Regulační relé a jeho princip: - Má pro dynamo zajistit tyto funkce: 1. Reguluje napětí s ohledem na spotřebiče, které musí zajišťovat v určitém malém rozsahu 2. Omezuje proud. Ten nesmí překročit určitou hodnotu => poškodilo by se vinutí dynama 3. Připojuje samočinně dynamo k baterii, když napětí na generátoru dosáhne minimální hodnoty napětí akumulátoru. Regulace napětí se uskutečňuje magnetickým tokem.
Jednostupňové relé: Princip: Do série s budícím vinutím FG je zařazen R2, který je periodicky spojován nakrátko Kl a K2. Kl je pevný, K2 je upevněný na kotvě elektromagnetu B1. Pružina P se snaží Kl a K2 spojit. Proti ní působí síla Bl, jehož napěťové vinutí je připojeno ke svorkám dynama. Obvody jsou navrženy tak, že účinkem Bl se Kl a K2 střídavě spojují a rozpojují. Při rychlém periodickém spojování a rozpojování kolísá napětí Uo mezi minimální a maximální hodnotou, ale tento kmitočet (50 až 500 Hz) není lidským okem pozorovatelný. Když napětí dosáhne své maximální hodnoty, síla Bl přemůže tah pružiny, Kl a K2 se rozpojí, a tím se vřadí do
budícího obvodu R2. Tím postupně klesá budící proud dynama, což má za následek i snížení generovaného napětí. Když napětí klesne na svou minimální hranici, přemůže pružina sílu Bl a Kl a K2 spojí R2 nakrátko. Generované napětí začne stoupat, a když dostoupí maxima, celý děj se opakuje znovu. Aby i při vysokých otáčkách regulátor správně pracoval, musí být R2 poměrně veliký a Kl a K jsou namáhány poměrně velikým napětím, což vadí u výkonů dynam asi nad 200 W. Tomuto namáhání se dá částečně zabránit dvoustupňovou regulací.
Dvoustupňová regulace dynama v zapojení s tří cívkovým relé Při nízkých otáčkách pracují jen horní kontakty prvého stupně K1, K2. Při vysokých jen kontakty druhého stupně K3, K4. Při jistých středních otáčkách jsou oba páry kontaktů rozpojeny - plavou. Dalším členem regulačního relé je omezovač proudu. Ten nepřipustí, aby proud dynama překročil jistou maximální hodnotu bez ohledu na to, jaké jsou požadavky akumulátoru a spotřebičů. B2 má obdobný elektromagnet jako B1, avšak magnetovaný proudem dynama. Dokud je proud menší, než přípustný maximální proud, nestačí přítažná síla B2 přitáhnout kotvu a omezovač nepůsobí. Překročí-li proud svou maximální hodnotu, přitáhne B2 svou kotvu, rozpojí se K5 a K6, a tím se vřadí do budícího obvodu R3. Napětí i proud začnou klesat, kotva odskočí, znovu se sepnou K5 a K6 a celý děj se opakuje znovu. Nestačí-li periodické spojování a rozpojování K5 a K6, dosáhne se dalšího zeslabování buzení pomocí kontaktů K7 a K8, kterými se přemostí budící vinutí buď celé nebo přes R2 podle toho, jak právě pracuje regulátor napětí. Dalším členem je regulační spínač. Je to elektromagnetické relé s jedním párem kontaktů mající dvoje vinutí. Napěťové a proudové. Jakmile napětí dynama dosáhne předepsané hodnoty, která musí být větší než napětí akumulátoru, přemůže přítažná síla kotvy pružinu a K9 a K10 se spojí. Dynamo začne dodávat proud. Proudové vinutí je navinuto v takovém
smyslu, že jeho magnetomotorická síla vyvolaná proudem dynama se sčítá s magnetomotorickou sílou vzbuzenou napěťovým vinutím B3. Kdyby B3 měl pouze napěťové vinutí, zůstaly by K9 a K10 spojeny, i když by už při zmenšení otáček napětí dynama kleslo a bylo menší než napětí akumulátoru.
Polovodičová regulace dynam
Tranzistor v polovodičovém regulátoru pracuje ve spínacím režimu, což má tu výhodu, že buď je na něm velké napětí a neprotéká jím téměř žádný proud, nebo v sepnutém stavu je na něm téměř nulové napětí a může jím protékat velký proud. Pokud je T1 otevřen, jde budícím vinutím kolektorový proud IC1 cestou: + pól dynama, emitor a kolektor T1. Budicí vinutí FG a - pól. Jakmile stoupne napětí dynama na svou maximální dovolenou mez, stoupne i napětí na ZD tak, že tato dioda začne propouštět proud, jehož obvod je: + pól, emitor a báze T2, ZD, R6, - pól. Tímto proudem IE2 se otevře T2 a stane se vodivým. Napětí UEB1 klesne tak, že se uzavře T1, a tím přestane procházet
kolektorový proud IC1. Budící proud začne klesat. Při jistém minimálním napětí přestane ZD propouštět proud, tím přestane procházet IE2 a T2 se uzavře. Vznikne napětí UEB1 a proud IE1 otevře T1. Začne stoupat budící proud i generované napětí a celý děj se opakuje znovu. Zpětný spínač je nahrazen diodou D2. Při přerušení proudu do budícího vinutí se podle indukčního zákonu v tomto vinutí indukuje napětí. Maximální hodnota tohoto napětí by mohla mít hodnotu až několik set voltů. Proto je paralelně k budícímu vinutí připojena Dl v závěrném směru pro budící proud Ib. Pro indukované napětí je však tato dioda zapojena v propustném směru a uzavírá se jí proud Ib'.
