prirucnik_cestovna_vozila_za_voditelje.pdf

IvanFilipovi

CestovnavozilaPrirunikzavoditeljestanicatehnikihpregledavozila

Sarajevo,2012

Ivan Filipovi

CESTOVNA VOZILA prirunik za voditelje stanica tehnikih pregleda vozila

Sarajevo, 2012.

Ivan Filipovi

CESTOVNA VOZILA prirunik za voditelje stanica tehnikih pregleda vozila

Recenzenti:

Prof. dr. Boidar Nikoli, akademik DANU

Prof. dr. Devad Bibi

Prof. dr. Boran Pikula

Lektor: Meliha Kemer

IPREDGOVOR Cestovna vozila predstavljaju skup veoma sloenih mehatronikih sistema, sposobnih da se kreu samostalno (motorna vozila) ili uz pomo nekog drugog vozila (prikljuna vozila). U elji da se zadri konkurentnost, pobolja efikasnost i smanji negativni utjecaj na ovjekovu okolinu, cestovna vozila prolaze kroz buran i intenzivan razvoj. Tako se danas kod savremenih cestovnih vozila elektronskim putem reguliraju svi znaajniji procesi koji se odvijaju u motorima sui, transmisiji, sistemu koenja i dr., do prijanjanja pneumatika na tlu (trakcija) u elji za poboljanjem aktivne sigurnosti vozila. Stanje konvencionalnih izvora goriva za cestovna vozila i sve vei zahtjevi za ouvanjem ivotne sredine u novije vrijeme usmjeravaju razvoj vozila ka primjeni tzv. alternativnih goriva, hibridnim pogonima vozila, do isto elektrinih pogona vozila. Ova slika vjerovatno je realna bliska budunost, na to e se trebati postepeno navikavati kompletna automobilska industrija, sektor prometa i sistemi odravanja i kontrole cestovnih vozila. Prirunik je koncipiran tako da upozna itaoca sa svim vanim elementima i sistemima vozila, principima rada i njihovoj funkciji, kao i najinteresantnijim pravcima razvoja pojedinih sistema danas. Pored ovoga, u priruniku su objanjene i sve vane karakteristike cestovnih vozila (energetske, eksploatacione i ekoloke karakteristike). Na kraju prirunika dat je i osvrt na aktualnu zakonsku regulativu i standarde koji se primjenjuju kod cestovnih vozila u razliitim regionima svijeta, sa naglaskom na EU. Materija u priruniku izloena je kroz dvadeset poglavlja, sa literaturom, popisom najee koritenih oznaka i spiskom pitanja na kraju. Prvo poglavlje predstavlja uvod sa osnovnim pojmovima, historijatom razvoja i podjelama cestovnih vozila. Motor sa unutarnjim izgaranjem objanjen je u narednom poglavlju, gdje su date podjele motora, princip rada i osnovni dijelovi motora. U treem poglavlju objanjene su najvanije karakteristike motora Devet narednih poglavlja govore o obaveznoj opremi kod motora sui, gdje se na dananjem nivou najvie postiglo u razvoju (sistemi dobave zraka i goriva). Od trinaestog poglavlja, pa zakljuno sa devetnaestim poglavljem objanjeni su sistemi cestovnih vozila, sa posebnim naglaskom na sisteme transmisije, oslanjanja, upravljanja i koenja. U dvadesetom poglavlju dat je kratak osvrt na neustaljeno kretanje cestovnih vozila sa namjerom da italac stekne sliku o pojavama koje se deavaju u realnim uslovima vonje

II

cestovnih vozila. Zbog kompleksnosti predmetne materije i namjene prirunika, ovdje se nije ulazilo u detaljnije analize i objanjenja ovih pojmova. Prema svom sadraju i nainu izlaganja materije, prirunik je namijenjen studentma tehnikih fakulteta koji se bave izuavanjem cestovnih vozila, kao i inenjerima koji se bave odravanjem, remontom i ispitivanjem tehnike ispravnosti vozila. Ovom prilikom elim izraziti svoju zahvalnost recenzentima prirunika prof. dr Boidaru Nikoliu, dipl. ing. Mainskog fakulteteta Podgorica, v. prof. dr Devadu Bibiu, dipl. ing. Mainskog fakulteta Sarajevo i v. prof. dr Boranu Pikuli, dipl. ing. Mainskog fakulteta Sarajevo, na vrlo korisnim savjetima i sugestijama. Takoer se zahvaljujem saradnicima Jasminu ehoviu, dipl. ing., Almiru Blaeviu, dipl. ing., Goranu Kepniku, dipl. ing., mr. Muradu Deki, dipl. ing. i Tihomiru Sokoloviu el. tehn., za pomo oko tehnike obrade prirunika. Sarajevo, 2012. Autor

III

SADRAJ 1. UVOD ........................................................................................... 1

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

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

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

2.6 Pomoni sistemi i ureaji motora sui ................................................. 44 2.7 Opis rada etvorotaktnog oto i dizel motora .................................... 46 2.8 Opis rada dvotaktnog oto i dizel motora ........................................... 50 3. POGONSKE KARAKTERISTIKE MOTORA SUI ..................... 55

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

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

4. STVARANJE SMJEE KOD OTO MOTORA ............................ 73

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

oto motora ............................................................................................... 78 4.3 Napajanje oto motora pomou karburatora (rasplinjaa) ............... 80

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

IV

4.3.3 Dodatni ureaji na karburatoru ............................................ 84 4.3.3.1 Ureaji za kompenzaciju ........................................................ 84 4.3.3.2 Ureaji za obogaenje smjee ............................................... 88 4.3.3.3 Ureaji za ubrzavanje motora ............................................... 89 4.3.3.4 Ureaji za startovanje motora na niskim temperaturama ..... 91 4.3.3.5 Ureaji za prazan hod ............................................................ 92 4.3.3.6 Ostali ureaji na karburatoru ................................................ 94 4.3.4 Dvogrli (dvokomorni) karburator ........................................ 95 4.3.5 Karburatori sa elektronskim upravljanjem .......................... 96 4.3.6 Ostala oprema instalacije sa napajanjem gorivom pomou karburatora .............................................. 98

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

5. STVARANJE SMJEE KOD DIZEL MOTORA ........................ 109

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

5.3.1 Ostvarenje smjee kod dizel motora sa jedinstvenim prostorom izgaranja ................................................................ 112 5.3.2 Ostvarenje smjee kod dizel motora sa podijeljenim prostorom izgaranja ................................................................ 115 5.3.3 Uporeenje razliitih naina ostvarenja smjee kod dizel motora ............................................................................. 118

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

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

V6. RAZVODNI MEHANIZAM MOTORA SUI ............................. 151 6.1 Podjela razvodnih mehanizama ........................................................... 151 6.2 Najvanije karakteristike razvodnog mehanizma ............................. 155 6.3 Konstruktivne karakteristike ................................................................ 162

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

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

7.4.1 Ureaji za natpunjenje motora .............................................. 175 7.4.2 Ureaji za smanjenje emisije toksinih gasova ................... 178 7.4.3 Ureaji za smanjenje buke motora ....................................... 191

8. PREIAVANJE ULJA, GORIVA I ZRAKA ............................ 193

8.1 Podjela i konstrukcija preistaa .......................................................... 193 9. UREAJI ZA STARTOVANJE MOTORA ................................. 201

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

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

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

prekidaem .............................................................................................. 211 10.5 Instalacije za magnetno induktivno paljenje

sa mehanikim prekidaem .................................................................. 213 10.6 Shema ostalih karakteristikih sistema prinudnog paljenja ............. 215 10.7 Ostala oprema kod sistema paljenja ......................................................... 216

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

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

VI

11.3 Ventilacija motorske kuice ................................................................. 226 11.4 Specifinosti podmazivanja motora sa zranim hlaenjem ............ 227

12. INSTALACIJA ZA HLAENJE ................................................. 229

12.1 Podjela instalacije ................................................................................... 230 12.2 Najvaniji sklopovi sistema za hlaenje ............................................. 235 12.3 Uporeenje sistema hlaenja tenou i zrakom .............................. 238

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

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

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

spojnicama ..................................................................................... 250 13.1.2 Mokre frikcione spojnice ....................................................... 251 13.1.3 Hidrodinamike spojnice ....................................................... 252 13.1.4 Elektromagnetne spojnice ..................................................... 255

13.2 Mjenjai ................................................................................................... 256 13.2.1 Stepenasti mjenjai .................................................................. 257 13.2.1.1 Stepenasti mjenjai sa kliznim zupanicima i nepokretnim osama vratila ................................................... 261 13.2.1.2 Stepenasti mjenjai sa stalno uzubljenim zupanicima i nepokretnim osama vratila ........................... 262 13.2.1.3 Stepenasti mjenjai sa pokretnim osama vratila planetarni mjenjai .................................................................. 273 13.2.2 Kontinuirani prenosnici ......................................................... 275 13.2.2.1 Mehaniki kontinuirani prenosnici ....................................... 275 13.2.2.2 Hidrauliki kontinuirani prenosnici ..................................... 278 13.2.2.3 Elektrini kontinuirani prenosnici ........................................ 284 13.2.2.4 Kombinovani mjenjai ........................................................... 285

