Olovne ploe u kiselom umaku

Olovne ploe u kiselom umaku

U naem prouavanju struje i njezine uloge u radu motora, ovog emo se puta posvetiti izvoru toliko neophodnog napona - akumulatoru Da ne bismo zvuali kao izvjesni djedica koji sva svoja izlaganja zapoinje dvosatnim povijesnim uvodom, nai su nastavnici skratili (nezaobilaznu) povijest akumulatora na minimum. Pa, posluajte. Akumulator (kakav danas poznajemo) izum je Francuza Gastona Plantea nastao jo 1859. godine. No, iako su do tada ve postojale razliite izvedbe izvora struje, Plante se sjetio uroniti olovne elektrode u elektrolit (razrijeenu kiselinu) stvorivi tako "kiseli akumulator" koji se mogao puniti. Tako je jo sredinom prolog stoljea nastala baterija kakvu, iako podosta modificiranu, koristimo i u dananjim automobilima. U elji da naprave nekakvu definiciju ovog izvora struje, nai su nastavnici napisali i slijedee: Shematski prikaz jedininog elementa (lanka) akumulatora. Nazivni napon ~ 2V

Akumulator je ureaj koji slui za prozvodnju elektrine energije neposrednim pretvaranjem kemijske energije u elektrinu a fizikalno se temelji na principu rada galvanskog lanka (baterije) koji se u najjednostavnijem obliku sastoji od 2 elektrode i elektrolita (elektrolit je otopina, odnosno vodi). Akumulator spada u sekundarne galvanske lanke, tj. one u kojima su promjene reverzibilne, to znai da se postupcima punjenja akumulator vraa u poetno stanje i tako ponovno ini sposobnim za davanje struje. Elektrode u akumulatoru su spuvasta olovna ploa (elementarno olovo sive boje, negativna elektroda) i reetka s olovnim dioksidom (tamno smea pozitivna elektroda), dok je elektrolit razrijeena sumporna kis (33% kiseline i 67% destilirane vode). Na temelju razlike potencijala izmeu te dvije elektrode dolazi do toka struje meu njima. Osnovni element akumulatora je lanak (tzv. "elija") (dvije elektrode u elektrolitu meusobno odvojene pregradom) iji je nazivni napon 2V i kojih ima vie, a meusobno su spojeni serijski. Tako su napravljeni akumulatori koji sa 6 lanaka daju napon od 12V, no danas se koriste i oni od 6, pa i 24V. Kada se na akumulator prikljui potroa (elektroureaji u automobilu) elektrode od olovnog dioksida se nabijaju pozitivno, a one od elementarnog olova negativno. Elektrina struja tada poinje tei s negativnih ploa, preko strujnog kruga kroz potroae, na pozitivne ploe i natrag u kiselinu. Kemijskom reakcijom se na povrinu obiju elektroda izluuje olovni sulfat, pri emu se sumporna kiselina vee s ploama, a elektrolit se pretvara u vodu. Kada se aktivna tvar obiju elektroda u potpunosti pretvori u olovni sulfat akumulator je prazan, tj. vie ne moe davati struju. Prilikom punjenja akumulatora elektrinom strujom dogaa se upravo obrnuta reakcija pri kojoj se olovni sulfat razgrauje na elementarno olovo i olovni dioksid, a oslobaa se i sumporna kiselina. No, ovaj proces nije vjean. S vremenom se na povrinama elektroda u lancima poinje hvatati kora olovnog sulfata te akumulator postepeno postaje neupotrebljiv, odnosno, nije ga vie mogue napuniti. Osnovni dijelovi olovnog akumulatora

Kupujete li akumulator prvo to e vas pitati je koliki kapacitet elite. Dakle, osim napona na koji (naravno) treba paziti (iako je danas 12V uvrijeeno, pa se to niti ne spominje), znaajan je i kapacitet. Radi se u stvari o tome koliko struje moe pohraniti neki akumulator, odnosno koliko dugo moemo odreenu jakost struje "izvlaiti" iz njega. Vjerojatno ste, ne jednom, uli za Ampersate, ili ste na nekom akumulatoru vidjeli oznaku Ah iza koje je stajala neka brojka. Upravo to je oznaka kapaciteta, a 50 Ah u stvari znai kako (teorijski) taj akumulator moe davati struju jakosti 1A (Amper) tijekom 50 sati. No, iako u teoriji akumulator od 50 Ah moemo prazniti dva dana i dvije noi dok njegov napon ne padne ispod minimalnog (potrebnog za rad elektroureaja u automobilu), njegov stvarni kapacitet znatno ovisi o temperaturi. Tako se pri -20C kapacitet uobiajenog automobilskog akumulatora moe smanjiti i do 50%. Uzmemo li pri tome u obzir da elektropokreta motora upravo pri niskim temperaturama troi znatno vie struje postaje jasno kako je tijekom zime akumulator u veoj opasnosti od pranjenja, te da hladan motor treba paliti pokreui ga u kratkim (po nekoliko sekundi) periodima rada elektropokretaa.

Hrpa metala sl. 1 - Tko pod haubom svog auta nae ovakav blok (W12) dobiva odmah besplatnu kavu od cijele redakcije!

Kao i svako ivo bie i na motor ima trbuh. Samo to se kod njega to zove "blok". U njemu se kriju razni dijelovi i rupe, a od kuda mu ime, nikada nismo ustanovili... Eh da. Kao prvo, moramo vam objasniti zato kolica kasni. Naime, juer je direktor kole zatekao svoje nastavnike kako spavaju u zbornici. Doista! Kada ih je probudio, objasnio im da e dobiti smanjenu plau za srpanj i razgovor sa stegovnom komisijom, oni su se lijeno ustali i poeli spremati za novi sat. Eto, no kolica je ipak tu, a slijedeeg tjedna opet sve po starom. Dakle, srijeda. Obeavamo. Blok je, u stvari, osnovni dio motora. Moda ne svojom konstrukcijskom kompleksnou, no tu je titulu zasluio obzirom da su na njega privreni praktiki svi ostali dijelovi motora. Blokovi su, najee, izraeni od lijevanog eljeza (sivi lijev) ili eljeza mijeanog s drugim metalima, poput nikla i kroma. Dakako, sve vie motora u modernim automobilima ima blokove izraene od aluminijskih legura ija je osnovna prednost u relativno maloj teini. Uz to, aluminij lake provodi toplinu te se takvi motori mogu i bolje hladiti. Sam naziv "blok" vjerojatno i potjee od toga to je ovaj dio motora u osnovi hrpetina metala u kojoj se nalaze razni otvori i provrti. Tako su u bloku motora smjeteni provrti cilindara ali i razni provrti s kojekakvim navojima namijenjenim privrivanju drugih dijelova motora. Takoer, u bloku se nalaze i otvori (tzv. "depovi") namijenjeni strujanju vode za hlaenje (kod motora koji imaju vodeno hlaenje, dakako). Blok motora, od kojeg god da je materijala, izrauje se lijevanjem u viedjelnom kalupu u kojem su unutranji dijelovi motora (npr. depovi za rashladnu tekuinu) oblikovani od pijeska. Nakon lijevanja, ovaj se pijesak istresa ostavljajui za sobom slobodne otvore unutar bloka. Slijedea faza u izradi je ienje, nakon ega na red dolazi buenje svih potrebnih otvora (rupa za vijke i protok ulja za podmazivanje), strojna obrada cilindara i povrina na koje drugi dijelovi moraju precizno nalijegati. sl. 2 - Kako skratiti motor - kouljice cilindara slijepljene su jedna na drugu ime se tedi na prostoru