Kontrola vinutí rotoru dynama Ve vinutí rotoru dynama mohou nastat následující druhy závad: 1. Zkrat vinutí na kostru 2. Zkrat mezi závity 3. Přerušení vinutí
Alternátory Výhody alternátoru ve srovnání s dynamem: 1. Alternátor s usměrňovačem lze navrhnout tak, že akumulátor je nabíjen i při běhu naprázdno 2. Téměř žádná údržba 3. Jednodušší regulace 4. Větší provozní spolehlivost 5. Menší hmotnost a rozměry 6. Jednodušší odrušení, neboť odpadá jiskření na komutátoru 7. Souprava alternátor - usměrňovač dává proud stále stejné polarity nezávisle na smyslu otáčení
Porovnání výkonu dynama a alternátoru
Alternátor s permanentním buzením Alternátory s permanentními magnety bývají nejčastěji uspořádány tak, že v magnetickém obvodu statoru je uloženo pracovní vinutí, ze kterého se odebírá potřebný proud pro provoz vozidla a na rotoru je upevněno několik párů permanentních magnetů tak, že se vždy střídá severní a jižní pól magnetu. Protože v alternátoru vzniká střídavý proud, musí být magnetický obvod statoru složen z plechů, aby se co nejvíce zabránilo ztrátám vířivými proudy.
Jednou z největších výhod alternátorů je, že mají přirozenou regulaci proudu. Indukované napětí ve statorovém vinutí je přímo úměrné otáčkám rotoru neboli elektrické úhlové rychlosti a magnetickému toku. Za zjednodušených předpokladů platí:
kde
I je proud, U — napětí, R — činný odpor vinutí a zátěže, L— vlastní indukčnost generátoru, K — konstanta stroje, w — elektrická úhlová rychlost 2p (pn/60), (p – počet pólů)
Při zvyšování rychlosti otáčení se vliv R proti hodnotám závislým na w postupně zmenšuje, takže při vyšších otáčkách ho můžeme zanedbat. Potom platí:
Z předchozího tedy vyplývá, že se vzrůstajícími otáčkami sice stoupá vnitřní indukované napětí, ale zároveň stoupá i omega a tím i vnitřní reaktance alternátoru, takže proud bez jakéhokoli regulačního zásahu nemůže přestoupit určitou nejvyšší hodnotu a nezávisí na otáčkách. Alternátory s buzením permanentním magnetem mají nespornou výhodu v tom, že nevyžadují regulaci, avšak jejich použití je možné pouze pro menší vozidla s málo proměnnou spotřebou.
Alternátor s budícím vinutím V drážkách statorového paketu 1 složeného z dynamových plechů je uloženo trojfázové vinutí 2. Na rotoru jsou dvě lisované nebo frézované hvězdice 4, 8 z měkké oceli. Každá z nich má na vnějším obvodě drápkové póly. Do mezery mezi drápkovými póly jedné hvězdice zasahují drápkové póly druhé hvězdice. Budící cívka 9 prstencového tvaru, která je napájena přes kroužky 12, budí všechny póly tak, že na obvodě se severní a jižní póly střídají. Hvězdice 4 nese jen samé severní póly a hvězdice 8 jen samé jižní póly. Magnetický tok vycházející z jednoho severního drápkového pólu hvězdice projde vzduchovou mezerou, rozdělí se v paketu na dvě poloviny, z nichž jedna projde přes vzduchovou mezeru do jižního drápkového pólu 5, druhá obdobně do jižního drápkového pólu 6 hvězdice 8. Obě poloviny se spoji v rotorovém prstencovém jhu.
Usměrňovač K usměrnění střídavého proudu alternátoru se používají křemíkové diody namontované pro lepší chlazení přímo do štítu alternátoru. Aby byl alternátor dobře využit, je trojfázový a pro usměrnění je pak nejvýhodnější zapojení zvané trojfázový můstek.
Oscilogramy
Regulace alternátoru Třífázový devítidiodový alternátor s vibračním regulátorem
Pro buzení a vibrační regulátor napětí je použito odděleného usměrňovače napětí sestávajícího z menších diod D7, D8, D9, které s diodami D4,D5,D6 tvoří trojfázový můstek. Předbuzení je proudem z akumulátoru přes spínač, kontrolní žárovku a k ní paralelně připojený R3, sepnuté K1,K2 ke svorce M a přes kroužky do budícího vinutí. Nulová dioda D0 působí stejně jako u dříve popsaných dynam.