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

13.4 Pogonski (vodei) most ........................................................................ 298

VII

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

14. TOKOVI MOTORNIH VOZILA ............................................. 319 15. SISTEM OSLANJANJA (OVJEENJA) ...................................... 325

15.1 Oscilatorni model sistema elastinog vjeanja motornog vozila ...... 326 15.2 Vrste i klasifikacija sistema oslanjanja ................................................ 328 15.3 Elastini elementi ................................................................................... 332

15.3.1 Lisnate opruge (gibnjevi) ....................................................... 332 15.3.2 Parabolini gibnjevi ................................................................ 335 15.3.3 Zavojne opruge ....................................................................... 336 15.3.4 Torzione opruge (torzioni tapovi) ...................................... 338 15.3.5 Gumeni elastini elementi ..................................................... 340 15.3.6 Pneumatski i hidropneumatski elastini elementi .............. 340

15.4 Elementi za voenje toka ................................................................... 344 15.4.1 Voice kod sistema zavisnog oslanjanja .............................. 345 15.4.2 Voice kod sistema nezavisnog oslanjanja ......................... 346

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

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

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

16.2.1 Toak upravljaa sa stubom upravljaa ............................... 360 16.3 Upravljaki mehanizam......................................................................... 361 16.4 Prenosni mehanizam (spone) ............................................................... 364 16.5 Geometrija upravljakih tokova ........................................................ 368 16.6 Servoureaji sistema za upravljanje..................................................... 371

17. SISTEMI KOENJA VOZILA .................................................... 375

17.1 Zadaci sistema za koenje vozila ......................................................... 375 17.2 Gradnja sistema koenja ....................................................................... 377

17.2.1 Mehanizam za koenje u toku (konica) ........................... 381 17.2.2 Prenosni mehanizam (sistem za aktiviranje konica) ........ 386

VIII

17.3 Trajni usporivai motornih vozila dopunski koioni sistem .......... 395 17.4 Sistemi aktivne sigurnosti vozila .......................................................... 400

18. RAM I KAROSERIJA VOZILA ................................................... 409 19. OSTALI UREAJI NA VOZILU ................................................ 415 20. NEUSTALJENA KRETANJA MOTORNIH VOZILA I KRATAK OSVRT NA MEUNARODNE PROPISE ............... 417

20.1 Neustaljeno kretanje vozila .................................................................. 417 20.2 Osvrt na meunarodne propise ............................................................. 418

21. LITERATURA ............................................................................. 423 SPISAK NAJEEE KORITENIH OZNAKA .............................. 427 ISPITNA PITANJA ZA VODITELJE NA STANICAMA TEHNIKIH PREGLEDA............................................................... 433

1. UVOD 1.1 Osnovni pojmovi Pod pojmom vozilo podrazumijeva se veoma sloena maina ili mainski sistem, sposobna da se kree samostalno (motorno vozilo) ili uz pomo neke druge maine (prikljuno vozilo). Zavisno od itavog niza utjecajnih parametara konstrukcija vozila moe biti vrlo razliita. Meutim, zajednika osobina svih rjeenja vozila, koja e se ovdje razmatrati, je u tome to se sva ona kreu po kopnu, odnosno na tvrdim podlogama. Pri tome se iskljuuju sva ona vozila koja se kreu po inama i vozila kod kojih je neophodna stalna veza sa spoljnim energetskim izvorom, koja se esto, mada pogreno sa aspekta savremenog razvoja, nazivaju vozilima sa diktiranim trajektorijama. 1.2 Razvoj motornih vozila Nastanak motornih vozila vezan je za mehanizaciju ljudske i animalne energije neophodne za savladavanje otpora pri kretanju i prevozu ljudi i tereta. Ideje da se izradi vozilo, koje bi se pokretalo snagom motora, javlja se ve u vrijeme otkria parne maine (1765. god.). Prvo vozilo, koje je imalo parnu mainu kao pogonski agregat, konstruisao je inenjer N. J. Cugnot (Kinjo) 1769. god. Vozilo je imalo tri toka, a izgled je prikazan na slici 1.1.

1. Uvod 2

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

a) b)

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

maksimalnu brzinu od 15 km/h, dok je Daimler-ov automobil imao maksimalnu snagu 1,1 kW i maksimalnu brzinu 16 km/h. Poslije pojave prvih automobila, razvoj pogonskih agregata (motor sui) i samih automobila bio je vrlo intenzivan sa stalnim poboljanjem performansi. Slikoviti prikaz razvoja automobila dat je na slici 1.3 kroz odreeni broj primjera razvijenih i koritenih automobila. Na slici 1.3 je dato i jedno hibridno vozilo i jedno elektrino vozilo. Automobil, kao klasian predstavnik perioda industrijalizacije, preivio je i opstao u novim uslovima gdje su dominantni elektronika i komunikacije. Dananji automobili, odnosno vozila u najoptijem smislu te rijei, predstavljaju tipine mehatronike sisteme, gdje se najvei broj procesa na vozilu kontrolira elektronskim putem. Na taj nain postignut je odgovarajui nivo ekonominosti i istovremeno ostvareno znaajno ouvanje okoline od potencijalnih zagaujuih materija koje emituju vozila, tako da su cestovna vozila i danas vrlo konkurentni proizvodi i jo uvijek imaju ekspanziju na tritu.

1.2 Razvoj motornih vozila 3

Daimler, 1900. Ford, 1909.

Citroen, 1934. Mercedes-Benz, 1936.

Citroen, 1955. Mercedes-Benz, 1959.

VW Golf, 1974. Audi, 1980.

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

VW Lupo, 1998. Tesla model S-Alpha-2008. (elektrino vozilo)

Sl. 1.3 Slikovit pregled razvoja automobila

1. Uvod 4

1.3 Savremena motorna vozila Dananji stepen razvoja motornih vozila odlikuje se proizvodnjom vrlo irokog spektra razliitih vrsta, tipova i katergorija vozila. Savremena vozila odlikuju se velikom sloenou mehanizama koji se nalaze na njima. Posebno treba istaknuti automatizaciju i elektronsko upravljanje pojedinih procesa na vozilu sa ciljem zadravanja njegove konkurentnosti. I u budunosti oekuje se dalji intenzivni razvoj motornih vozila uz maksimalno angairanje strunjaka razliitog profila (mainci, elektroniari, tehnolozi, elektriari, dizajneri, ekonomisti, ekolozi, itd). Borba za opstanak vozila na tritu trai stalno poboljanje njihovog kvaliteta. Pojam kvaliteta vozila ukljuuje itav niz karakteristika, koje predstavljaju mjerilo za ocjenu vozila. Karakteristike vozila se mogu podijeliti u etiri grupe, i to:

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

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

- ekonominost, koja obuhvata sve elemente, koji se odnose na ekonomsku opravdanost koritenja vozila i

- bezbijednost, koja obuhvata sve one komponente kvaliteta, koje se odnose na stepen sigurnosti koritenja vozila sa stanovita vozaa, putnika i okoline u najirem smislu rijei.

Da e se i u budunosti intenzivirati razvoj motornih vozila, govore slijedee injenice:

- industrija motornih i prikljunih vozila jo uvijek je najvea i najjaa industrija na svijetu,

- motorno vozilo vie nije luksuz nego potreba, - predmet najvee robne razmjene je automobil i - industrija automobila predstavlja sintezu svih tehnologija, a sa zrakoplovima i

svemirskim letjelicama, automobil je najkompleksniji proizvod ovjeanstva.

1.4 Klasifikacija motornih vozila Pod motornim vozilom podrazumijeva se samohodna maina pogonjena motorom, koja se kree uglavnom po kopnu, a najee nije vezana za odreenu trajektoriju. U motorna vozila mogu se ukljuiti i maine, koje imaju mogunost kretanja i po kopnu i po vodi (amfibijska motorna vozila specijalne namjene) kao i ona vozila, koja se mogu kretati, kako po slobodnim tako i po unaprijed utvrenim trajektorijama (tzv. automatski voena vozila). Pored vozila obuhvaenih gornjom definicijom, u vozila spadaju i sve vrste prikljunih vozila za motorna vozila, kao i njihove kombinacije vunih vozova.

1.4 Klasifikacija motornih vozila 5

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

- putna i - besputna motorna vozila,

gdje se prva kreu po posebno izraenim putevima, a druga se kreu po najrazliitijim podlogama bespua. Na osnovu ue namjene i putna i besputna motorna vozila mogu se podijeliti na

- transportna, - vuna (radna) i - specijalna vozila.

