ISBN: 80-86726-15-0
72
Internetové zdroje [10] http://news.auto.cz/aktuality/adac [11] http://www.autoservisy.net/ [12] http://www.mendelu.cz/ [13] http://new.skoda-auto.com/ [14] http://www.citroen.cz/ [15] http://www.shmoto.cz/
73
10 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr.1 Oblasti použití elektroniky v motorovém vozidle Obr.2 Elektronické systémy v automobilu Obr.3 Konstrukce olověného akumulátoru Obr.4 Základní charakteristiky derivačního dynama Obr.5 Řez dynamem Obr.6 Porovnání výkonu dynama a alternátoru Obr.7 Konstrukce alternátoru-řez Obr.8 Charakteristika sériového spouštěče elektromotoru Obr.9 Závislost momentu, výkonu a otáček na proudu spouštěče Obr.10 Schéma kapalinového chlazení pístového motoru Obr.11 Podélný řez čerpadlem chlazení s automatickou elektromagnetickou spojkou Obr.12 Schéma tlakového mazání motoru Obr.13 Zubové olejové čerpadlo Obr.14 Schéma olejového regulačního ventilu Obr.15 Graf vyjadřující závislost vnější teploty i proudění vzduchu ve vozidle ta, aby osádka pociťovala příjemnou pohodu. Obr.16 Prostorové schéma systému klimatizace standardního osobního vozu Obr.17 Princip funkce křídlového čerpadla Obr.18 Porovnání spotřeby energie mezi standardním a elektrohydraulickým řízením Obr.19 Schéma kapalinového retardéru Obr.20 Schéma elektrického dynamometru Obr.21 Blokové schéma kompletní zkušebny MEZ 4VDM E120-D
74
Obr.22 Schéma kompletní zkušebny 4VDM E120D a VDU E 270T – E150T Obr.23 Ilustrační foto měřící zkušebny Obr.24 Schéma jednoduchého elektrického obvodu Obr.25 Graf voltampérové charakteristiky Obr.26 Skutečný příkon vybraných elektrických spotřebičů u Škody Felicia [W] Obr.27 Ztráty vybraných elektrických spotřebičů Škody Felicia[W] Obr.28 Celkový příkon elektrických spotřebičů ve vybraných jízdních režimech [W] Obr.29 Spotřeba paliva v závislosti na výkonu motoru Obr.30 Závislost spotřeby paliva elektrických spotřebičů ve vybraných jízdních režimech Obr.31 Pokles výkonu motoru při zapnutí klimatizace Obr.32 Panel ovládání klimatizace u osobního automobilu
Seznam tabulek Tab.1 Základní mechanické vlastnosti dynamometru Tab.2 Naměřených veličin (Škoda Felicia) Tab.3 Vypočtené hodnoty elektrické bilance (Škoda Felicia) Tab.4 Naměřené hodnoyt pro výpočet spotřeby paliva Tab.5 Vypočtené hodnoty pro určení spotřeby paliva Tab.6 Hodnoty pro výpočet spotřeby paliva na celodenní svícení
75