Polovodičová regulace alternátoru
Referenčním prvkem je opět ZD, jejíž anoda je připojena k odporovému děliči R3,R6 a trimru R4, kterým je možno regulovat výši žádaného napětí. Paralelně k R6 je připojen termistor R5. Klesne-li teplota, stoupne odpor termistoru a zvýší se potenciál bodu C, takže je třeba vyšší
napětí, aby se ZD otevřela. Nareguluje se tedy vyšší napětí alternátoru. Je-li napětí malé, nepropouští ZD proud, na R2 nevzniká žádný napěťový spád. Emitorový obvod T2 není napájen. Emitorem hlavního spínacího tranzistoru T1 jde proud cestou: přípojnice +, emitor a báze T1, Rl a záporný pól. T1 se otevře a jeho kolektorový proud Ic1 jde přes kartáčky a kroužky do budícího vinutí alternátoru, jehož napětí stoupá. Při jisté velikosti napětí je rozdíl mezi potenciálem přípojnice + a bodem C tak veliký, že se otevře ZD. Začne jí procházet proud, jehož cesta je: přípojnice +, R2, ZD, R4,R6 a R5. Na R2 vznikne napětí, které otevře T2. Tím se přiblíží potenciál bodu A k potenciálu přípojnice + a klesne proud obvodu emitor-báze tranzistoru T1, který se uzavře. D3 zamezí tomu, aby při nepracujícím alternátoru byl napájen regulační a budící obvod z akumulátoru. Předbuzení je zajištěno přes kontrolní žárovku dobíjení a k ní paralelně připojený R7.
SPOUŠTĚCÍ ZAŘÍZENÍ Z hlediska elektrotechniky je spouštěč jednoduchý stejnosměrný sériový motor s velkým výkonem při malých otáčkách. Požadavky na spouštěč: 1. V klidu musí být pastorek bezpečně zajištěn mimo záběr s ozubeným věncem setrvačníku 2. Při zasouvání do záběru musí být zajištěno, aby se zasunutí podařilo i tehdy, přijde-li zub pastorku proti zubu věnce 3. Dokud pastorek není v dostatečném záběru, nesmí být točivý moment spouštěče tak velký, aby došlo k poškození zubů 4. V plném záběru musí být mechanismus schopen převést plný točivý moment, přitom však musí být chráněn před přetížením při zpětném zážehu spalovacího motoru 5. Pastorek musí zůstat v záběru tak dlouho, dokud řidič spojení nezruší, nebo dokud motor spolehlivě nepracuje 6. Je li ozubení v záběru a rozběhne-li se motor, musí se spojení ozubení s motorem spouštěče samočinně uvolnit 7. Přestane-li řidič působit na ovládací ústrojí, musí se spouštěcí obvod rozpojit, pastorek se musí vrátit do klidové polohy a co nejdříve zastavit, aby byl spouštěč připraven pro další použití. U zážehového motoru je třeba dosáhnout otáček 40 až 150 za minutu. U vznětového motoru s nepřímým vstřikem 80 ž 200 otáček za minutu. Při nízkých teplotách a nevhodném oleji mohou být pasivní odpory tak velké, že spouštěč musí určitou dobu motorem protáčet, až se pasivní odpory sníží, zvýší se otáčky, až postupně začne spalovací děj od nepravidelných zápalů až po pravidelný chod motoru. Výkony spouštěčů bývají od 0,22 do 25 kW. Vlastnosti spouštěcí soustavy Náhradní schéma zapojení spouštěcí soustavy:
UM = UBO - (Rs + RP + RB). I Rs je odpor spínače Rp - odpor přívodů RM – odpor motoru Závislost momentu, výkonu a otáček na proudu spouštěče
Obr 45. Náhradní schéma zapojení spouštěcí soustavy
Systém BENDIX K zasunutí pastorku do záběru se využívá setrvačnosti samotného pastorku. Pastorek má na vnitřním průměru plochý nebo lichoběžníkový závit a je lehce pohyblivý po šroubovém závitu pouzdra poháněného spouštěcím motorem pomocí unášeče, který tlumí nárazy. Při zapojení proudu do spouštěcího motoru se neurychlí pastorek tak rychle jako rotor spouštěče a pohybuje se po závitu pouzdra směrem do záběru se setrvačníkem. Přijde-li zub do mezery, pohybuje se pastorek po šroubu ve směru osy až na doraz. Dosedne-li zub na zub, je pastorek stržen šroubovicí ze zubu do mezery. Protože v okamžiku, v němž se pastorek posune do plného záběru, otáčí se rotor spouštěče již značnou rychlostí, snižuje se náraz pružinou nebo lamelovou spojkou. Jakmile se spuštěný motor rozeběhne a pastorek se otáčí rychleji než rotor spoušteče, vyšroubuje se ze záběru s věncem a setrvačností doběhne až na klidový doraz pouzdra.