Transportna vozila namijenjena su za prevoz robe ili ljudi. Vuna vozila, u sklopu sa nekom radnom mainom ili ureajem, obavljaju odreene operacije u raznim oblastima privrede (umarstvo, graevinarstvo, komunalne djelatnosti itd.). Ovdje je bitna vuna sila na poteznici (Fp), odnosno snaga (Pm) za pogon prikljune maine. Specijalna motorna vozila imaju posebne karakteristike, ovisno od namjene (za sport, vojsku, zdravstvene usluge itd.). Na slici 1.4 data je shema klasifikacije kopnenih vozila.

sa nezavisnim (slobodnim)kretanjem

sa zavisnim (vezanim)kretanjem

MOTORNA VOZILAINSKA VOZILA

SAMOHODNA(MOTORNA)

VUNA(PRIKLJUNA)

KOPNENA VOZILA

PUTNA (CESTOVNA) BESPUTNA (TERENSKA)

TRANSPORTNA VUNA (RADNA) SPECIJALNA

Sl. 1.4 Podjele cestovnih vozila

Podjela cestovnih motornih vozila moe se izvriti i u odnosu na druge znaajne parametre:

- prema nainu ostvarivanja kretanja (motorna vozila sa tokovima, motorna vozila sa gusjenicama),

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

1. Uvod 6

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

pet potkategorija i to: - kategorija L1 su vozila sa dva toka, ija radna zapremina motora nije vea

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

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

od 50 cm3, ili je maksimalna konstruktivna brzina vea od 40 km/h, - kategorija L4 su vozila sa tri toka asimetrino postavljena u odnosu na

srednju podunu osu, ija je maksimalna konstruktivna brzina vea od 40 km/h (motocikli sa bonom prikolicom) i

- kategorija L5 su vozila sa tri toka asimetrino postavljena u odnosu na srednju podunu osu, ija najvea masa nije vea od 1000 kg i ija je radna zapremina vea od 50 cm3 ili im je maksimalna konstruktivna brzina vea od 40 km/h.

b) Kategorija M: motorna vozila sa najmanje etiri toka ili sa tri toka i najveom

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

- kategorija M1 (a) su vozila koja imaju tri ili pet vrata i bone prozore iza vozaa, a ija maksimalna masa optereenog vozila ne prelazi 3.500 kg, izraena prvenstveno za prevoz putnika, ali koja mogu biti preureena i djelomino za prevoz tereta,

- kategorija M1 (b) su vozila koja su konstruirana i izraena za prevoz tereta, ali koja mogu adaptiranjem pomou nepokretnih ili obarajuih sjedita, biti promjenjena za prevoz vie od tri putnika, kao i vozila projektirana i opremljena tako da predstavljaju pokretni prostor za stanovanje, a ija maksimalna masa optereenog vozila u oba sluaja ne prelazi 3.500 kg,

- kategorija M2 su vozila za prevoz putnika, koja osim sjedita vozaa imaju vie od 8 sjedita i ija maksimalna masa optereenog vozila nije vea od 5.000 kg i

- kategorija M3 su vozila za prevoz putnika koja osim sjedita vozaa, imaju vie od osam sjedita i ija je makimalna masa iznad 5000 kg.

c) Kategorija N: motorna vozila sa najmanje etiri toka ili vozila sa tri toka ija

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

- kategorija N1 su vozila za prevoz tereta, ija najvea masa optereenog vozila nije vea od 3.500 kg,

- kategorija N2 su vozila za prevoz tereta, ija je najvea masa optereenog vozila iznad 3.500 kg, ali ne iznad 12.000 kg i

1.4 Klasifikacija motornih vozila 7

- kategorija N3 su vozila za prevoz tereta sa najveom masom optereenog vozila iznad 12.000 kg.

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

podgrupe: - kategorija O1 su prikolice sa jednom osovinom, ija najvea masa

optereene prikolice nije vea od 750 kg, - kategorija O2 su prikolice ija najvea masa optereene prikolice nije vea

od 3.500 kg, sa izuzetkom prikolica kategorije O1, - kategorija O3 su prikolice ija je najvea masa optereene prikolice iznad

3.500 kg, ali ne iznad 10.000 kg i - kategorija O4 su prikolice ija je najvea masa optereene prikolice iznad

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

- vozila sa dva i tri toka i - vozila sa etiri i vie tokova.

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

90 km/h), - motorkotai (hodna zapremina do 1300 cm3, mjenja 2 6 stepeni, max.

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

osoba). Motorna vozila sa etiri i vie tokova, mogu se podijeliti na:

- putnike automobile, - autobuse, - kombi vozila, - teretna vozila, - specijalna vozila itd.

Ispravno izvrena klasifikacija i tipizacija vozila omoguava uspjeno obavljanje tipizacije itavog niza sklopova i elemenata, kao i vozila u cjelini. Ovo se sve svodi na standardizaciju elemenata, sklopova, sistema, pa i itavih vozila, to ima vrlo vano mjesto u proizvodnji motornih vozila u svijetu.

1. Uvod 8

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

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

kardana, glavnog prenosa, diferencijala i poluosovina, - nosea konstrukcija (ram / asija) ili samonosea konstrukcija, najee kod

putnikih vozila i autobusa, - sistem kretaa (tokovi, gusjenice), - sistem elastinog oslanjanja (elastini elementi, amortizeri, stabilizatori i

pneumatici), - sistem upravljanja i - sistem koenja.

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

- karoserija ili nadgradnja, - sistem za podmazivanje, - sistem za klimatizaciju (grijanje, ventilacija, hlaenje), - sistem elektroopreme i - specijalni ureaji (ureaj za samoistovar, auto dizalica za utovar, ureaj za

samoizvlaenje vozila, oprema za prevoz specijalnih tereta) itd.

Zbog boljeg uvida u razmjetaj agregata i sistema na vozilu, u nastavku se daju slike glavnih sklopova i elemenata za jedno putniko vozilo, sa pogonom na sva etri toka (slika 1.5) i jedno teretno vozilo (slika 1.6) sa motorom naprijed i pogonom pozadi. Primjeri dati na slikama 1.5 i 1.6 predstavljaju dva karakteristina vozila sa smjetajem motora na prednjoj strani, a pogon je na zadnjim tokovima. Pored ovih, ima i drugih kombinacija razmjetaja glavnih sklopova kod vozila, kao npr.

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

O detaljima razliite raspodjele agregata u vozilima bie govora kasnije.

1.5 Osnovni sistemi cestovnog motornog vozila 9

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

Sl. 1.5 Glavni sklopovi i karakteristini elementi putnikog vozila sa pogonom na etiri toka

1 - motor, 2 - spojnica, 3 - mjenja, 4 - kardansko vratilo, 5 - glavni prenos i diferencijal, 6 - ram (asija), 7 - elastini element (lisnati gibanj), 8 - toak

Sl. 1.6 Glavni sklopovi i karakteristini elementi teretnog vozila

11

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

komori B i iz nje potiskuju vodu preko komore C u potisni vod. Nakon hlaenja gasova u komori B nastao bi potpritisak, to omoguava da se iz usisne cijevi D, pod dejstvom atmosferskog pritiska, dovede nova koliina vode. Christian Huyghens je 1680. god. predloio da se prethodni princip upotrijebi u cilindru u kome bi se pritisak koristio za pokretanje klipa. U komori ispod klipa izgarao je barut. Ekspanzijom izduvnih gasova klip se

Sl. 2.1 Idejna skica Hautefeuille-ovog motora

kretao nagore, izbacujui vodu iz komore iznad klipa. Hlaenjem komore ispod klipa, a pod dejstvom atmosferskog pritiska, klip se vraa u unutarnju mrtvu taku uz pripremu za novi ciklus. Papen 1688. god. u ovakvu radnu mainu uvodi ventile, odnosno razvodni mehanizam i istovremeno uvodi paru u cilindar, ime postie znaajan uspjeh. Sljedbenici Papena (Savery, Newcomen i dr.) rade na usavravanju ovakve maine, kako bi se zadovoljile ondanje potrebe (uglavnom crpljenje vode iz rudnika). U toku XIX stoljea susree se itav niz patenata motora sui 1794. god. Robert Street pogon na katransko i terpentinsko ulje, paljeno na pola hoda klipa plamenom, koji je stalno gorio; 1801. god. Lebon gasni motor dvostrukog dejstva, pogon svjetleim gasom, paljenje elektrino; 1816. god. Stirling patentira motor u ije se cilindre uvodi vreli zrak (motor sa spoljanjim izgaranjem) koji i danas predstavlja znaajnu ideju i pronalazak; 1823. god. Samuel Brown atmosferski motor pogonjen svijetleim gasom, prvi je poeo hladiti cilindar vodom; 1838. god.