Na obraeni blok motora privruju se slijedei (osnovni) dijelovi: koljenasto vratilo (koje je privreno s donje strane bloka), klipovi s prstenovima i klipnjaama koje se pak, spajaju na koljenasto vratilo, glava motora (u kojoj su oblikovani prostori za izgaranje) te pumpa za ulje s koritom motora. Dakako, blok motora slui i kao "dra" za razne druge dijelove. Na njemu su privreni i alternator (generator struje), elektropokreta motora, pumpa za rashladnu tekuinu itd. Takoer, iz bloka motora izlaze i nosai kojima se motor privruje za karoseriju automobila. Novi motori nakon sklapanja, u tvornici, dobivaju ulje i mar na posao! No ipak, to je obino tek kratki probni rad nakon kojeg slijedi ugradnja u automobil itd. Zadnji dio prie, dakako, je onaj kada prolazite ispred izloga nekog salona i gledate eznutljivo u auto, gleda on vas, kao da je oduvijek tu. Ipak, taj je auto proao dosta toga, prije, to emo sve nauiti paljivo pratei kolicu. sl. 3 - Razni blokovi, razni motori: od linijskog 6 cilindraa, preko V6 motora do 4 cilindrinog boksera

Kako je ve bilo spomenuto, najzanimljivija varijacija na temu bloka motora svakako je upotreba aluminijskih legura. No, osim spomenutih prednosti manje teine i boljeg odvoenja topline (u usporedbi s blokovima od sivog lijeva) aluminijski blokovi imaju i jednu poprilinu manu - malu tvrdou. Kao to se sjeate (to se odnosi samo na one koji su pazili na satu), u prii o cilindru i klipu spominjali smo i nekakve kouljice cilindara. Radi se u stvari o tome da klip sa svojim prstenovima "strue" po unutranjoj strani cilindra koja stoga mora biti otporna na troenje. U motorima iji je blok izraen od alu-legura konstrukcija bez kouljice ne bi bila upotrebljiva jer bi se relativno mekani blok prebrzo potroio. Stoga se u takvim motorima gotovo u pravilu nalaze kouljice, bilo "suhe" ili "mokre" (vidi 12. sat predavanja). Ipak, i tu ima iznimaka, a rjeenje dolazi u vidu maginog materijala - silikona. Silikonske su estice, naime, veoma tvrde te ih neki proizvoai ubacuju u leguru od koje se izrauje blok. Nakon lijevanja, cilindri takvog bloka podvrgavaju se jetkanju (nagrizanju kiselinom) koje praktiki skida izuzetno mali sloj aluminija s unutranjosti cilindara ostavljajui tako tvrda silikonska zrnca izloenima. Klip tada moe kliziti preko tih zrnaca uz minimalan otpor i troenje. Tko nema u glavi...

Na je motor veoma udan. Ima trbuh na kojeg je nalijepljena glava. O glavi motora i prostoru za izgaranje pria dananji nastavak Dakle, da nije sve u glavi dokaz je i motor s unutarnjim sagorijevanjem. Najbolji dokaz tome jest taj da se "mozak" nalazi negdje drugdje. No, o ipovima pomou kojih na motor misli, u jednom od slijedeih nastavaka. Danas e biti rijei o glavi motora i nekakvim, udnim, udubljenjima u njoj, koja nazivamo prostorima za izgaranje. Kako glava motora izgleda, vidljivo je sa slika. Uoit ete veoma brzo da je njezina slinost s blokom motora poprilina. Glava je, dodue, manja (blok je uostalom trbuh motora, kako smo ve zakljuili), no ponovo se radi o nekakvoj hrpi lijevanog metala. Da nas sada za rije ne bi uhvatili sitniavci strojarske struke rei emo kako se: glave i blokovi motora "u pravilu" izrauju lijevanjem, no kao i svugdje i tu ima iznimaka. No, dobro. Sad kada smo ustanovili kako se izrauje glava motora (postupak je, dakle, identian onome koji smo opisali u prolom nastavku govorei o procesu izrade bloka) napomenut emo tek jedno. To je da se lagane legure, poput aluminijskih, ee primjenjuju pri izradi glave motora, nego li pri izradi bloka. U modernim automobilima gotovo da i nema vie pogonskog stroja ija glava nije izraena od aluminijskog lijeva (ili lijeva Al legure), dok su blokovi od sivog lijeva (lijevano eljezo) jo dosta esti. Razlog tome je viestruk i odnosi se prvenstveno na injenicu da Al legure mogu lake podnijeti optereenja kojima je izloena glava motora te da se glava izuzetno jako zagrijava (jer su u njoj smjeteni prostori za izgaranje smjese) te ju je potrebno dosta hladiti (aluminij provodi i odvodi toplinu znatno bolje od eljeza). Kao jo jedan razlog, jo uvijek, velike rasprostranjenosti blokova od SL-a navest emo i primjer iz prolog nastavka: Al je premekan da bi po njemu bez velikog troenja mogli kliziti klipovi itd... sl. 1 - etverocilindrini bokser motor iz Alfe 33 u stvari je "Dvoglavo udovite"

Jasno je, takoer iz prolog nastavka, da razliiti motori imaju razliite oblike. Linijski (redni) motori imat e tako jednu glavu, "V" motori esto dvije, a bokseri u pravilu dvije (vidi sliku 3 iz 14. nastavka: "Hrpa metala"). No, ono to nas najvie zanima je emu glava slui. Prvenstveno, tu su komore za izgaranje u kojima iskra svjeice izaziva izgaranje smjese. Prostora za izgaranje ima u svakojakim oblicima (sl. 2), no "kolski primjer" svakako je prostor u obliku polukugle. U njemu su 2 (ili vie) ventila pravilno razmjetena u krug, dok se u sredini nalazi svjeica. Takav oblik je zahvalan jer iskra najefikasnije pali cijelu smjesu te je osigurano (gotovo) potpuno izgaranje. Drugi ilustrirani prostor za izgaranje je onaj oblika kade. Takva se konstrukcija odlikuje kratkim putem iskre i velikom otpornou prema detonativnom izgaranju, no problem se javlja kada u njega poelimo smjestiti vie ventila. Trei oblik sa slike 2 prikazuje prostor za izgaranje koji je uvuen u elo klipa. Ovakav oblik (poznat i kao Heronova glava) omoguava postizanje veoma visokog stupnja kompresije i esto se koristi kod motora kojima je provrt cilindra vei od hoda klipa. Tipian je prema tome to je kod njega glava motora gotovo potpuno ravna, bez udubljenja. Posljednji oblik prostora za izgaranje je klinastog oblika. Ovdje su prednosti sline kao i kod drugog oblika (kade), no ponovo se javlja problem sa smjetajem veeg broja ventila, dok elo klipa gotovo uvijek mora biti duboko urezano kako bi se napravilo mjesta za ventile (dok su otvoreni). Jasno je da niti jedan od ovih oblika prostora za izgaranje nije idealan. Stvar izbora, kao i toliko puta do sada, pitanje je konkretnog motora koji se projektira (ili prerauje) te njegovih oekivanih karakteristika.

sl. 2 - Najei oblici prostora za izgaranje

Govorei o glavi motora moramo se osvrnuti i na njezin gornji dio. Ve pri letiminom pogledu (dakako, kada je skinut "poklopac ventila") moemo procjeniti radi li se o OHV (Overhead-valve) ili o OHC (Overhead-camshaft) glavi motora. Prva na sebi ima tek ventile s oprugama i klackalicama koje pomiu ipke pokretane bregastom osovinom smjetenom u bloku motora (tko nema u glavi, ima u bloku...) (vidi nastavak "Bregasta osovina I", sl. 2b), dok je druga, upravo ona famozna pria s bregastom osovinom (osovinama) u glavi motora (sl. 2a). Uz OHV oznaku sreemo tako i, jednako famoznu, DOHC oznaku koja ne znai nita drugo do "Glava motora s dvije bregaste osovine" (Double OverHead Camshaft). Spomenuti poklopac ventila nije nita drugo do komad lima koji je dobro zabrtvljen s gornje strane glave motora i koji slui da sauva ulje u kojemu se sustav za pokretanje ventila "kupa" dok motor radi. Na tom je poklopcu obino smjeten i ep za ulijevanje ulja u motor. sl. 3 - Da konano jednom rijeimo dilemu: to je to!!! (izvuen tankom linijom je poklopac ventila)

Zavretak prie je jedna kratka napomena, a zove se brtvilo glave motora. Radi se u stvari o brtvi koja se postavlja izmeu glave i bloka i koja "dihta" taj spoj, spreavajui mogue curenje plinova ekspandirane smjese, ulja ili tekuine za hlaenje. Kvailo