Spouštěč s výsuvnou kotvou Pastorek se může otáčet kolem hřídele spouštěče, se kterým je spojen volnoběžnou spojkou, ale v axiálním směru není oproti kotvě pohyblivý. Vřeteno nesoucí pastorek 1 je s hřídelí spouštěče spojeno lamelovou spojkou 2. V klidu je kotva částečně vysunuta ze statoru. Teprve když se stator působením budících vinutí zmagnetuje, vtáhne kotvu 3 dovnitř a tohoto axiálního pohybu se využije i pro zasunutí pastorku do setrvačníku.
Spouštění je dvoustupňové. V prvním stupni vtáhne elektromagnet E své jádro a spínací můstek spojí kontakt Kl. Sepnutí K2 brání páka 9 držená západkou 6. Kl připojí obě pomocná vinutí F2 a F3. Slabé magnetické pole vtahuje kotvu, která se pomalu otáčí, do statoru. Jakmile se pastorek zasune, uvolní kroužek 5 západku a spojí se i K2. Nastává druhá fáze spouštění. K2 připojí hlavní budící vinutí Fl a spouštěč vyvíjí plný záběrový moment. Typickým znakem těchto spouštěčů je dlouhý komutátor. Nevýhody:
Velká hmotnost Stojí-li vůz na svahu, může dojít k potížím při zasouvání pastorku do
ozubení.
Spouštěč s výsuvným pastorkem Doběh spouštěče zkracuje třecí brzdička vytvořená v jednom z ložiskových štítů pružinou a brzdící podložkou.
Volnoběžka Zásuvné pouzdro 22 končí zakřivenými plochami 5 a dutinami 4 pro svorníky 3, v nichž jsou uloženy pružiny 6, přitlačující lehce tyto svorníky na válečky. Pastorek je spojen s vnějším pláštěm volnoběžky 7. Momentem spoušteče při otáčení ve směru hodinových ručiček se válečky vklíní mezi plášť a pouzdro. Jakmile se plášť točí rychleji než pouzdro, jsou válečky 1 vytlačovány ze záběru proti síle pružin a mechanické spojení mezi 22 a 7 se zruší.
Spouštěč s převodem
Elektromotory mohou dosáhnout velkého výkonu při malých rozměrech tím, že jsou navrženy na vysoké otáčky, neboť výkon je dán součinem točivého momentu a úhlové rychlosti. P = M.w
Spouštěč má přímo v elektromotoru mezi rotorem a výstupním hřídelem zabudovanou planetovou převodovku s převodem 1:3,3. Takovéto spouštěče jsou menší a až o jednu třetinu lehčí
Dynamospouštěč Je stroj, který je schopen pracovat jako dynamo i jako spouštěč. Dynamo musí být derivační, kdežto jako spouštěč je nejvhodnější sériový motor. Proto má dynamospouštěč pro každou svou funkci samostatné budící vinutí. Sdružení obou funkcí je konstrukčně velice výhodné. (Pohon pouze pro jeden stroj, ucelené provedení a spouštění motoru bez problémů se zasouvacím mechanismem.) Příčiny, že se toto řešení příliš nerozšířilo, jsou ve velkých rozdílech podmínek, při nichž obě funkce probíhají. Spouštěč musí mít poměrně velký výkon při nízkých otáčkách, zatímco pro dynamo stačí mnohem menší výkon při značně vyšších otáčkách.
Pomocná spouštěcí zařízení Zařízení pro zážehové motory – cívka s předřadným rezistorem Zapalovací cívka je konstruována na napětí nižší, než je jmenovité napětí elektrické sítě vozidla. Poškození zapalovací cívky za běžného provozu zabraňuje rezistor zařazený sériově do primárního obvodu cívky. V případě spouštění motoru, kdy dochází k poklesu napětí v celé soustavě, je tento rezistor vyřazen přemostěním a cívka tak dostává plné potřebné napětí, čímž je zaručena dostatečná energie jiskry na svíčce i při sníženém napětí akumulátoru. Zařízení pro vznětové motory K ohřevu vzduchu v sacím potrubí se používají elektrická odporová topná tělesa nebo plamen z pomocného elektricky zažehovaného hořáku v sacím potrubí. Toto zařízení musí mít poměrně velký výkon, neboť ohřívá velké množství vzduchu odpovídající zdvihovému objemu motoru a jeho otáčkám při spouštění. U automobilů s nepřímým vstřikem se ohřívá vzduch přímo v komůrce, čehož se dosahuje žhavící svíčkou. Žhavící svíčka se skládá z tělesa, izolátoru, svorníku a volné nebo zapouzdřené žhavící spirály. Spirála je žhavena proudem z akumulátoru na teplotu 900 až 1000 °C po dobu 3 až 90 sekund.
Zapalování
Velikost napětí, při které, nastává výboj, nazýváme přeskokové nebo-li průrazné napětí. Závisí na: 1. tvaru, materiálu a vzdálenosti elektrod 2. plynu v prostoru mezi elektrodami 3. tlaku, teplotě a způsobu proudění plynu 4. průběhu přiloženého napětí
Výboj mezi elektrodami zapalovací svíčky
Po přerušení proudu v primárním obvodu zapalovací cívky stoupá sekundární napětí z bodu A do bodu B, kde nastává průraz. Napětí velmi rychle poklesne a výboj trvá až do okamžiku C, kde po odčerpání větší části energie zhasíná. Další průběh napětí představuje dokmitávání systému bez výboje. Pro spolehlivé zapálení směsi je zapotřebí výboje, který má minimální energii 3,5 . 10-5 J.