2. Motori sa unutarnjim izgaranjem 12

William Barnett patentira motor sa dvostrukim sabijanjem smjee (prvo sabijanje pomou posebne pumpe, a drugo u samom cilindru) i paljenje u spoljnoj mrtvoj taki pomou uarene trake. Ovaj motor je prvi u generaciji motora kod koga se gorivi medij sabija, a potom pali. Svi do sada navedeni motori nisu nali praktinu primjenu, ali pokazuju kako se postepeno pripremala i sazrijevala ideja o praktinoj primjeni motora sa unutarnjim izgaranjem. Tek 1860. god. francuski mehaniar Jean Joseph Etienne Lenoir (an ozef Etien Lenoar) patentirao je motor na gasni pogon, koji je izraen i izvjesno vrijeme radio. Motor je bio dvostrukog dejstva, bez kompresije, a po konstrukciji podsjeao je na horizontalnu parnu mainu onog doba (slika 2.2).

hod klipa

p

V

p00

1

2

3+

-

a) b)

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

Sl. 2.2 Skica Lenoir-ovog motora a) i odgovarajui indikatorski dijagram b) Na polovini hoda smijea je upaljena elektrinom varnicom, uslijed ega je pritisak u cilindru rastao i dalje potiskivao klip. U povratnom hodu vrio je izbacivanje produkta izgaranja kroz izduvne kanale. Promjena pritiska u cilindru motora najbolje se vidi na p-V dijagramu slika 2.2 b). Ovaj motor postizao je stepen efikasnosti e = 4,2 %, to je u odnosu na tadanju parnu mainu (2 %) predstavljalo povoljnu ekonominost. Glavni problem ovih motora bio je vezan za veliko termiko naprezanje nesavrenih razvodnih ibera, uslijed ega je esto dolazilo do kvarova. 1862. god. francuski inenjer Bean de Rochas (Bo d' Ro) teoretski je opisao nain rada etverotaktnog motora, koji odgovara dananjim etvorotaktnim motorima. 1867. god. na drugoj svjetskoj izlobi u Parizu, njemaka fabrika N.A. Otto - Cie izloila je svoj dvotaktni atmosferski vodom hlaeni motor, sa jednostrukim dejstvom, specijalne konstrukcije pogonjen gasom (slika 2.3). Klip (1) vezan je za zupastu polugu (2), koja je drugim krajem uzupena sa zupanikom (3) na vratilu (4). Zupanik se pri kretanju poluge navie, sem u poetnom dijelu hoda klipa, slobodno okretao oko vratila, a pri kretanju nanie mehanizam sa kuglicama (5) obezbjeivao je vezu zupanika i vratila. U poetnom dijelu hoda navie (oko 1/12 hoda klipa) preko

2.1 Kratak historijat motora sui

13

1

2

3

4

5

6

p

Vp 01

2

3

+

-0

4

a) b) 1 - klip, 2 - zupasta poluga, 3 - zupanik,4 - vratilo, 5 - mehanizam sa kuglicama, 6 - zasun

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

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

specijalnog razvodnog zasuna (6) u cilindar je ulazila smjea svijetleeg gasa i zraka, palila se plamenom, a nastali produkti izgaranja su potiskivali klip navie. Ovaj motor postizao je efektivni stepen iskoritenja e = 15,6 %, to je za, ono vrijeme, bila jako visoka vrijednost. Glavni nedostatak bilo mu je rjeenje prenosnog mehanizma koji je pretvarao pravolinijsko u kruno kretanje, koje je bilo vrlo komplicirano i stvaralo veliku buku. Zbog svojih nedostataka, iako ekonomian, ovaj motor naputen je i zamijenjen novim, koji je ista fabrika ali pod nazivom Gasmotorenfabrik Deutz, izloila na III svjetskoj izlobi u Parizu 1878. godine. Ovaj motor bio je etverotaktni gasni motor, jednostrukog dejstva, sa sabijanjem smjee prije paljenja, a prenos kretanja vrio se preko mehanizma sa koljenastim vratilom. Konstrukcija ovog motora sa odgovarajuim indikatorskim dijagramom pokazana je na slici 2.4. Kako po osnovnim dijelovima konstrukcije, tako i po indikatorskom dijagramu, motor je slian dananjim oto motorima. Konstruktor ova dva posljednja motora bio je Nikolaus August Otto. Po njemu takvi motori nose naziv oto motori. Prve pokuaje ostvarenja dvotaktnog motora sa prethodnim sabijanjem radne smjee vrio je engleski inenjer Douglad Klerk 1878. god. dok realizacija prvog dvotaktnog motora pripada Hanoverskoj fabrici Witting & Hess 1880. god. Vrlo brzo poslije ovoga pojavljuju se razliite konstruktivne varijante dvotaktnih motora


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

(leei motori sa prelivnim i izlaznim ventilima, a koritenjem motorske kuice za prethodno sabijanje smjee, umjesto ventila uvode se kanali za izmjenu radne materije, uvodi se jednosmjerni sistem ispiranja, uvodi se teno gorivo umjesto gasovitog itd.) Kod do sada pomenutih motora proces izgaranja odvijao se pri skoro konstantnoj zapremini radnog prostora. Meutim, tenja je bila da se proces u motoru priblii Carnot-ovom ciklusu, tj. da se izgaranje odvija pri izotermskom procesu. Kako je

bilo teko ostvariti ovaj proces, teilo se ka izgaranju pri konstantnom pritisku. Ideja da se proces izgaranja odvija pri konstantnom pritisku potjee od Simens-a (1860. god.). Pokuaji realizacije ovakvog motora su u Engleskoj (motor Eclypse, 1878. god.), motor amerikog pronalazaa Brayton-a (1872.) itd. Nezavisno o prethodnim rjeenjima, Rudolf Diesel 1892. i 1893. god. patentira ideju o visokom komprimovanju istog zraka i naknadnom ubrizgavanju goriva. Prvi ovakav motor izraen je 1897. godine. Ubacivanje goriva u cilindar motora vreno je zrakom sabijenim na oko 100 bar pomou klipnog kompresora, koji je bio ugraen u motoru (slika 2.5).

PetroleumZrak (100 bar)

Produktiizgaranja

Zrak

Klip

niko

mpr

esor

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

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

p

V

p00

1

2

3

4

VhVc

2.1 Kratak historijat motora sui

15

Ve 1901. godine Diesel-ov motor je siguran u radu i mnogo se trai. Ovi motori, zbog pomenutog kompresora, dobili su naziv dizel motori sa kompresorom. Zbog teine i gabarita kompresora i odgovarajue boce za komprimirani zrak, ovi motori imali su velike gabarite i teinu. Tek je 1910. god. Englezu Jamesu Mc Kechnieu (Dems Mak Keni) uspjelo ubrizgavanje goriva mehanikim putem, pomou pumpe za ubrizgavanje, koja je gorivo potiskivala u cilindar pod visokim pritiskom (150 300 bar). Tako se dolo do dizel motora bez kompresora, koji su u daljoj evoluciji sve vie usavravani. Zatim dolazi do pojave komornih motora (pretkomora, vihorna komora, komora povratnog dejstva ) to je omoguilo poveanje brzohodnosti, smanjenje teine, gabarita i buke pri radu. Tako se izloenim putem razvoja dolo do toga da se danas grade slijedee vrste motora:

- oto motori (gasni i benzinski), ija je glavna odlika paljenje smjee elektrinom varnicom,

- dizel motori, gdje se paljenje zasniva na principu samopaljenja. I oto i dizel motori mogu se izvoditi kao dvotaktni ili kao etverotaktni. Dosadanje izlaganje odnosilo se na razvoj klipnih motora, sa unutarnjim izgaranjem. Vrlo rano poele su se javljati i ideje o ostvarenju rotacionog motora s unutarnjim izgaranjem. Tako je 1791. god. John Barber patentirao rotacioni motor sa unutarnjim izgaranjem, tj. gasnu turbinu. Tek 1903. i 1904. god. inenjeri Armengaud i Lemale vrili su u Parizu opite u cilju ostvarenja gasne turbine. Glavni problem predstavljale su visoke temperature radnog fluida, koje nije mogao da podnese materijal koji je u to vrijeme koriten. vicarac Bchi je svojim patentima iz 1905. i 1925. godine omoguio razvoj gasne turbine pogonjene produktima izgaranja, odnosno postavio temelje dananjim turbokompresorima. Ovakvi sistemi danas se masovno koriste za natpunjene motore. Gasne turbine danas se sve vie primjenjuju kao stacionarna postrojenja, za pogon brodova, lokomotiva itd., a naroito iroku primjenu nale su kod turbomlaznih motora. Felix Wankel (Feliks Vankel) 1954. god. patentirao je etvorotaktni rotacioni motor, po kome i danas nosi naziv Wankelov motor. 2.2 Definicija motora sui Stroj koji preobraava bilo koji vid energije u mehaniku energiju naziva se motor. Da bi bio upotrebljiv, motor mora vriti pretvaranje energije iz jednog vida u drugi automatski, pouzdano i ekonomino. Zavisno od vida polazne energije motori mogu biti: toplotni, elektrini, hidrauliki itd. Motori sa unutarnjim izgaranjem (motori sui) spadaju u grupu toplotnih motora, jer se toplotna energija sadrana u gorivu, posredstvom izgaranja pretvara u potencijalnu energiju radnog fluida, a zatim putem ekspanzije radnog fluida u korisnu mehaniku energiju. Pretvaranje hemijske energije, sadrane u gorivu, posredstvom izgaranja u potencijalnu energiju radnog fluida, mogue je izvesti ili u samom motoru ili van njega. Prema tome, postoje dvije grupe toplotnih motora prema mjestu pretvaranja


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

Kod motora ssi izgaranje goriva i predaja toplote radnom mediju (vodi, pari, zraku), vri se u posebnom ureaju (parni kotao, zagrija zraka ), ime se poveava energetski potencijal radne materije (izraen preko pritiska i temperature). Ovako energetski obogaen radni fluid dovodi se u motor, gdje se ova energija djelomino pretvara u mehaniki rad. Na slici 2.6 data je shema postrojenja jednog parnog motora.