No, dobro. Zavrili smo s motorom i prelazimo na druge dijelove automobila. Sada bi vas, dodue, trebali poslati na ispit iz prethodnog poglavlja, no nai su nastavnici plemeniti... U posljednje smo vrijeme dobili vie pisama u kojima nas pitate, ili nam predlaete, kada emo u kolici poeti pisati o nekim drugim dijelovima automobila (osim motora). Treba naglasiti da je na nastavni program takav da svako podruje obraujemo detaljno i, katkada, malo sporo. No, motor se sastoji od mnogo vitalnih dijelova i prikljuenih agregata, te smo na njega s pravom potroili ak 22 kolska sata. Sada je, poetkom nove kolske godine, dolo vrijeme za neka druga podruja. Prelazak na novi dio nastave "ublaili" smo s dva, neutralna, teksta iz kojih smo nauili poneto o tekuinama bez kojih - ni makac. Stoga, zasuite rukave. Poglavlje o prijenosu snage motora zapoinjemo danas, priom o kvailu. sl. 1 - Sastavni dijelovi kvaila s tanjurastom oprugom

Kvailo (ili kuplung) je dio koji slui da bi se, prema potrebi, mogao prekinuti prijenos snage izmeu motora i mjenjaa. Da malo pojasnimo, rei emo kako prijenos snage u automobilu zapoinje na izlaznom dijelu koljenastog vratila i nastavlja se na kvailo odakle odlazi prema mjenjau. Iz mjenjaa, snaga se prenosi do diferencijala te, na kraju, putem (polu)osovina do kotaa. Uz ovo, jedna mala digresija. Kao i uvijek, da bi tovani kolege strojari mogli u miru spavati, napominjemo kako emo radi lakeg razumijevanja teme govoriti o "prijenosu snage motora", premda bi, moda, ispravnije bilo rei "prijenos momenta motora". Najznaajniji dio kvaila, koji vidite lijevo na naoj glavnoj slici, je tzv. lamela, ili strunije, tanjur spojke. Radi se u stvari o metalnom kolutu na koji su s obje strane zalijepljene (ili zakovane) obloge. Ove obloge, rade na istom principu kao i obloge konica, tj. kada su pritisnute o zamanjak osiguravaju trenje potrebno da bi se snaga prenosila bez gubitaka. No, cijela pria zapravo poinje od zamanjaka. Zamanjak, koji je privren na izlaznom dijelu koljenastog vratila, ima na sebi povrinu predvienu za nalijeganje lamele kvaila. S druge strane lamele kvaila nalazi se potisna ploa. Pritiskom na papuicu kvaila u stvari se pomie potisna ploa (posredstvom potisnog leaja). Ona, tada, pritisne lamelu kvaila o zamanjak (vidi sl. 2) te se cijeli taj sustav poinje okretati. Iz slika je vidljivo i to da kolut od kojega se sastoji lamela kvaila ima u sredini nekakav nazubljeni otvor. U tom je otvoru privrena osovina kvaila koja, kada je lamela pritisnuta o zamanjak i kada se okree, prenosi snagu s koljenastog vratila prema mjenjau. Na kolutu lamele kvaila nalaze se i opruge ija je uloga u ublaavanju trzaja koji bi se mogao prenijeti na mjenja kada "otpustimo kuplung" (kada se lamela zavrti zajedno sa zamanjakom). sl. 2 - Naelo rada kvaila s tanjurastom (lijevi par) i spiralnim oprugama. Poloaj a) - kvailo prenosi snagu, poloaj b) - kvailo je razdvojeno

Je, da ne bi sve bilo tako jednostavno, nae kvailo ima jo nekoliko bitnih dijelova. Jedan od bitnijih je i potisna ploa. Radi se opet o nekakvom metalnom tanjuru (ili prstenu, to ovisi o vaem filozofskom pristupu problemu...) s namjenom da lamelu kvaila pritisne o zamanjak. Potisna ploa je tako napravljena da se moe slobodno okretati. To je potrebno zato to potisna ploa, kada je papuica kvaila otputena, u stvari vrsto nalijee na lamelu kvaila koju, s druge strane, okree zamanjak. Da bi se mogao ostvarivati potreban pritisak potisne ploe na lamelu kvaila (dovoljan da prijenos snage s radilice prema mjenjau "potee" bez proklizavanja), s njene se stranje strane nalaze opruge. Ove opruge pritiu potisnu plou prema lameli kvaila, a samu lamelu prema zamanjaku. To je "normalni" poloaj kvaila i u njemu je omoguen prijenos snage. Kada pritisnemo papuicu kvaila, mi u stvari, posredstvom niza poluga, djelujemo na sabijanju ovih opruga ime se lamela kvaila odvaja od zamanjaka. Tako se, pritiskom na papuicu, prekida prijenos snage kroz kvailo. Opruge koje pritiu potisnu plou mogu biti spiralne ili tanjurastog oblika (uobiajenije). Sastavni dijelovi kvaila s tanjurastom oprugom prikazani su na naoj slici 1. Poklopac spojke nepomino je privren na zamanjak i okree se zajedno s njime. Na njega se, s unutarnje strane, oslanjaju opruge koje pritiu potisnu plou. Potisni leaj posljednji je od vitalnih dijelova spojke, a preko njega se prenosi sila s poluja koje vodi od papuice kvaila. Unutar potisnog leaja prolazi osovina kvaila, prema mjenjau. sl. 3 - Hidrauliko kvailo

Svatko tko je vozio automobil s automatskim mjenjaem zna da u njemu nije trebao pritiskati papuicu kvaila. Da bi takva vonja, s automatskim mijenjanjem stupnjeva prijenosa, bila mogua, automobili s automatskim mjenjaima opremljeni su hidraulikim kvailom. Osnovni dijelovi hidraulikog kvaila su dva rotora, od kojih rotor pumpe pokree motor, a rotor turbine nalazi se sa strane mjenjaa (sl. 3). Ova dva rotora okreu se neovisno jedan o drugome unutar kuita napunjenog uljem. Uz to, rotori su odvojeni malim meuprostorom tako da nigdje nisu u kontaktu. Kada motor zavrti rotor pumpe, centrifugalna sila pokree ulje prema lopaticama rotora turbine. Dodavanjem gasa ubrzava se okretanje rotora pumpe ime se poveavaju inercijske sile ulja koje krui unutar zatvorenog kuita. Kada ove sile svladaju otpor rotora turbine, on se poinje okretati, prenosei tako snagu motora prema mjenjau. Iz ovog je opisa vidljivo da prijenos snage unutar hidraulike spojke ovisi o brzini rada motora. Stoga su hidraulike spojke automobila opremljenih automatskim mjenjaima proraunate tako da pri najniim brojevima okretaja (prazni hod) meu rotorima djeluju iznimno male sile. Rezultat je mirovanje rotora turbine, a time i mjenjaa te samog automobila. U praksi se ovi sustavi izvode s malo poveanim djelovanjem sila na rotor turbine, pa nerjetko vidimo da vozai automobila s automatskim mjenjaem stalno dre nogu na konici - automatici ve bez dodavanja gasa lagano kreu naprijed. Na slici 4 prikazane su tri faze rada hidraulikog kvaila: a) u praznom hodu inercijske su sile premale da bi zavrtile rotor turbine b) pri srednjem broju o/min motora kvailo kao da "proklizava" - rotor pumpe se jo uvijek okree znatno bre od rotora turbine c) pri visokim se brojevima okretaja motora javljaju velike sile unutar kuita kvaila. Inercija ulja tada je dovoljno visoka da pokrene rotor turbine istom brzinom kao i rotor pumpe sl. 4 - Tri faze rada hidraulikog kvaila

I na poslijetku, emu sve to? Uloga kvaila je u prekidanju prijenosa snage s motora na mjenja. Dakako, ovaj je prekid neophodan kako bi se omoguilo mijenjanje brzina, bez da pri tome "sameljemo" unutranjost mjenjaa.