Zapalovací svíčka
Zasahuje do spalovacího prostoru, kde pracuje v těžkých podmínkách, v nichž se v rychlém sledu střídají teploty 2000 až 2500 °C a tlaky až 6 Mpa při hoření s teplotami okolo 60 °C a s pod tlakem při sání motoru. Materiály svíčky musejí snášet velké teplotní spády, odolávat chemicky velmi agresivnímu prostředí a izolátor svíčky musí bez poškození a bez velkých energetických ztrát snášet napěťové rázy až 25 kV. Zapalovací svíčka se skládá ze střední elektrody, keramického izolačního tělesa, kovového pouzdra nesoucí vnější (boční) elektrodu, šroubení a koncovky. Vzdálenost elektrod u bateriového zapalování se doporučuje 0,6 až 0,8 mm a u magnetového zapalování 0,4 až 0,5 mm. Malé doskoky 0,25 až 0,35 mm jsou možné jen u motorů s vysokými tlaky a s bohatou směsí. Provozní teplota špičky izolátoru má být v rozmezí 500 až 800 °C. Hranice 500 °C je spodní mez tzv. samočisticí teploty, při níž shoří na izolátoru úsady, které by zvětšovaly elektrickou vodivost povrchu. Teplota 800 °C je spodní mez teplot, při nichž se již vznítí palivová směs. Schopnost svíčky snášet bez samozápalu určité tepelné zatížení se udává jako její tepelná hodnota. Svíčka s vyšší tepelnou hodnotou je bezpečnější proti samozápalům, ale náchylnější k úsadám na izolátoru. Svíčka s nižší tepelnou hodnotou je méně odolná proti samozápalům, ale méně citlivá na úsady.
Bateriové zapalovaní
Při přerušení styku kontaktů se proud v primárním obvodu vinutí cívky rychle zmenšuje a změnou magnetického toku se indukuje do primárního i sekundárního vinutí cívky napětí. Velikost indukovaného napětí ve vinutí zapalovací cívky závisí na rychlosti změny magnetického toku podle vztahu: U = - N dΦ/dt Při přerušení styku kontaktů přerušovače se ihned elektrický obvod nepřeruší, protože obvodem protéká nabíjecí proud kondenzátoru. Ten se za určitou dobu nabije a tehdy dojde k přerušení proudu a poklesu magnetického toku a tím ke vzniku indukovaného napětí podle výše uvedeného vztahu. Po přerušení proudu v primárním obvodu se nabíjí nejen kondenzátor Cl, ale i kapacity na sekundární straně C2. To je kapacita sekundárního vinutí zapalovací cívky, kapacita kabelů a kapacita zapalovacích svíček. Energie magnetického pole zapalovací cívky se transformuje do energie kapacity na primární a sekundární straně. 1 1 1 2 2 2 = C1U 1 + C 2U 2 L 1 I1 2 2 2
Zapalovací cívka Parametry: N1 = 120 až 400 R1 = 4 Ω N2 = 25000 R2 = až 15 000 Ω Průběh primárního proudu, sekundárního napětí a proudu při sepnutí a rozpojení kontaktů
Přerušovač
Spínáním a rozpínáním kontaktů určuje přerušovač dobu, kterou je primární obvod spojen. Zdvih kontaktů bývá 0,3 až 0,5 mm. Poměr sepnutí a rozpojení kontaktů přerušovače bývá pro čtyřválcový motor 50° : 40°, pro šestiválcový motor 35° : 25° a osmiválcový motor 30° : 15°.
Rozdělovač
1. hlavice rozdělovače
8. čepy
2. vložky pro přívody k jednotlivým
9. závaží
svíčkám
10. pružina
3. přívod vysokého napětí
11. kulisa
4. rozdělovací rotor
12. vačka
5. rozdělovací rameno
13. hřídel rozdělovače
6. sběrací kartáč
14. základní deska přerušovače
7. deska spojená s hřídelem
Řízení bodu zážehu Nejvýhodnější předstih záleží na: 1. otáčkách motoru - čím větší otáčky, tím větší předstih 2. množství vzduchu ve směsi - chudší směs musí být zapálena dříve 3. oktanovém čísle paliva - čím více je směs náchylná ke klepání, tím menší musí být předstih 4. kompresním poměru - rychlost hoření vzrůstá s tlakem 5. teplotě směsi i motoru samotného - je-li motor studený, má být předstih větší
Samočinná regulace předstihu v závislosti na otáčkách motoru se většinou dociluje odstředivým regulátorem. Ten začíná působit až od určitých otáček, které jsou vyšší než
volnoběžné. Až do těchto otáček je stálý základní předstih. Různého tvaru charakteristiky lze dosáhnout volbou různých pružin a tvarem kulisy v odstředivém regulátoru. Podtlak u hrdla sacího potrubí závisí na otáčkách motoru a na poloze škrtící klapky. Při otevřené škrticí klapce je podtlak v potrubí nižší, směs je bohatší a v motoru jsou podmínky pro rychlé hoření a je potřeba menší předstih. Toho se dociluje podtlakovou regulací. Ta je zpravidla řešena membránovým mechanismem. V pouzdře 6 je pryžová membrána 5, jejíž pohyb se táhlem 4 přenáší na základní desku 1, která je v rozdělovači otočně uložena a s níž je prostřednictvím stavitelné podložky spojen čep raménka přerušovače 3. Prostor za membránou je spojen trubicí 7 s vhodným místem sacího potrubí. Při podtlaku v sacím potrubí se prohne membrána 5 směrem vpravo, stlačí pružinu 8 a natočí základní desku v opačném směru, než se otáčí vačka přerušovače 2. Narážka raménka přerušovače se tedy zvedne dříve, takže předstih se zvětší.