1 2

3

4

5

6

II

7

89

10

I

III

I parna klipna maina; II postrojenje parnog kotla; III kondenzaciono postrojenje 1 loite; 2 produkti izgaranja; 3 pregrija pare; 4 rezervoar napojne vode;

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

Sl. 2.6 Shema postrojenja toplotnog motora ssi (parni motor) Uporeujui motor ssi (slika 2.6) sa motorom sui, moe se odmah primijetiti da je motor sui daleko kompaktnije gradnje. Prema transformaciji potencijalne energije u mehaniku, bilo da se radi o motorima sui ili motorima ssi, postoje dva principijelno razliita naina: - ponavljanje niza uzastopnih laganih irenja odreenih koliina radnog medija u

specijalnom radnom prostoru, koji moe mijenjati zapreminu u odreenim granicama. irenje radnog medija u odreenim prostorima, uz savladavanje otpora, vri pretvaranje potencijalne u mehaniku energiju. U ovu grupu ubrajaju se klipni motori sui, klipne parne maine i stirling motori. Zajedniki

2.2 Definicija motora sui

17

naziv za ovu grupu motora je cikline maine, zbog toga to se procesi u motorima odvijaju ciklino.

- pretvaranje potencijalne energije u kinetiku energiju mlaza putem usmjerenog strujanja u specijalno profiliranim mlaznicama. Za savladavanje otpora koristi se princip akcionog i reakcionog dejstva mlaza. Ovdje se ubrajaju turbinski motori (parne i gasne turbine) i mlazni motori. Ovi motori imaju zajedniki naziv protone maine, zbog toga to se procesi u motorima odvijaju kontinualno.

U ovoj knjizi e biti razmatrani klipni motori sa unutarnjim izgaranjem. Uobiajeno je da se pod nazivom motori sui podrazumjevaju klipni motori sui. 2.3 Prednosti i nedostaci motora sui Da bi se istakle prednosti i nedostaci motora sui, oni se obino uporeuju sa motorima ssi. Osnovne prednosti motora sui:

- visoka ekonominost (velike vrijednosti efektivnog stepena korisnosti motora ove vrijednosti idu i preko 45%),

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

Nedostaci motora sui su:

- zavisnost od kvaliteta goriva. Koriste gorivo tano propisanih osobina. Danas se rade i motori, koji mogu zadovoljiti iri spektar kvaliteta goriva,

- nesamostalan start moraju imati strani pokreta za startovanje motora (elektropokreta, runo pokretanje, pokretanje komprimiranim zrakom itd.),

- ne moe se mnogo preopteretiti, - komplicirana gradnja (sloena konstrukcija sa dosta pomonih ureaja), - zahtijeva veu strunost osoblja za opsluivanje i rukovanje i - ima loe ekoloke karakteristike (zagaujue materije, buka). Ove

karakteristike su danas postale dominantan parametar u ocjeni kvaliteta motora.

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


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

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

stanicama itd.) i - motori za sportska i trkaa kola i motocikle.

b) Prema vrsti goriva:

- motori na laka tena goriva (benzin, benzol, kerozin ), - motori na teka tena goriva ( dizel gorivo, mazut, ulje za loenje), - motori na plinovita goriva (prirodni plin, propan-butan ), - motori na mijeana gorivaosnovno gorivo je plinovito, a za paljenje se

koristi teno gorivo (dual-fuel engine) i - viegorivi motori (koriste laka i teka tena goriva).

c) Prema nainu stvaranja smjee:

- motori sa spoljanjim stvaranjem smjee. Smjea se priprema prije ulaska u cilindar motora (tipian predstavnik oto motor) i

- motori sa unutarnjim stvaranjem smjee. Gorivo i zrak dovode se odvojeno u cilindar, gdje se vri mijeanje (tipian predstavnik dizel motor).

d) Prema nainu paljenja smjee:

- motori sa prinudnim paljenjem smjee sa elektrinom varnicom (oto motori), - motori sa samopaljenjem smjee (dizel motori), - motori sa paljenjem plinovitog goriva sa malom koliinom tenog goriva i - motori sa prinudnim paljenjem bogate smjee u pretkomori.

e) Prema ostvarenju radnog ciklusa:

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

Vc kompresione zapremine i Vh hodne (radne) zapremine,

gdje se hodna zapremina rauna kao:

.s4

DV kl2

h

(2.1)

2.4 Podjela motora sui

19

A B

VminV =V +Vmax c h

SMT UMT

V (s )h klVcs

67214589 3

r

D

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

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

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

,VV1

VVV

VV

c

h

c

ch

min

max

(2.2)

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

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

puni obrtaj koljenastog vratila (radilice).

Objanjenje pojedinih taktova za etverotaktni i dvotaktni motor najbolje se moe vidjeti na slici 2.8, gdje su dati slikovito pojedini taktovi i p - V dijagrami za etvorotaktni motor i dvotaktni motor sa poprenim ispiranjem.


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

takt I

d) - takt irenja i) - irenje e) - takt izduvavanja j) - izduvavanje i poetak punjenje

takt II

Sl. 2.8 Taktovi radnog ciklusa etvorotaktnog i dvotaktnog motora f) Prema nainu regulacije:

- motori sa kvalitativnom regulacijom (kontrolira se dobava goriva) - tipian predstavnik dizel motor i

- motori sa kvantitativnom (koliinskom) regulacijom, gdje se kontrolira dobava mjeavine gorivo-zrak - tipian predstavnik oto motor sa karburatorom (rasplinjaem) i oto motor sa ubrizgavanjem goriva u usisni kanal.


21

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

gdje je:

n s 2 c klm , (2.3)

cm srednja brzina klipa, n broj obrtaja radilice motora.

h) Prema odnosu hoda i prenika klipa (skl/D) motori mogu biti:

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

i) Prema nainu punjenja motori se dijele na:

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

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

j) Prema nainu hlaenja postoje:

- motori hlaeni tenou i - motori hlaeni zrakom.

k) Prema nainu izvoenja motornog mehanizma

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

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

3276145 8

1 klip; 2 klipnjaa; 3 koljeno radilice; 4 cilindarska kouljica; 5 gornja cilindarska glava; 6 klipna poluga; 7 ukrsna glava; 8 donja cilindarska glava

Sl. 2.9 Skica motornog mehanizma sa ukrsnom glavom


Uloga ukrsne glave je osim ostvarenja pravilne kinematike klipne poluge i rastereenje cilindarske kouljice od normalnih sila.

l) Prema konstruktivnom nainu izvoenja sistema razvoenja radne materije postoje: - motori sa ventilskim razvodom (slika 2.7), - motori sa zasunskim razvodom i - motori sa kombiniranim ventilsko-zasunskim razvodom.

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

1. Prema broju cilindara na: - jednocilindrine i - viecilindrine.

2. Prema poloaju cilindara:

- vertikalni stojei motori (slika 2.10 a)), - vertikalni visei motori (slika 2.10 b)), - horizontalni (leei) motori (slika 2.10 c)) i - kosi motor (slika 2.10 d)).

m

a) b) c) d) Sl. 2.10 Skica vertikalnog stojeeg (a), vertikalnog viseeg (b), horizontalnog c) i kosog d) motora

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


23

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

a) b) c)

d) e) f)

g) h)

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

Sl. 2.11 Skice motora sa razliitim rasporedom cilindara

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


5. Prema djelovanju radnog fluida na klip postoje:

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

6. Prema kretanju klipa motori se dijele na:

- motore sa translatornim kretanjem klipa - motore sa rotacionim kretanjem klipa (karakteristian primjer Wankel-ov

motor slika 2.12)

A1

B1C1 B2

A2

C2

1

2

3

4

6

5

7

10

9 8

1 - cilindarska kouljica; 2 - klip; 3 - vratilo; 4 - klizni leaj; 5 - nepokretni zupanik; 6 - zupanik sa unutarnjim zubima (na klipu); 7 - svjeica; 8 - usisni kanal; 9 - izduvni kanal; 10 - udubljenje na klipu; A1, B1, C1, A2, B2, C2 - mjesta zaptivanja klip-cilindar Sl. 2.12 Skica klipnog rotacionog motora (sistem Wankel) sa dva karakteristina poloaja klipa

n) Klipni motori sa specijalnim izvoenjem mehanizma prenosa snage.