P.S. Kad nakon ovog nastavnog sata krenete doma i sjednete u auto, ne zaboravite stisnuti kuplung...

Mjenja

Ivice, reci nam emu slui kvailo? Pa, hm, da vozau ne bi bilo dosadno. Mislim, da slui kako bi on imao to pritiskati tijekom vonje. Sjedni Ivice, piem ti jedinicu i naui do slijedeeg tjedna! Ovaj podnaslov ne znai da samo oni koji se zovu Ivica ne znaju nita o kvailu. Znai tek, da neki nisu ponovili gradivo. Pa, recite sada, kako emo na slijedei sat, ako neki ne znaju niti to smo priali na proteklom? No, u redu. recimo da svi znate o emu se radilo.

Kao to smo ve u proteklom nastavku kolice rekli, sustav prijenosa snage automobilskog motora zapoinje kvailom koje je privreno na izlaznom dijelu koljenastog vratila. Poslije kvaila, na red dolazi mjenja ("getriba" za ljubitelje lokalnog dijalekta). Zapravo, kvailo upravo i slui tome da bismo mogli upotrebljavati mjenja. Pojednostavnjeno govorei, da bi se promijenio stupanj prijenosa (brzina) potrebno je, na kratko vrijeme, prekinuti prijenos snage s motora na mjenja. Upravo tu, u "igru" ulazi kvailo koje omoguava taj prekid. No, koja je zapravo uloga mjenjaa?

sl. 1 - Runi mjenja s etiri stupnja prijenosa

Mala opaska. Slike i tekst koji ih prati, dosta su pojednostavnjeni. Jasno je, samo po sebi, da emo danas teko susresti automobil s runim mjenjaem koji ima tek etiri stupnja prijenosa. No, kako svi runi mjenjai rade prema jednakom naelu, odabrali smo opciju jednostavnijeg primjera. Kada bismo pogon, iz motora, "tjerali" izravno na kotae, na bi se teorijski automobil ponaao poput jednostavnog autia s elektromotorom. Koliko gasa - tolika brzina. Ipak, u praksi je potrebno nai neke kompromise (zar opet?). Uzmemo li u obzir injenicu da se motor automobila okree brzinom proporcionalnom pritisku na papuicu akceleratora (gasa), mogli bismo brzinu kretanja prilagoavati iskljuivo pritiskom noge. Ipak, ta je teorija izvediva iskljuivo u idealnim uvjetima. Kada bi takav automobil doao na uzbrdicu, naglo bi se povealo optereenje na njegov pogonski sustav i motor bi s vremenom (stalno gubei broj okretaja) prestao raditi. Upravo stoga, u automobilski sustav prijenosa snage ugrauju se mjenjai. Uzmimo sada, ilustracije radi, svima znatno blii primjer - bicikl. Kada se vozite po ravnoj cesti, mjenja vam se nalazi u, recimo, 5. stupnju prijenosa. No, iznenada se ispred vas stvorila uzbrdica. Jasno je, prebacujete u "niu" brzinu (stupanj prijenosa koji oznaujemo manjim brojem). Primjer bicikla je veoma koristan, jer se kod njega prijenosni odnosi izvode u njihovom najjednostavnijem (gotovo teorijskom) obliku. Tako kod jednostavnijeg bicikla, na osovini pedala imamo jedan zupanik odreenog promjera i (to je u stvari relevantno) odreenog broja zubaca. Kada je mjenja "ubaen" u brzinu kojom se s ovog zupanika prijenos snage vodi na zupanik jednakih dimenzija (jednakog broja zubaca) govorimo o tzv. "direktnom prijenosu". Dakle, koliko puta okrenemo pedale, toliko e se puta okrenuti i kota jer je zupanik na osovini pedala vezan lancem sa onim zupanikom na osovini kotaa koji ima jednak broj zubaca. Ipak, dolaskom uzbrdice ubrzo e vam ponestati snage. Rjeenje koje se jedino postavlja jest prebacivanje mjenjaa u "nii" stupanj prijenosa. To znai da ete sada prijenos prebaciti na zupanik (na kotau) koji ima vei broj zubaca od zupanika na osovini pedala. Efekt ovakvog prebacivanja je taj da (ukoliko sada zupanik na osovini kotaa ima npr. 2 puta vie zubaca od onog na osovini pedala) pedale okreete jednakom brzinom kao i prije, no kota se okree upola sporije. Ipak, sada je efektivna snaga koju prenosite s pedala na kota dva puta vea to vam omoguava vonju uzbrdicom.

Kod naeg automobila, kao to vidimo iz primjera bicikla, moemo stoga podeavati snagu koju prenosimo na pogonske kotae promjenom stupnja prijenosa. Dakako, obrnuti sluaj takoer vrijedi. Drugim rijeima, aljemo li pogon s motora na zupanik mjenjaa koji je veeg broja zubaca od zupanika na kotau, smanjit emo snagu pogona, no i poveati brzinu okretanja kotaa. U praksi, prijenosni odnosi mjenjaa u automobilima zavravaju na nekih (npr.) 0,82 : 1. To znai da neki automobil, iji prijenosni odnos u najviem (recimo petom) stupnju prijenosa iznosi 0,82 naprema 1, za svakih 0,82 okretaja koljenastog vratila napravi 1 okretaj osovine koja izlazi iz mjenjaa. Kada bi to bio bicikl, (dakle bez diferencijala - vidi slijedei nastavak), kota bi se okretao bre od pedala. U praksi to znai veliku brzinu vonje, no malu snagu za svladavanje uzbrdice. Dakako, u niim prijenosnim odnosima ovi se omjeri znatno mijenjaju, pa tako u 1. brzini moemo imati odnos od 3,42 : 1. To znai da e se radilica okrenuti 3,42 puta dok se osovina koja izlazi iz mjenjaa okrene tek 1 put. S ovakvim bi prijenosnim odnosom na biciklu ostvarili 3,42 puta sporije okretanje kotaa od pedala, ali i 3,42 puta veu snagu (moment, preciznije) koju prenosimo na cestu. Poanta cijele prie je ta da motoru smanjimo optereenje koje u odreenim situacijama mora podnositi, te da u obrnutom sluaju poveamo brzinu kretanja vozila. sl. 3 - Stupnjevi prijenosa mjenjaa s 4 brzine: 1) prazni hod, 2) 1. brzina, 3) 2. brzina, 4) 3. brzina, 5) 4. brzina, 6) hod unazad (rikverc)

Mjenja, ili mjenjaka kutija, je u stvari hrpetina zupanika koje pomou nekakvih poluga dovodimo u eljene meusobne odnose. Tako prebacivanjem ruice mjenjaa (govorimo o runom, ili manualnom, mjenjau kod kojeg se stupnjevi mijenjaju rukom, a ne automatski) poluge (vilice za pomicanje zupanika u mjenjau) mijenjaju meusobne poloaje zuanika ime se ostvaruju i promjene u prijenosnim odnosima.