Magnetové zapalování
Při magnetovém zapalování se energie pro jiskru získává ze zvláštního točivého stroje buzeného permanentními magnety zvaného magneto. Na statoru je navinuta zapalovací cívka, jejíž primární vinutí je spojováno přerušovačem nakrátko. Otáčením permanentního magnetu se mění velikost i směr magnetického toku v magnetickém obvodu statoru a ve vinutí zapalovací cívky se indukuje napětí. Toto napětí způsobí, že cívkou přes sepnuté kontakty prochází proud I1. Tento proud vyvolá magnetický tok statoru, který se sčítá s magnetickým tokem rotoru. K přeskoku jiskry na zapalovací svíčce dojde v okamžiku rozpojení kontaktů přerušovače. Protože vačka, která kontakty rozpojuje, je obvykle na jednom hřídeli s rotorem magneta, je nutné, aby k rozpojení kontaktů došlo po oddálení pólových nástavců, kdy má magnetické pole největší energii. Aby tato poloha mohla být snadno a bez nákladných měřících zařízení vizuálně kontrolována, používá se míry zvané odtrh. Je to vzdálenost mezi jednou pevnou hranou a jednou otáčející se hranou. Bývá 8 až 10°.
Z konstrukčního hlediska existují tři základní druhy zapalování: · S rotující cívkou a pevným permanentním magnetem · S rotujícím permanentním magnetem a stojící cívkou · S rotujícím magnetickým můstkem a se stojícím permanentním magnetem i cívkou První typ se nepoužívá pro složitost konstrukce, kde se otáčel kondenzátor i s přerušovačem, druhý typ je nejběžnější u jednostopých motorových vozidel a třetí typ se používá pro mnoho válcové letecké motory.
Elektronické zapalování Elektronické odlehčení kontaktů přerušovače
Jsou-li kontakty přerušovače P spojeny, je T ve vodivém stavu a cívkou protéká proud. Rozpojením kontaktů se tranzistor skokem uvede do nevodivého stavu a proud do zapalovací cívky se bezkontaktně přeruší. Protože při přerušení proudu se v primárním vinutí cívky indukuje napětí několik set voltů, používají se k tomuto účelu speciální tranzistory.
Kondenzátorové zapalování Princip kondenzátorového zapalování spočívá na rozdíl od indukčního, u něhož se energie shromažďuje v indukčnosti a do vysokonapěťového obvodu se převádí při rozpojení primárního obvodu, v tom, že se energie nahromadí do kapacity kondenzátoru a odtud se odvádí k primárnímu vinutí zapalovací cívky. Kondenzátor nabitý na několik set voltů se vybíjí napěťovou vlnou se strmým čelem. Napětí na svíčce rychle vzroste a tím se sníží ztráty svodem na svíčkách a zapalování pracuje dobře, i když jsou svíčky silně znečištěny.
Kondenzátorové zapalovací soustavy mají nevýhodu v tom, že jsou poměrně složité. K nabíjení kondenzátoru potřebujeme zdroj s vhodnou velikostí stejnosměrného napětí a k vybití musí být spolehlivý spínač. V podstatě se pomocí tranzistorového měniče zvýší stejnosměrné napětí akumulátoru na napětí několika set voltů. Na toto napětí se nabije kondenzátor a ten se polovodičovým spínačem - tyristorem ve vhodný okamžik vybije do zapalovací cívky. Proto se tomuto typu zapalovacích soustav také říká tyristorové zapalování. Princip: Zapnutím spínače V se uvede v činnost oscilátor, který je tvořen tranzistorem T a vinutím transformátoru L2. Zpětnovazební vinutí L1 je připojeno na odporový dělič R1,R2, kterým je nastaven pracovní bod tranzistoru. Ve vinutí L3 se indukuje vysoké střídavé napětí, kterým se přes usměrňovači diodu D2 nabíjí kondenzátor C2. Kondenzátor Cl tvoří s vinutím L3 rezonanční obvod, čímž se ještě dosáhne vyššího sekundárního napětí. Dl chrání tranzistor před napěťovými špičkami. V okamžiku rozpojení kontaktů přerušovače P se začne přes rezistor R3 nabíjet C3, který tvoří s R4 derivační člen. Derivací vzniká napěťová špička, která se přivádí na spouštěcí elektrodu tyristoru. Tím se tyristor uvede do vodivého stavu. Po vybití C2 do ZC se Ty zavře a kondenzátor se začne opět nabíjet.