Postoji vei broj rjeenja sa specifinim mehanizmom prenosa snage. U nastavku su nabrojana samo neka rjeenja:

- motor sa slobodnim klipovima, - motor bez klipnjae. Ima najmanje dva cilindra, ije su ose pod 90 ili pod

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

izvedba (slika 2.13). Osnovni elementi i princip rada stirling motora vidi se na slici 2.13. Ovaj motor ima vie praktinih izvedbi.


25

1Q1

Q22

3

4

11

9

857

6

10

I II III IV

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

zagrijaa u vrelu komoru (prostor iznad klipa) IV - pri kretanju oba klipa nanie, vri se izotermska ekspanzija gasa primajui u zagrijau toplotu Q1

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

- pokretne i - nepokretne dijelove

Na slici 2.14 prikazani su glavni dijelovi motora sui.


7

1

2

3

4

5

6

8

13

14 1210

11

9

1 - poklopac motora; 2 - glava motora; 3 - vijci za vezanje glave i bloka motora; 4 - blok motora sa gornjim dijelom motorske kuice; 5 - poklopac - gnijezdo leaja radilice; 6 - donji dio motorske kuice (karter); 7 - zaptivka izmeu bloka i glave motora; 8 - klipna grupa; 9 - klipnjaa; 10 - koljenasto vratilo (radilica); 11 - kontrateg; 12- velika pesnica klipnjae; 13 - zamajac sa zupastim vijencem; 14 - zupanik za pogon razvodnog mehanizma

Sl. 2.14 Glavni dijelovi motora Prethodne grupe dijelova sainjavaju: a) Pokretni dijelovi:

- klipna grupa (klip, klipni prstenovi, osovinica i osigurai) (8), - klipnjaa (9) sa velikom pesnicom (12) i kliznim leajevima u maloj i velikoj

pesnici klipnjae i - koljensto vratilo (radilica) (10) sa kontrategovima (11), zamajcem sa

zupastim vijencem (13) i zupanikom za pogon razvodnog mehanizma (14). b) Nepokretni dijelovi:

- poklopac cilindarske glave (1), - cilindarska glava (2) sa zavrtnjevima (3) za njeno privrenje za blok, - blok motora (4), - zaptivka izmeu bloka i glave motora (7), - donja polutka gnijezda glavnog leaja (5) (poklopac) i - korito motora (karter) (6).

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

2.5 Glavni dijelovi motora sui

27

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

12

3

4

5

6

7

8

9

1011

12

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

Sl. 2.15 Pokretni dijelovi motora (klipna grupa i klipnjaa)

Klip Osnovni zadaci klipa su:

- da prenosi sile gasova na radilicu motora, - da uestvuje u krunom procesu motora, a kod dvotaktnih motora da

uestvuje i u izmjeni radne materije, - da istovremeno prihvata velike promjene pritiska i temperature, - da pomae pri zaptivanju radnog prostora, - kod manjih i srednjih motora da ima ulogu ukrsne glave, - da prima inercione sile od karika, - da vri odvoenje odreene koliine toplote da se ne bi prekoraila najvea

dozvoljena temperatura dijelova klipa, - da ima habanje u razumnim granicama i - da se pomou njega utjee na smanjenje specifine potronje goriva i

smanjenje emisije zagaujuih materijala u produktima izgaranja. Klipovi se izrauju najee od legura aluminija. To su u prvom redu legure:

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


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

- male inercione sile i - dobar prenos toplote.

Loe strane legura Al su:

- veliki koeficijent toplotnog irenja i - opadanje mehanikih osobina sa porastom temperature.

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

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

- termikog naprezanja, - zazora u sklopu klip-karika-kouljica i - koksovanja ulja u zoni gornjeg pojasa klipa i lijeba prve i druge kompresione

karike.

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

Sl. 2.16 Raspored temperatura na klipovima oto i dizel motora

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


29

i b2) konstruktivno rjeenje za prskanje ulja sa njegovim zadravanjem na klipu. Pored ovih rjeenja, klipovi se rade i kao dvodijelni, slika 2.18 a) i b), gdje je gornji dio klipa od vatrootpornog elika, a donji od legure Al, a na slici 2.18 c), termiki najoptereeniji dio klipa obloen je keramikom, koja slui kao odlian toplotni izolator.

a) b1) b2)

Sl. 2.17 Razliite varijante dodatnog hlaenja klipa

a) b) c)

Sl. 2.18 Dvodijelni klip a) i b) i klip sa keramikim umetkom c) Osovinica klipa Osnovni zadatak osovinice klipa je da ostvari zglobnu vezu klipa s klipnjaom. Najee se koriste tzv. plivajue osovinice, koje slobodno plivaju u maloj pesnici klipnjae i uicama klipa. Postoje i druge konstruktivne varijante, koje e biti prikazane u dijelu gdje se razmatra klipnjaa. Oblici osovinice klipa prikazani su na


slici 2.19. Na slici 2.19 a) dat je oblik, koji se najee koristi kod etvorotaktnih motora a na slici 2.19 b) je prikazana osovinica za dvotaktne motore. Zbog smanjenja mase, a zadravanja krutosti susreu se i osovinice kao na slici 2.19 c) i d). Na slici 2.19 e) data je osovinica koja se privruje za klipnjau. Izgled bonih osiguraa osovinice vidi se na slici 2.20.

Sl. 2.19 Konstruktivni oblici osovinice klipa

Sl. 2.20 Izgled boih osiguraa osovinice

Osovinice se rade od elika za cementaciju i to:

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

B

A

8 16

0,1

mm

0,1

mm

detalj B

Vanjska povrina osovinice treba imati veliku tvrdou, koja se propisuje u iznosu od 62 2 HRc. Zbog vrlo malih tolerancija izmeu osovinice i uica u klipu i male pesnice klipnjae, a istovremeno velikog optereenja ovog sklopa, u novije vrijeme se pojavljuju tzv. profilirane osovinice (slika 2.21). Ove osovinice imaju nagib 8 odnosno 16 na mjestu gdje dolazi zavretak uice klipa, kako bi se ovdje maksimalno smanjio visoki kontaktni pritisak. Koritenjem profiliranih osovinica znaajno se smanjuju kontaktni naponi i habanje na mjestu kraj uica osovinica.

Sl. 2.21 Profilirana osovinica klipa


31

Pored profiliranja osovinice klipa, susreu se i profilirani otvori u uicama klipa koji imaju isti cilj kao i profilirana osovinica, ali je ovo znaajno skuplji zahvat kod izrade. Na slici 2.21, detalj A, pokazan je lijeb prve kompresione karike izraene od nirezista (legura Cu-Ni-sivi liv), koji je daleko otporniji na habanje od legure Al. Ovaj zahvat se koristi praktino kod svih klipova, kod prvog ljeba kompresione karike. Klipni prstenovi (karike) Osnovni zadaci karika su:

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

Ove zadatke klipni prstenovi (karike) obavljaju:

- nalijeganjem spoljnom (radnom) povrinom na zid cilindra odreenim pritiskom i

- udarnim nalijeganjem na bone povrine lijeba klipa uslijed aksijelnog ubrzanja pod dejstvom sila gasova, sila trenja i sopstvene inercione sile.

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

e) f)

a) b) c) d)

g) h) i)

Sl. 2.22 Konstruktivni oblici kompresionih klipnih prstenova (karika) Uljne karike najee imaju izgled kao na slici 2.23.

Legenda:a) pravougaona karika b) minutna karika (30 do 50 nagib) c) jednostrano trapezna karika d) dvostrano trapezna karika e) karika sa odsjeenim gornjim rubom f) reverzivno - torziona karika g) normalna balina karika h) asimetrino balina karika i) asimetrino balina karika rastereena po pritisku


a) b) c)

d) e) f)

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

a) b)

p

Sl. 2.24 Uobiajene forme raspodjele pritiska u karikama Pravilnim prednaponom u karikama, optimalnim brojem karika i odgovarajuim zazorima karika u ljebovima karika dobija se i odgovarajue preporueno produvavanje gasova u karter. Produvavanje je, naravno, povezano i sa deformacijama same cilindarske kouljice. Pad pritiska gasova iz natklipnog prostora prema karteru, dat je na slici 2.25. Na dananjem stupnju razvoja, najee se na klipu nalaze po 2 3 kompresiona klipna prstena i 1 uljni prsten. Uobiajene

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


33

p = 100%

p = 100%

7,5 %7,5 %

p

p1

p2

3

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

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

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

natpunjene motore.