1) Prazni hod: Zupanici izlazne osovine (I) koja vodi od kvaila odn. koljenastog vratila vrsto su vezani za osovinu i okreu se s njom. No, zupanici pogonske osovine (P) koja vodi do diferencijala odn. kotaa slobodno se okreu na svojoj osovini i ne prihvaaju pogon od zupanika izlazne osovine 2) 1. brzina: Najvei zupanik pogonske osovine poluge vrsto spajaju s najmanjim zupanikom izlazne osovine (najvei prijenosni odnos, npr. 3,42 : 1 to znai da zupanik na osovini koja vodi k diferencijalu ima 3,42 puta vie zubaca od zupanika izlazne osovine s kojim je u vezi). Ostvaruje se najvei prijenos snage k pogonskim kotaima, ali i najmanja brzina njihovog okretanja 3) 2. brzina: Sada se zupanik 1. stupnja prijenosa opet slobodno okree na pogonskoj osovini. vrsto spojen s njom u ovom je sluaju zupanik za 2. brzinu kojeg su poluge (vilice) za pomicanje zupanika dovele u vezu s odgovarajuim zupanikom na izlaznoj osovini. Ostvaren je (npr.) prijenosni odnos od 1,84 : 1 u korist zupanika na pogonskoj osovini (pogonska osovina se okree 1,84 puta sporije od izlazne) 4) 3. brzina: Slino kao i u prolom primjeru, sada su zupanici pogonske osovine (1. i 2. brzina) "izbaeni iz igre", a posao obavlja zupanik 3. stupnja prijenosa. Ostvaruje se odnos od npr. 1,29 : 1 to znai da se pogonska osovina sada okree 1,29 puta sporije od izlazne 5) 4. brzina: Pojednostavnjenim primjerom prikazujemo zavrni stupanj prijenosa. Svi su zupanici pogonske osovine iskljueni, te se pogon s izlazne osovine nastavlja u jednakom omjeru na pogonsku osovinu. Drugim rijeima, omjer prijenosa je 1 : 1, tj. za svaki e se okretaj koljenastog vratila osovina koja vodi k diferencijalu okrenuti 1 puta. 6) hod unazad: Poluge za pomicanje zupanika sada su ukljuile jedan zupanik izmeu zupanika izlazne i pogonske osovine. Jasno je da se sada zupanik pogonske osovine okree u suprotnom smjeru (prijenosni odnos je npr. 3,42 : 1)

O boe, ako je sada nekome sve ovo jasno, neka se trenutno javi. Odmah e dobiti peticu! Jel' tako Ivice?

sl. 4 - Poluje koje vodi od ruice k mjenjakoj kutiji

Automatski mjenja

Ono to je neko bila tek privilegija bogatih, danas nalazimo i u automobilima najniih klasa - automatski mjenja Juer smo okupili nastavnike da pogledaju to li su sve "nadrobili" tijekom proteklog sata kolice. Zakljuivi da je pria o mjenjau doista komplicirana i, vjerojatno, nekima donekle nerazumljiva, odluili smo malo smanjiti tempo. Za danas... Stoga, umjesto slobodnog sata koji vam ne moemo dati, evo jedne kratke prie posveene onima koji esto stoje usred gradske guve. Danas priamo o automatskom mjenjau - jednoj od blagodati moderne tehnike. sl. 1 - Djelomini presjek i najznaajniji dijelovi automatskog mjenjaa

Neke se stvari, katkada, ponu razvijati iz krivog smjera. Kada je krenula masovnija upotreba automatskog mjenjaa, moglo ga se dobiti tek u luksuznim automobilima. To je, u stvari paradoks. Naime, automatski je mjenja najkorisniji upravo u gradskoj guvi kada za prijeenih 50-ak metara treba stati i krenuti desetak puta. U gradskoj guvi, pak, najee sreemo male automobile. Svi oni koji svakodnevno "uivaju" u vonji sreditem nekog od veih gradova, dobro e znati o emu govorimo. uljevi na desnoj ruci i dosada neprekidnog "altanja" u devedesetima su postali i naa svakodnevnica. sl. 2 - Tri meusobna poloaja zupanika u planetariju: sheme a) i b) predstavljaju 2 stupnja prijenosa naprijed, dok je planetarij na shemi c) u poloaju za hod unatrag

Naelo rada automatskog mjenjaa je, u stvari, jednostavno izuzmemo li iz cijele prie injenicu da se unutar njega kree cijela hrpetina svakojakih dijelova. Sve zanimljivo vezano uz automatski mjenja odvija se unutar tzv. planetarija. Planetarij je u stvari sklop zupanika (vidi sl. 1) koji su meusobno povezani. Sredinji zupanik okruen je s nekoliko manjih, a oko ovih krui plat ija unutarnja strana takoer tvori jedan zupanik. Blokiranjem pojedinih zupanika unutar planetarija mijenjaju se i njihovi meusobni odnosi. Kako su zupanici od kojih se sastoji planetarij razliitih veliina (i brojeva zubaca), ovim se kombinacijama (sl. 2) dobivaju i razliite brzine okretanja pogonske osovine. Razliite brzine okretanja pogonske osovine, znamo, u stvari predstavljaju i razliite stupnjeve prijenosa. sl. 3 - Automatski mjenja tvrtke ZF. Vidljivo je hidrauliko kvailo (lijevo)

Osnovni "dodaci" koji pomau u radu automatskog mjenjaa su pojasne konice i lamelna kvaila (sve pokretano hidrauliki) te hidrauliko kvailo opisano u pretposljednjem nastavku kolice. Lamelna kvaila, koja se poput pojasnih konica nalaze unutar automatskog mjenjaa, imaju ulogu ukljuivanja odnosno prekidanja prijenosa snage izmeu motora i pojedinih dijelova mjenjaa s planetarijima. Zaustavljanje pojedinih dijelova planetarija unutar automatskog mjenjaa mogue je izvesti pojasnim konicama. Ove konice nisu nita drugo do prstenovi koji su na jednom mjesu presjeeni. Takav je prsten postavljen oko dijela koji treba zaustaviti, a njegovim se stiskanjem (koje omoguava presjek) zapravo obuhvaa i stie dio koji treba zaustaviti. Djelovanjem ovakvih pojasnih konica mogue je zaustaviti vrtnju pojedinih dijelova planetarija te tako i mijenjati stupnjeve prijenosa. sl. 4 - Automatski mjenja s kontrolnim sklopom (desno od mjenjaa)

Vonja automobila opremljenog automatskim mjenjaem znatno je jednostavnija od vonje s manualnim mjenjaem. Automobili s automatikom imaju tek dvije papuice - akceleratora i konice, ime je izbaena potreba za radom s kvailom. Voza mora ubaciti ruicu mjenjaa u eljeni poloaj (P = parkiranje, R = hod unatrag, N = prazni hod, D = vonja, S,L ito to i npr. 1, 2 = ograniavanje prijenosnog odnosa) te dodati gas i to je sve. Centrifugalni regulator koji se nalazi unutar automatskog mjenjaa odreuje koji e sklopovi zupanika biti ukljueni kako bi se odredio pravi stupanj prijenosa. Naelno gledajui, poveanjem broja okretaja motora doi e i do promjene stupnja prijenosa (prema viem stupnju) pri predhodno odreenom broju o/min. Ipak, to je tako samo u teoriji jer su dananji automatski mjenjai opremljeni brojnim senzorima optereenja te trenutak promjene stupnja prijenosa prilagoavaju nainu vonje i uvjetima kretanja vozila. Za kraj emo tek objasniti spomenuto ograniavanje prijenosnog odnosa. Kako automatski mjenja, naelno, mijenja stupnjeve prijenosa ovisno o brzini rada motora, mogue ga je ograniiti da radi tek u npr. 1 ili 2 stupnju. To znai da ete svom automatiku "narediti" da ne smije prebacivati vie od 2. brzine, za sluaj kada je vozilo pod velikim optereenjem (vonja velikom uzbrdicom i sl.). Diferencijal

Zavravajui priu o prijenosu snage doli smo i do diferencijala. No iako i ovdje ima nekakvih zupanika, ne bojte se. Nije komplicirano... U danima kada je jedina alternativa jahanju, ili pjeaenju, bila koija nitko nije niti pomiljao na probleme koje e donijeti vozila sa samostalnim pogonom. Koija se kotrljala na etiri kotaa od kojih se svaki vrtio u svom leaju. No, uvoenjem u "igru" motora s unutarnjim sagorijevanjem stvari su se znatno izmijenile. Problem koji se tada pojavio zove se jednostavno "vonja kroz zavoje", a koju nikako nisu mogla savladati prva motorna vozila s parom pogonskih kotaa. Raspodjela snage izmeu istih vrila se jednostavnim prijenosom. Nekakva je osovina vodila od motora, a njezin ze moment na sredini puta izmeu pogonskih kotaa dijelio na dva jednaka dijela. Drugim rijeima, oba su se kotaa okretala zajedno, kao kod igrake gdje su spojeni na zajedniku osovinu. Ipak, prilikom vonje kroz zavoje (slika 1) javlja se problem prijeenog puta. Na gornjem dijelu slike kotai voze ravno i prelaze jednaki put. No, prilikom vonje kroz zavoje kota koji se nalazi s unutarnje strane zavoja (donja slika) prelazi manji put pri emu se javlja i razlika u brzini okretanja izmeu njega i kotaa s vanjske strane zavoja. Vozila sa vrsto povezanim kotaima u ovakvim su se sluajevima propinjala i, nerijetko, prevrtala jer su kotai meusobno pokuavali ubrzati odnosno usporiti jedan drugoga. Rjeenje ovog problema pronaeno je u maginom sklopu zupanika nazvanom - diferencijal. sl. 1 - Unutarnji kota (donja slika) prelazi manji put od vanjskoga i time se sporije okree