Elektronické kondenzátorové zapalování s konstantní velikostí sekundárního napětí
Princip: Po rozpojení kontaktů se uvede do činnosti klopný obvod KO, který otevře tranzistor T. Tím začne protékat proud primárním vinutím impulsního transformátoru Tr. Zpětnovazební obvod ZO působí tak, že protéká-li tranzistorem proud určité velikosti, překlopí KO do původního stavu a T se uzavře. Na sekundární straně se indukuje vždy stejně velké napětí, kterým se nabíjí C. Tím je nabíjecí cyklus ukončen. Při dalším rozpojení kontaktů se přes spouštěcí obvod SO otevře Ty a C se vybije do primárního vinutí zapalovací cívky.
Induktivní zapalování
Po rozepnutí kontaktů přerušovače se uvede do vodivého stavu KO a tím také spínací T. Proud I, který protéká tranzistorem a primárním vinutím cívky narůstá na maximální hodnotu určitou dobu. Dosáhne-li proud nastavené velikosti, dojde pomocí zpětnovazebního obvodu k uvedení KO a tím i tranzistoru do nevodivého stavu. V sekundárním vinutí ZC se indukuje vysoké napětí konstantní velikosti bez ohledu na otáčky motoru a výše napětí akumulátoru.
Bezkontaktní zapalování Elektromagnetický snímač
S hřídelem rozdělovače 4 se otáčí hvězdice 5 z magneticky vodivého materiálu. Magnetický tok, který tvoří permanentní prstencový magnet 3, se uzavírá přes pólové nástavce 1 a hvězdici. Pootočením hvězdice se magnetický tok přeruší a v cívce 2 se indukuje napěťový impuls, který se odvádí kabelem 6 do elektronického zapalování.
Snímač s Hallovou sondou
Vlastní snímač obsahuje klopný obvod, který je řízen Hallovým generátorem. Ten má tu vlastnost, že působením magnetického pole v něm vzniká napětí. Toto napětí způsobuje
překlápění elektronického klopného obvodu. Celý snímač je proveden jako integrovaný obvod. Bubínek 2 z magneticky vodivého materiálu je spojen s hřídelem rozdělovače. V bubínku jsou po obvodě výřezy. Uvnitř bubínku je permanentní magnet 3. Magnetický tok se uzavírá přes vzduchovou mezeru, snímač 4 a jho 5. Je-li ve vzduchové mezeře plná část bubínku, sníží se magnetický odpor a magnetický tok vzroste natolik, že dojde k překlopení klopného obvodu. Pootočí-li se bubínek tak, že mezi snímačem a magnetem je výřez, magnetický odpor vzroste a klopný obvod se vrátí do původního stavu.
Vliv zapalování na exhalace Zapalovací systém může přispět k příznivému ovlivnění obsahu škodlivin ve výfukových plynech těmito způsoby: 1. okamžikem zapálení směsi 2. dobou trvání výboje 3. vzdáleností elektrod u svíčky Objemové složení výfukových plynů: Dusík Kyslík C02 Vodní páry Ar a zbytky
- 72,3 % - 0,7 % - 12,3 % - 12,7 % - 1,0 %
Škodlivé látky: Saze
- 0,005
HC NOx CO
- 0,05 % - 0,085 - 0,85 %
Součinitel přebytku vzduchu Lambda Určuje odchylku skutečného poměru vzduchu a paliva od ideálního teoretického poměru 14,7:1. Složení emisí v závislosti na Lambda
0,6
0,8
1,2
CO Vzniká především při bohaté směsi díky malému obsahu O2 potřebnému pro oxidaci C na neškodlivý CO2. CO je bezbarvý jedovatý plyn bez zápachu. V krvi na sebe váže hemoglobin lépe než kyslík a už malé koncentrace mohou být při delším vdechování smrtelné. Je těžší než vzduch. Shromažďuje se dole u podlahy, což je nebezpečné v montážních jámách. HC Nespálené HC vznikají neúplným spalováním z důvodů přebytku paliva. Zvýšení hodnoty HC nastává především vynecháváním zapalování a špatným seřízením a mechanickým opotřebením motoru. Výfukové plyny obsahují různé druhy nespálených HC: nasycené uhlovodíky (parafíny) jsou téměř bez zápachu, mají narkotický účinek a slabě dráždí pokožku nenasycené HC (olefíny, acetyleny) mají lehce nasládlou vůni a slabě dráždí pokožku. Významně se podílí na tvorbě smogu a mají vliv na ozón. aromatické HC mají charakteristický zápach s rakovinotvorným a narkotickým účinkem.