Sl. 2.25 Promjena pritiska gasova po visini klipa

Sl. 2.26 Uobiajeni setovi karika po jednom klipu Zbog nepovoljnih uslova u kojima rade, klipni prstenovi se izrauju od materijala, koji treba da ispunjava sljedee uslove:

- da ima dovoljnu mehaniku vrstou na povienim temperaturama, - da bude otporan na habanje pri povienim temperaturama, - da ima mali koeficijent trenja i pri povienim temperaturama i pri

nedovoljnom podmazivanju. Ove uslove najbolje ispunjava sivo liveno gvoe slijedee strukture:

- ravnomjeran raspored grafita, ASTM tip 5 6, - osnovna struktura perlit-sorbit, - prisutnost ferita do 5 %, - fosfidna mrea fino rasporeena.

Kod visoko napregnutih klipnih prstenova koristi se sivo liveno gvoe legirano sa: Mn, Cr, Mo, V, Cu i Ni. Zbog obezbjeenja boljih uslova klizanja, radna povrina klipnih prstenova se najee presvlai mreastim slojem hroma (Cr) ili molibdena (Mo).


Koljenasto vratilo (radilica) Koljenasto vratilo (radilica) vri prenos obrtnog momenta i spada u najodgovornije, najsloenije, najnapregnutije i najskuplje dijelove motora. Za pravilno funkcioniranje radilice moraju biti ispunjeni sljedei zahtjevi:

- mora postojati dovoljna sigurnost da ne doe do zamornog loma materijala u cijelom radnom podruju,

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

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

1 2 3

a)

b)

1- priguiva torzionih oscilacija (PTO), 1 - mjesto montae PTO, 2 - remenica za pogon pumpe i ventilatora, 2 - mjesto montae remenice, 3 - zupanik za pogon bregastog vratila, 3 - mjesto montae zupanika, 4 - glavni rukavac, 5 - ramena, 6 - kanal za ulje, 7 - protutegovi, 8 - letei rukavac, 9 - prirubnica, 10 - zupasti vijenac, 11 - zamajac, 12 - frikciona povrina na zamajcu, 13 - otvor za centriranje, 14, 15 - mjesto zaptivanja krajeva radilice

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


35

Sl. 2.28 Kovano koljenasto vratilo (radilica)

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

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


Radilice se izrauju od elika za poboljanje. Najei materijali su: - za male i malo optereene motore: 1531 i 1731, - za vozilske manje opterene oto i dizel motore: 3130 i 3230, - za vie optereene dizel motore: 3830 i 4732, - za najoptereenije dizel motore 5430.

Ovi elici pogodni su za povrinsko kalenje rukavaca (koristi se tzv. indukciono kalenje), a rjee se koristi nitriranje radilice. U svakom sluaju termikom obradom treba postii tvrdou rukavca radilice 60 2 HRc, ime se obezbjeuje kalenje i po odreenoj dubini, to omoguava bruenje rukavaca radilice i produenje njenog vijeka upotrebe, uz promjenu kliznih leajeva. Klipnjaa Klipnjaa je element koji povezuje klip i radilicu motora i vri pretvaranje pravolinijskog kretanja klipa u kruno kretanje radilice. Sastoji se od male pesnice, tijela i velike pesnice klipnjae sa poklopcem velike pesnice. U maloj pesnici nalazi se jednodijelni klizni leaj, a u velikoj pesnici dvodijelni klizni leaj. Izgled klipnjae sa ravno razrezanom i koso razrezanom velikom pesnicom dat je na slici 2.30. Prednost se daje klipnjaama sa koso razrezanom velikom pesnicom, zbog mogunosti lake demontae klipa i klipnjae (bez vaenja radilice sa motora). Zbog velike odgovornosti klipnjae u radu motora, mora se obezbijediti njena visoka krutost uz minimalnu teinu. Zbog toga se tijelo klipnjae pravi sa vrlo razliitim formama

I

I

=3060

mala pesnica

stablo klipnjae

velika pesnica

poklopac velikepesnice

Ravno rasjeena velika pesnica Koso rasjeena velika pesnica

Sl. 2.30 Konstruktivni oblici klipnjae


37

poprenog presjeka (slika 2.31). Na slici 2.32 dato je nekoliko konstruktivnih

Sl. 2.31 Razni oblici presjeka tijela klipnjae

I

II

III

IV

V

VI

Sl. 2.32 Razni oblici male pesnice klipnjae rjeenja formi male pesnice gdje su rjeenja V i VI (slika 2.32) sa vrstom vezom klipnjae sa osovinicom, a kod ostalih izvedbi je tzv. plivajua osovinica. Klipnjae se rade uglavnom kovanjem od visoko legiranih elika za poboljanje. Uglavnom su to hrom-molibden elici (4730 4733). 2.5.2 Osnovni nepokretni dijelovi motora Uobiajene konstrukcione forme gradnje nepokretnih dijelova motora prikazane su


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

Osnovni nepokretni dijelovi motora su :

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

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

- velika krutost i male deformacije, - minimalna teina, male dimenzije, velika kompaktnost, - jednostavnost, - mogunost jednostavne i lagane ugradnje bregastog vratila i ostalih

elemenata razvoda i - mogunost dobrog i ravnomjernog hlaenja.

U principu se razlikuju sljedee konstrukcije :

- monoblok integralna cjelina bloka i cilindarskih kouljica, - vodom hlaene cilindarske kouljice u bloku, - suhe cilindarske kouljice i - zrano hlaenje cilindarske kouljice.


39

a) Monoblok Prikazan je na slici 2.34.

Prednosti ovog rjeenja su: - jednostavno se dobiva visoka

krutost i - konstrukcija je relativno kompaktna.

Nedostaci rjeenja su:

- svaka greka zahtijeva bacanje cijelog bloka,

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

- pri livenju se teko dobiva eljena struktura klizne staze.

Koriste se uglavnom kod malih motora.

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

4 - 5minimum

4 - 5minimum

k

Guma Cu

x

d)

a)

b) c )

1 1 11

2 2 2

3

33

3

1 - cilindarska kouljica; 2 - prostor za tenost za hlaenje; 3 - blok motora

Sl. 2.35 Mokre cilindarske kouljice (sklop a) i razliiti konstruktivni detalji b), c) i d)) Rjeenje sa mokrim cilindarksim kouljicama najee se susree u praksi. Postoji


mogunost zamjene cilindarskih kouljica pojedinano. Obezbjeuje se dobro hlaenje. Kod ovog konstruktivnog rjeenja postoji opasnost od pojave kavitacije

ako doe do znaajnijeg smanjenja debljine zida kouljice (k). Cilindarske kouljice se rade od sivog liva. Klizna staza kouljice se oplemenjuje zbog dobivanja boljih osobina klizanja (nitriranje, fosfatiranje, mreasto hromiranje). Zavrna obrada klizne staze kouljice je honovanje, a u novije vrijeme se sve vie koristi plato honovanje, sve sa ciljem postizanja boljih kliznih svojstava. Izgled jednog livenog bloka etvorocilindrinog motora sa mokrim cilindarskim kouljicama prikazan je na slici 2.36.

Sl. 2.36 Liveni blok linijskog etvorocilindrinog motora sa mokrim kouljicama c) Suhe cilindarske kouljice Suha cilindarska kouljica sa blokom data je na slici 2.37. Koriste se uglavnom u SAD-u.

osiguranjesanaleganjem

osiguranjesaprstenom

honovano honovano

brueno

brueno

a) b) c)

11

2

3

3

1 - cilindarska kouljica; 2 - prostor za tenost za hlaenje; 3 - blok motora

Sl. 2.37 Suha cilindarska kouljica (sklop a) i razliiti konstruktivni detalji b) i c)) Ova konstrukcija ima dobru krutost i kompaktnost, ali ima neto loije hlaenje. Sama kouljica se radi od kvalitetnih materijala. Dosta joj je oteana montaa i demontaa. Nakon montae kouljica se podvrgava zavrnoj obradi unutarnje klizne staze.


41

d) Zrano hlaene cilindarske kouljice Zrano hlaena cilindarska kouljica ima izgled kao na slici 2.38. Na sebi ima rebra, koja poveavaju intenzitet hlaenja. Koristi se najee kod motora za motocikle gdje je nastrujavanje zraka za hlaenje prirodno, a kod vozilskih motora mora biti obezbijeen poseban sistem nastrujavanja zraka (ventilator, usmjerivai zraka, itd.).

Sl. 2.38 Zrano hlaena cinilndarska kouljica

Blokovi motora izrauju se livanjem od sivog liva ili od legure aluminija. Zbog zahtjeva koji se postavljaju pred blok motora, on predstavlja jedan od najsloenijih livakih elemenata u praksi. Masa cilindarskog bloka, sa gornjim dijelom kuice motora kree se u granicama 25 37 % od ukupne mase motora. Racionalnom konstrukcijom bloka (uvoenjem orebrenja) moe se znaajno utjecati na smanjenje mase bloka, odnosno mase motora. Cilindarska glava Osnovni zadatak cilindarske glave jeste da hermetiki zatvori prostor u kome se odvija proces izgaranja. Konstrukcija glave zavisi najvie od:

- oblika prostora za izgaranje, - rasporeda ventila, brizgaa i svjeica, - oblika i rasporeda usisnih i izduvnih kanala i - vanjskih dovodnih cijevi i smjera teenja tenosti za hlaenje.