Diferencijal Osnovni sastavni dijelovi diferencijala prikazani su na slici 2 (izgled diferencijala vozila sa stranjim pogonom). Stoasti zupanik pogonske osovine (crveno) okree veliki tanjurasti zupanik (plavo) koji se zbog veeg broja zubaca okree sporije od njega (prijenosni odnos diferencijala). Na velikom su zupaniku privrena dva do etiri manja koji slue za izjednaavanje brzine vrtnje (uto), a sami pokreu zupanik pogonske osovine kotaa (poluosovine) - zeleno. Znaajno je sada napomenuti nekoliko stvari. Iz razlike veliina zupanika pogonske osovine i velikog tanjurastog zupanika vidimo jo jednu ulogu diferencijala, a ta je da dodatno smanjuje brzinu vrtnje pogonskih osovina. Takoer, kako je "izlaz" snage iz diferencijala podijeljen na dvije osovine (ne vie na jednu koja vrsto spaja oba kotaa) ovakve osovine nazivamo "poluosovinama". Naelo rada Kako u stvari radi diferencijal, prikazano na slici 3, prilino je jednostavno i temelji se na potrebi da moment pogonske osovine (koja dolazi iz mjenjaa - crveno na sl. 2) bude raspodijeljen izmeu oba pogonska kotaa tako da se oni mogu okretati razliitim brzinama. Detaljno, pria izgleda ovako (slika 3): lijevo i desno na slikama nalaze se poluosovine sa pripadajuim zupanicima (stoci na primjeru). sl. 2 - Osnovni sastavni dijelovi diferencijala

1) - kada se oba kotaa okreu jednakom brzinom (vonja ravno) zupanici za izjednaavanje ne okreu se u svojim leitima ve krue zajedno sa zupanicima poluosovina. 2) - u drugom sluaju imamo primjer kada je lijeva poluosovina usporena (lijevi je kota na unutarnjoj strani zavoja). U ovom se sluaju zupanici za izjednaavanje poinju okretati u svojim leitima i time kotrljati preko zupanika poluosovine koja je usporena (zaustavljena). 3) - kompletan sklop diferencijala (obratite pozornost na smjer okretanja zupanika u sva tri primjera). Pogonski zupanik okree veliki tanjurasti zupanik koji je vrsto vezan sa leitima zupanika za izjednaavanje. Odavde, pria ponovno kree iz poetka. sl. 3 - Shematski prikaz rada diferencijala: 1) vonja ravno, 2) kroz zavoj, 3) kompletan diferencijal

Diferencijal s blokadom - LSD Kao i uvijek, teorija i praksa podosta se razlikuju. Kada biste automobilu s obinim diferencijalom podigli u zrak jedan pogonski kota, upalili motor i ubacili mjenja u brzinu, isti bi se poeo okretati dok bi drugi ostao mrtav hladan, prikovan uz zemlju. Ovo je mogue upravo stoga to diferencijal dozvoljava razliite brzine okretanja pogonskih kotaa. No, u praksi takav rad prijenosa snage moe biti i problematian. Pri broj vonji kroz zavoje nerijetko se dogaa da se, zbog naginjanja karoserije, kota s unutarnje strane zavoja odigne od zemlje. U tom e se sluaju ovaj kota nastaviti vrtiti u prazno, no diferencijal e i "prekinuti" okretanje kotaa s vanjske strane. U krajnjim situacijama, ovakav gubitak pogona moe rezultirati tek jednim - zanoenjem i vonjom po travi (ako, hvala bogu, kraj ceste nije provalija). Da bi se ovakve pojave koliko-toliko ograniile, na automobile boljih karakteristika ugrauje se diferencijal s blokadom, popularno zvan i LSD (od eng. - Limited Slip Differential). Sastavni dijelovi diferencijala s blokadom prikazani su na slici 4. LSD je, u osnovi, jednake konstrukcije kao i obian diferencijal s iznimkom jednog para "kvaila" (kliznih stoaca) - (1). Kod vonje ravno, proraunato trenje stoaca omoguava da LSD radi poput obinog diferencijala. Takoer, nita se ne mijenja niti prilikom sporije vonje kroz zavoje. No, poveanjem momenta koji dolazi s pogonske osovine, a time i brzine okretanja tanjurastog zupanika (7) u diferencijalu centrifugalni sustav pomae oprugama (3) da vre pritisnu stoce koji tako blokiraju zupanike poluosovina (4). sl. 4 - Konstrukcija diferencijala s blokadom

Tako se ponovno povezuje okretanje zupanika za izjednaavanje (6) s okretanjem poluosovina (2 i 5) ime se smanjuje gubitak pogona na kotaima. Dakako, pretjeramo li s blokiranjem rada diferencijala, vratili bi se na poetak prie i sluaj s proklizavanjem i prevrtanjem. Stoga je sustav blokiranja mehanikih LSD diferencijala proraunat i prilagoen automobilu (u opisima diferencijala s blokadom esto susreemo i vrijednosti izraene u postocima koje nam govore koliko e rad diferencijala biti blokiran pri krajnjim uvjetima vonje).

sl. 5 - Dijelovi LSD-a: iznutra nazubljene okrugle ploice u stvari su "kvaila" koja proizvode trenje blokirajui rad diferencijala. Razliitom debljinom ploica mogue je odrediti postotak blokade

Za kraj napominjemo i kako smo, radi jednostavnosti, na ovom satu kolice opisali tek mehaniki diferencijal s blokadom. Moderni su automobili nerijetko opremljeni i elektroniki kontroliranim LSD-om koji nema stalan postotak blokade ve promjenjivi, a koji hidrauliki sustavi upravljani elektronikom prilagoavaju prema potrebi (uvjetima vonje). Kol'ko gasa tol'ko muzike Dunnellov preraeni Zetec s kojega je skinuta usisna grana efikasnije radi s pojedinanim usisnim "trubicama" na dvostrukim rasplinjaima

to se dogaa kada pritisnete papuicu akceleratora i kako motor izlazi na kraj s poveanom potrebom za zrakom i gorivom saznajemo u ovom poglavlju "kolice" Vjerojatno ste ve do sada uli za pojam "leptira" u motoru i vjerojatno vas je isti zbunio kao i, svojedobno, mene. No, u naem se sluaju ne radi o nekakvom krilatom stvoru koji je nastao od gusjenice ve od prvom dijelu motora koji reagira na promjenu poloaja papuice akceleratora (gasa). Ustvrdili smo ve, u prethodnim nastavcima, da je za rad motoru potrebno i gorivo i zrak. Leptir je u stvari (u pravilu) okrugla ploica koja po promjeru ima postavljenu osovinu. Ova ploica smjetena je unutar usisne cijevi kojoj je svrha dopremiti zrak (ili smjesu) do cilindara, odnosno do usisnih ventila. Pritiskom na gas na se "leptiri" zakree oko svoje osovine. U stvari bez tog pritiska on je postavljen priblino okomito u odnosu na usisnu cijev i samim time proputa veoma malo zraka. No, pritiskanjem papuice akceleratora zakreemo leptir te on, to je papuica jae pritisnuta, proputa sve vie zraka. Potpuno otvoreni leptir paralelan je u odnosu na cijev.