NOx Vysoká teplota a tlak ve spalovacím prostoru vedou k oxidaci dusíku obsaženého v nasávaném vzduchu. Tím vzniká hlavně NO a v malých množstvích NO2 a N2O. N2O je bezbarvý plyn, který oxiduje na NO2. NO2 je hnědočervený plyn se silným zápachem, dráždí plíce a pokožku, leptá tkáň, je silně jedovatý a podílí se na tvorbě smogu. V servisní praxi se měření NOx neprovádí. SOx V palivu obsažená síra reaguje se vzdušným kyslíkem SO2. Ve spojení s vodou vznikají kyseliny síry, které jsou známy jako kyselý déšť. - Škodlivé pro životní prostředí Pb Sloučeniny Pb jsou jedovaté látky dostávající se do krve, kostní dřeně a nervového systému. Zabraňují okysličování buněk. CO2 Nejedovatý plyn. Hodnota CO2 má vypovídací schopnost o stavu motoru. Je-li nízká a zároveň jsou nízké hodnoty CO a HC, svědčí to netěsnosti výfukového systému a naředění výfukových plynů. Hodnota CO2 slouží společně s CO a HC k posouzení funkčnosti katalyzátoru. CO2 vzniká také oxidačními procesy v katalyzátoru, při kterých se redukuje obsah škodlivých složek výfukových plynů. Nárůst CO2 v atmosféře je jednou z příčin skleníkového efektu. O2 Vyskytuje se ve výfukových plynech pouze při spalování chudé směsi. Jeho hodnota je důležitá při měření emisí - používá se pro výpočet Lambdy.
Vliv koncepce motoru na emise 1. Kompresní poměr - má vliv na stupeň tepelné účinnosti motoru. Proti zavedení vysokého kompresního poměru jsou ale vyšší emise škodlivých plynů a vyšší sklon ke klepání. Zároveň vyšší hodnoty teploty ve spalovacím prostoru způsobuje zvýšení emisí Nox. 2. Tvar spalovacího prostoru - významně ovlivňuje hodnotu nespálených HC - emise nespálených HC vznikají ze sloupců a vrstev poblíž stěny válců. Výhodné jsou
spalovací prostory s malým povrchem, které redukují díky intenzivní turbulenci při vyplňování spalovacího prostoru a rychlému spalování nárok na oktanové číslo a spalování chudé směsi. Turbulence je důležitá v blízkosti zapalovací svíčky, která má být umístěna centrálně. Vhodné je použít dvou zapalovacích svíček a čtyř nebo pěti ventilová technika. 3. Časování ventilů - během fáze střihu může v závislosti na tlakových poměrech proudit čerstvá směs do výfuku nebo spálená do sání. Časování ventilů se optimalizuje vždy pro určité otáčky. Proto se u dražších konstrukcí používá regulace časování. 4. Uspořádání sacího traktu - sacími zdvihy pístu je vytvořeno v sacím potrubí periodické kolísání tlaku. Je žádoucí, aby tlaková vlna dorazila k sacímu ventilu krátce před ukončením sacího taktu. Tento přetlakový efekt dodá do válce vyšší množství čerstvé směsi. Podobný princip platí i pro výfukové potrubí. Podaří-li se sladit sací a výfukové potrubí tak, aby při překrytí ventilů docházelo k pozitivnímu poklesu tlaku, dojde k příznivé změně plnění, sníží se emise, spotřeba paliva a zvýší se výkon. 5. Rozvrstvené plnění - v blízkosti zapalovací svíčky se nachází bohatá směs, kterou lze velmi dobře zapálit. Hlavní průběh spalování poté probíhá v chudé směsi. Rozvrstveného plnění lze dosáhnout děleným spalovacím prostorem (komůrka) nebo přímým vstřikem paliva do spalovacího prostoru. 6. Dalším opatřením na motoru ·
Snížení tření válců
·
Rychlé dosažení provozní teploty
Provozní podmínky a oblasti motorů ve vztahu k emisím 1. Otáčky - čím vyšší, tím i vyšší obsah škodlivých látek ve výfukových plynech 2. Zatížení motoru - se stoupajícím zatížením se zvyšuje hodnota teploty ve spalovacím prostoru a snižuje se tloušťka zóny v blízkosti stěny spalovacího prostoru, ve které dochází k uhasnutí plamene. Tím se sníží hodnota emisí nespálených HC a CO. NOx naopak vzrůstá. 3. Rychlost - hodnoty emisí HC a CO nejsou stoupající rychlostí ovlivněny, Nox vzrůstá 4. Dynamický provoz - emise zůstávají. Hlavním důvodem je přizpůsobování směsi požadavkům přechodového jevu. Zejména karburátorových motorů.
Osvětlení Rozdělení světlometů: ·
světlomety
·
svítilny
·
odrazky
Světlomety se skládají ze zdroje světla, optického systému a krytu. Svítilny mohou být: ·
samostatné
·
skupinové (mají společné pouzdro)
·
sdružené (mají společný zdroj světla)
Jednotky osvětlení: Světelný tok -je množství světelné energie vydané zdrojem za sekundu [lm] Svítivost -je hustota světelné energie vyzářené do určitého směru [cd] Jas - udává poměrné rozložení svítivosti na povrchu zdroje [nit] (cd/m2) Osvětlení -je hustota světelného toku dopadající na osvětlenou plochu [lux] (lm/m )