Cilindarska glava treba da ima i visoku krutost obzirom na sile koje prima. Zbog toga se vrlo esto cilindarska glava radi za svaki cilindar posebno ili za po dva cilindra, a rjee iz jednog dijela za cio motor (samo kod malih motora). Konstruktivni izgled glave mnogo zavisi od naina hlaenja. Na slici 2.39 date su dvije glave motora sa hlaenjem tenou (za oto i dizel motor) a na slici 2.40 glava jednog zrano hlaenog motora.

A A

B B

Presjek A-A

Presjek B-B

a) b)

Sl. 2.39 Konstruktivne izvedbe glave motora sa hlaenjem tenou za oto motore a) i dizel motore b)

Pogled odozgo

FPresjek A-B

Presjek C-D Presjek E-F

B

A

E

C

D

Pogled odozdo

Sl. 2.40 Glava zrano hlaenog motora


43

Na slici 2.41 prikazana je jednodijelna cilindarska glava motora sa poklopcem i odgovarajuim zaptivaima.

1

2

3

4

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

Sl. 2.41 Glava motora sa poklopcem Motorska kuica (karter) Konstrukcija kartera zavisi u najveoj mjeri od naina uleitenja koljenastog vratila. Kod tunelske gradnje, koja posjeduje najveu krutost, motorska kuica je izjedna, a koljenasto vratilo se pri montai mora pomjerati aksijalno, to je kod viecilindrinih motora veoma komplicirano. Kod motora za pogon motornih vozila karter je dvodijelan, pri emu je gornji dio izliven sa cilindarskim blokom. Donji dio kartera slui kao uljno korito i obino je presovan od lima debljine 1 do 1,5 mm (slika 2.42 a) i b)) i preko prirubnice ojaane spolja po cijeloj duini jaom limenom trakom privren za gornji dio kartera preko zaptivaa (2). Kod

2

1

a) b)

1 - karter, 2 - zaptivka

Sl. 2.42 Prostorni izgled presovanih uljnih korita (kartera) dvije razliite izvedbe


3

21

nekih motora donji dio kartera je odliven od livenog gvoa ili aluminijske legure, pri emu je kod vozilskih motora esto orebren izvana, ime se pospjeuje hlaenje ulja, koje se tu sliva. Na slici 2.43 data je jedna izvedba livenog kartera motora.

1 karter, 2 ep za isputanje ulja, 3 zaptivka

Sl. 2.43 Liveni karter motora sa zaptivkom 2.6 Pomoni sistemi i ureaji motora sui Pored ve pobrojanih glavnih dijelova, svaki motor mora imati i niz pomonih ureaja i sistema, koji su neophodni za pravilan rad motora. U pomone sisteme i ureaje ubrajaju se:

- sistem razvoda radne materije, - sistem napajanja motora gorivom, - sistem paljenja, - sistem podmazivanja, - sistem hlaenja i - sistem za startovanje.

Sistem razvoda radne materije Ima zadatak da u tano odreenom vremenu vri usisavanje svjee smjee (oto motor) ili zraka (dizel motor) u motor, te nakon obavljenog rada motora sui odstrani produkte izgaranja iz motora, kako bi radni prostor pripremio za slijedei ciklus. Sistem za napajanje motora gorivom Zbog razliitog naina pripreme i paljenja smjee kod oto i dizel motora, oni imaju i razliite sisteme dobave goriva. Kod oto motora, sistem dobave goriva sastoji se od:

- rezervoara za smjetaj goriva, - odgovarajuih cjevovoda, - preistaa goriva,

2.6 Pomoni sistemi i ureaji motora sui

45

- pumpe za dobavu goriva i - rasplinjaa (karburatora).

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

- rezervoar goriva, - dovodnih cijevi do napojne pumpe, - napojne niskotlane pumpe, - preistaa goriva, - pumpe visokog pritiska, - cijevi visokog pritiska i - brizgaa.

U novije vrijeme se kod oto motora sve vie istiskuju sistemi za dobavu goriva preko rasplinjaa, a njihovo mjesto zauzimaju razliiti sistemi za ubrizgavanje goriva, sve sa ciljem postizanja vee efikasnosti procesa u motoru sui. Sistem za paljenje smjee Kod svih oto motora smjea u cilindru se pali elektrinom varnicom u tano odreenom trenutku. Osnovni dijelovi sistema za paljenje smjee su:

- baterija (akumulator), - indukcioni kalem (bobina), - razvodnik paljenja sa prekidaem i ragulatorom ugla pretpaljenja, - nisko i visokonaponski vodovi i - svjeice.

Zavisno od izvora napajanja strujom postoje:

- sistemi baterijskog paljenja i - sistemi magnetnog paljenja.

Sistem podmazivanja Sistem za podmazivanje ima zadatak da svim sklopovima motora, iji se elementi u radu meusobno relativno kreu, dovede odreenu koliinu ulja (sa odreenim pritiskom i temperaturom ulja). Osnovna uloga podmazivanja je smanjenje trenja, zatita dijelova od korozije poveana hermetinost sklopa i odvoenje odreenog dijela toplote. Glavni dijelovi sistema podmazivanja su: prostor u karteru gdje se slijeva ulje za podmazivanje, usisna korpa sa grubim preistaem, zupasta pumpa, eventulano izmjenjiva toplote za hlaenje ulja, fini preista, glavna razvodna magistrala sa prikljucima za manometar, sigurnosni ventili i ostale razvodne cijevi.


Sistemi za hlaenje Zbog visokih temperatura u procesu rada motora dolazi do zagrijavanja dijelova i sklopova. Prekomjerno zagrijavanje dijelova i sklopova naruava funkcije rada motora, a dolazi u kritinim sluajevima do zaribavanja i havarije motora. Zbog toga je neophodno hlaenje dijelova i sklopova motora, i na taj nain odravati konstantnim temperaturne uslove u cijelom radnom podruju motora. Zavisno od medija kojim se vri hlaenje, razlikuju se motori:

- sa hlaenjem tenou i - sa zranim hlaenjem.

Sistem za startovanje Motori sui se ne mogu sami stavljati u pogon, nego je za to potrebno uloiti odgovarajui rad, koji se dovodi sa strane. Za startovanje motora potrebno je ostvariti odgovarajui startni broj obrtaja, koji zavisi od konstrukcije motora. Ureaji za startovanje se mogu grupisati u:

- runi starteri (pokretai), - elektrostarteri, - hidrostarteri, - startovanje preko komprimiranog zraka i - startovanje preko pomonog motora.

Pored naprijed nabrojanih sistema, na motoru se nalaze i drugi sistemi koji nisu obavezni, ali pomau ostvarenju poboljanja rada motora (bolja ekonominost, manja buka, manja emisija zagaujuih materija itd.) tako da danas predstavljaju praktino sisteme bez kojih motor ne bi mogao biti konkurentan na tritu. Tu se ubrajaju i sistemi elektronske kontrole pojedinih procesa, sistem preiavanja izduvnih gasova itd. 2.7 Opis rada etvorotaktnog oto i dizel motora Kod etvorotaktnih motora sve faze radnog ciklusa obave se za etiri takta (hoda klipa) ili dva obrtaja koljenastog vratila. Poloaj klipa u cilindru najlake se odreuje uglom, koji zaklapa ruica koljena koljenastog vratila sa uzdunom osom cilindra motora. Znai, za obavljanje svih faza radnog ciklusa motora potrebno je da koljeno koljenastog vratila opie ugao od 720 KV (KV stepen koljenastog vratila). Ugao 0 KV definira poloaj kada je klip u spoljnoj mrtvoj taki (SMT) i na poetku takta usisavanja. U nastavku opisat e se podrobnije radni taktovi etvorotaktnog motora polazei od pretpostavke da on ve radi, tj. razmatrat e se jedan od njegovih radnih ciklusa. S obzirom na to da je princip rada slian kod oto i kod dizel motora, pri opisivanju

2.7 Opis rada etvorotaktnog oto i dizel motora

47

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

1615

14

541

2

11

12

1a

13

38

9

10

2321

24

25

26

27

28

1829

30

2019

18

22

15,16

176

7

1 - klip, 1a - osovinica, 2 - klipnjaa, 3 - koljenasto vratilo, 4 - cilindarska kouljica, 5 - cilindarska glava, 6 - blok motora sa gornjim dijelom motorne kuice, 7 karter, 8 - zamajac, 9 - zupasti vij

Documents

prirucnik_cestovna_vozila_za_voditelje.pdf