Usisna cijev u stvari je komad metala koji vodi zrak do cilindara (radi razumljivosti govoriti emo zrak, premda se radi o smjesi ili zraku). Radi jednostavnosti izrade veina dananjih serijskih automobila ovaj dovod zraka do cilindara (usisnih ventila) rjeava tako da kroz jednu cijev dolazi ukupna koliina zraka potrebna za "napajanje" svi cilindara te se ona potom grana u onoliko cijevi koliko ima cilindara. Takav usisni sustav nazivamo "Usisnom granom". Prednosti ovakve konstrukcije su u tome to je dovoljno postaviti jedan leptir i to na samom poetku grane (u pravilu na mjestu gdje ulazi sam zrak, prije mijeanja s gorivom). Ipak, usisne su grane nerijetko veoma kompliciranih oblika i imaju dosta "zavoja" na putu protoku zraka. Dakako, jasno je kako ti zavoji podosta usporavaju tok zrane mase, to u krajnjem sluaju moe dovesti do pomanjkanja raspoloivog zraka pri visokim brojevima okretaja. Rjeenje za ovaj problem, koje se preteno primjenjuje kod motora visokih performansi, je u postavljanju vie samostalnih uvodnika zraka od kojih svaki ima svoj leptir. Iako kompliciranija i skuplja, ovakva konstrukcija prua znatno manje otpora struji zraka i time ini motor efikasnijim.

No, osim o zakrivljenosti, brzina protoka zraka u usisu znatno ovisi i o presjeku usisne (usisnih) cijevi. Zamislite da pokuavate ispuhnuti zrno graka kroz neku malo veu slamku. Poslije toga probajte isto, ali uzmite cijev promjera 10 cm. Jasno je kako brzina strujanja zraka (koji tjera zrno) ovisi o presjeku, no kod automobilskih motora (kao i mnogo puta do sada) treba nai kompromisno rjeenje. Naime, konstrukcije dananjih usisnih sustava moraju zadovoljiti potrebu za opskrbljivanjem motora zrakom pri svim brzinama rada pa je potpuno razumljivo da nije mogue postii univerzalni usis za sve uvjete rada. Sve popularnije rjeenje kojim proizvoai automobila pokuavaju doskoiti ovom problemu je i usis promjenjive geometrije (poput usisa na motorima Hyundaia XG opisanog u Premijerama) kod kojeg se, obzirom na broj okretaja motora i jo neke parametre, automatski mijenja duina usisnih kanala.

Kao posljednje treba napomenuti kako gorivo "gleda" na nae igranje s brzinom usisa zraka. Naime, ukoliko je struja zraka prespora moe se javiti efekt pri kojemu gorivo "pada" iz smjese. Struja zraka tada nema dovoljnu brzinu da bi sa sobom nosila sitne estice goriva te one padaju na stijenke usisnih kanala. Ovo za posljedicu ima veliku koliinu nesagorenog goriva to, u krajnjem sluaju, "krade" snagu motoru. Druga krajnost javlja se pri izuzetno visokom broju okretaja motora kada se gorivo nema vremena pomijeati sa zrakom u smjesu prije nego li doe do usisnog ventila. U takvom sluaju potrebno je gorivo "ubaciti" u struju zraka to dalje od zavretka usisa, upravo suprotno od onoga kada imamo spori protok.

Kao to vidimo, kompromis je ponovo bio jedna od kljunih rijei. Idealan motor, koji bi najefikasnije radio pri svim radnim uvjetima, dakako, ne postoji. No, dananji su sustavi (poput usisa promjenjive geometrije) doskoili mnogim problemima koji su optereivali motore u prolosti.

Upravljanje ventilima

Eto nas na temi za sladokusce. Koliko je svaki Autoljubac u ivotu uo pria o bregastoj, ne moe se niti zamisliti. Ovu smo opirnu temu stoga podijelili na dva nastavka, a danas zapoinjemo s osnovama Dakle, ventili koji su odgovorni za pravilno "disanje" motora imaju jednu veliku manu - ne znaju sami po sebi kada motor namjerava udahnuti, a kada izdahnuti. Upravo stoga, netko je nekada davno izmislio maginu bregastu osovinu. Iako bi moda bilo fer da prvo pojasnimo to je to u stvari ventil, kreemo od pretpostavke da njegov oblik poznaju svi u naem "razredu" pa emo ga opisati u jednom od kasnijih, manje napornih nastavaka. Dakle, bacimo se u "ralje" bregastih osovina. sl. 1 - Naelo rada bregaste osovine: kruno se gibanje pretvara u pravocrtno

Kako ventili motora, zbog svoje konstrukcije (odn. oblika) zahtijevaju pravocrtno gibanje da bi otvarali i zatvarali tok plinova, potrebno je neto to e ih pokretati gore-dolje. No, veinu pokretnih dijelova nekog motora sainjavaju razne osovine, ija je karakteristika da se rotiraju, te je potrebno na neki nain spojiti ta dva naina gibanja. Upravo tu u "igru" uskae bregasta osovina iji je osnovni posao da kruno gibanje pretvara u pravocrtno (fiziari i strojari, molim nemojte se sada hvatati za svaku rije...). Princip kojim se to postie ujedno je i osnovni princip rada bregaste osovine, a postie se gibanjem ekscentra (sl. 1). Uf, o emu on to pria...? Samo "tijelo" bregaste u stvari je dugaka metalna osovina koja se rotira pokretana snagom motora. Meutim, na nekoliko se mjesta oko te osovine nalaze nepomini (u odnosu na osovinu) ekscentri, odnosno bregovi. Rotiranje osovine uzrokuje, dakako, i rotiranje tih bregova koji zbog svog ekscentrinog poloaja u odnosu na osovinu izazivaju pravocrtno gibanje tijela na koje su naslonjeni. Tako rotacijom bregaste osovine uspijevamo proizvesti pravocrtno gibanje ventila, neophodno za njihov rad. Druga bitna pojedinost bregaste osovine u stvari je oblik samih ekscentara (bregova) i u tome se zapravo krije tajna rada ovog dijela motora. Kao to smo ve nekoliko puta do sada (tijekom proteklih kolskih satova) naglasili, za uspjean je rad motora jedna od najznaajnijih stvari pravilno odreivanje trenutka. Prije je bilo rijei o preklapanju ventila, potom o pravilnom odreivanju trenutka paljenja smjese, a sada emo naglasiti kako je jedan od znaajnijih trenutaka i pravilan rad ventila. Kada to kaemo, mislimo prvenstveno na brzinu kojom se oni otvaraju. Iz samog je oblika ekscentra vidljivo da njegov presjek ima glavnu ulogu u naelu rada bregaste osovine, odnosno da e o njemu ovisiti brzina otvaranja ventila. Osovine s otrim bregovima, jasno je, bre e otvoriti ventil. sl. 2a - Lonasti podiza ventila kod motora s bregastom osovinom u glavi sl. 2b - Upravljanje radom ventila s bregastom osovinom u bloku motora

No, bregovi osovine nikada nisu u izravnom kontaktu s ventilima. Izmeu njih se nalaze tzv. podizai. Oni zapravo slue kako bi ventil pravilnije pratio gibanje brijega, odnosno kako bi se ono pravilno prenosilo na ipku podizaa, ovisno o konstrukciji razvoda. Uzmimo za poetak primjer (jednostavnijeg) razvoda s bregastom osovinom u glavi motora (sl. 2a). Okretanje bregova osovine ovdje se prenosi na "lonasti podiza" po kojemu brijeg u svojem gibanju klizi. Lonasti podiza pak, prenosi to gibanje na stablo ventila i otvara ga savladavajui silu njegove opruge. Dakako, nije potrebno posebno napominjati kako je ovdje oblik bregova osovine primaran parametar govorimo li o brzini rada ventila. Svaka bregasta osovina svoj ivot zapoinje savreno okrugla, prije nego li se oblikuju bregovi

No, posao bregaste osovine niti izdaleka nije zavren kada se ventil otvori. Dakako, potrebno ga je i zatvoriti, a za to se brine opruga koja preko podizaa pritie stablo ventila na brijeg osovine. Ovdje je znaajno uzeti u obzir da taj povratak ne smije biti prebrz i da mora biti u potpunosti kontroliran elimo li izbjei da ventil pri zatvaranju udari u svoj dosjed, nakon ega bi se poeo odbijati itd. Druga (zastarjela) izvedba razvoda ona je s bregastom osovinom smjetenom "sa strane", odnosno u bloku motora (sl. 2b). Ovakva se verzija koristila u nekadanjim motorima, sve do masovnijeg uvoenja u proizvodnju vieventilskih motora (3, 4 ili ak 5 ventila po cilindru). Princip rada i ovdje je isti, s tom razlikom to bregasta osovina sada pokree podiza, ali on zatim podie "ipku podizaa". Pravocrtno gibanje ipke potom se prenosi na tzv. "klackalicu" koja na kraju pokree ventil. U prvom bismo nastavku kolice, ekajte jo nije zvonilo!!!, trebali spomenuti jo i sustave pokretanja bregastih osovina. Dakle, najzastupljeniji je sustav pokretan zupastim remenom, potom slijedi onaj s lancem, a poznajemo i razvode sa zupanicima. No, o ovome detaljnije na slijedeem satu kolice. Osnove ovjesa

Jupiii, danas zapoinjemo priu o ovjesu. Objasnit emo sve one udne pojmove poput "poprenog ramena", "McPhersonove oprune noge", "stabilizatora" i sl... Ovjes e, nakon prie o motoru, svakako biti najopirnije poglavlje kolice. Pred nama je da vas nauimo poneto o geometriji, oprugama, udobnosti, ulozi hidraulikog ulja u svemu tome i kojeta drugo. No, zapoinjui priu o ovjesu (dananji kolski sat bit e tek lagani uvod u cijelu problematiku) moramo prvo razjasniti emu on uope slui. Problem cijele prie o ovjesu lei u tome to niti jedan njegov dio ne moe djelovati samostalno, ne utjeui na neki drugi. Upravo zbog te, interaktivne, naravi djelovanja komponenti ovjesa katkad emo opisati neto to ete u potpunosti shvatiti tek kada proitate neki od slijedeih nastavaka. No, tu pomoi nema.

emu uope ovjes? Za poetak, eljeli bismo da jedno bude jasno: Kada bi ceste bile apsolutno ravne ovjes ne bi bio potreban. To je tono, no nemojmo se previe zamarati teorijom. Potpuno ravne ceste nigdje na svijetu ne postoje, pa mi u svoje automobile "guramo" kojekakve stvarice kako bi se sa to manje muka vozili preko neravnina, rupa, kroz zavoje i sl. Neke od tih stvarica, a moda i najznaajnije, svakako su opruge i amortizeri. Stoga emo na ovom, uvodnom, satu rei poneto o njihovoj ulozi.

sl. 1 - Bez ovjesa - udarac svake neravnine prenosi se na karoseriju i putnike

Uloga opruga i amortizera u ovjesu automobila je slijedea: Opruge dre karoseriju na predvienoj udaljenosti od podloge Amortizeri ublaavaju okomito gibanje (poskakivanje) karoserije Na slikama 1-3 vidimo razliite reakcije karoserije automobila u vonji, a s obzirom na (teorijsku) konstrukciju ovjesa koja u prvom sluaju nema opruge ni amortizere, u drugom nema amortizere, ali ima opruge, dok u treem ima i opruge i amortizere. Kod automobila koji ne bi imao opruga niti amortizera (1) svi bi se udarci s neravnina na podlozi (cesti) prenosili izravno na karoseriju, a tako i putnike. Kada bi automobil imao samo opruge (2) ove bi vibracije bile donekle ublaene, no karoserija bi se neprestano ljuljala nakon prelaska preko neravnine.

sl. 2 - Samo opruge - udarci su ublaeni, no karoserija se neprekidno ljulja

Postavimo li na automobil iz drugog primjera jo i amortizere postii emo da kotai prate neravnine (opruge ih stalno vraaju u kontakt s podlogom i izravnavaju poloaj karoserije), no vibracije su priguene zahvaljujui amortizerima. Kao to vidimo sa slike 3, krivulja po kojoj se kree karoserije blaa je od one koju prate kotai. Krivulja koja se nalazi u visini vozaeve glave gotovo je potpuno ravna. U prostoru za putnike tako dobivamo minimalne vibracije, jer su ih veinu apsorbirale komponente ovjesa.

sl. 3 - Dobar ovjes - neravnine na podlozi prate kotai, prostor za putnike ostaje miran

Pria nas, potom, vodi i do bonog naginjanja karoserije. Dakako, svi znamo da se automobili naginju u zavojima. I tu "u igru" uskae ovjes koji mora kontrolirati automobil da se ne bi previe naginjao. Ipak, kao i toliko puta do sada, karakteristike ovjesa stvar su kompromisa. Naelno moemo uzeti u obzir da tvri ovjes daje vie stabilnosti, pogotovo prilikom vonje kroz zavoje te doprinosi manjem naginjanju karoserije. To je tono, no, meki ovjes omoguava udobniju vonju. Isto tako, tvrdi ovjes prenosi vie vibracija na karoseriju to dodatno optereuje njezine dijelove, dok jaki udarci mogu destabilizirati automobil i izbaciti ga sa eljene putanje. Kao to vidimo, rjeenje je opet negdje na pola puta.

sl. 4 - Benzov auto iz 1886. ima amortizere i spiralne opruge...

O emu emo sve priati Pa, od slijedeeg emo se nastavka kolice zadubiti u detalje od kojih se sastoji ovjes automobila. Priu emo zapoeti opisom (teleskopskih) amortizera jer su oni ugraeni u gotovo svim automobilima. Potom e biti rijei o vrstama opruga koje se danas koriste, a onda i o razliitim izvedbama ovjesa. Govorit emo o njegovoj geometriji to obuhvaa oblik i poloaj nosaa kotaa (ramena) te njihovu spregu s amortizerima, oprugama i ostalim dijelovima ovjesa. Dakako, neemo propustiti niti posebne izvedbe ovjesa, kao to su hidropneumatski ovjes, ovjesi povezani po jednoj strani vozila, pa i mistini aktivni ovjes. U dijelu prie koji govori o konfiguraciji ovjesa bit e rijei o pojmovima kao to su multilink, polukruta osovina, Panhardova poluga ili De Dionova osovina.

sl. 5 - ... jednako kao i dananji BMW Coup. Ideja je ostala ista, realizacija je zakomplicirana

Meusobno djelovanje odreenih komponenti ovjesa ini ovu cijelu priu dodatno zanimljivom jer je, paljivo prouavajui njihov utjecaj na ponaanje automobila, mogue precizno otkriti npr. to bi na nekom konkretnom vozilu trebalo preurediti kako bi mu poboljali karakteristike. Ono to je, moda i najvea, mudrost cijele "znanosti" o ovjesu saznajemo kada smo u prilici sagledati cijelu priu - shvatit emo da dobro podeen ili preraen ovjes moe uiniti automobil znatno brim, bez da smo mu uope poveali snagu motora. Uz to, nauit emo prepoznavati neka svojstva ovjesa tijekom vonje, to e nam omoguiti da bolje razumijemo ponaanje vlastitog automobila kako bi preciznije odredili gdje se nalaze granice njegovih mogunosti te tako, vonju uinili sigurnijom i kvalitetnijom.

Amortizeri

Kako smo proli puta i obeali, danas priu o ovjesu nastavljamo opisom amortizera. Sluajte paljivo! Unato mnogobrojnim dijelovima koji se u njih ugrauju, amortizeri su u stvari veoma jednostavne naprave. Jednostavno je, barem, naelo na kojemu oni rade. No, za poetak da razjasnimo jednu sitnicu: amortizeri o kojima emo danas priati upravo su oni "teleskopski amortizeri" koje nalazite u tehnikim podacima vozila to ih opisujemo. Takoer, katkada se koristi i termin "hidrauliki amortizeri". Oba spomenuta naziva opisuju, barem dio, naela rada dananjih amortizera. Oni su teleskopski, jer se mijenja razmak njihovih krajnjih toaka (produavaju se i skrauju) tako da jedan dio amortizera ulazi u drugi. No, ujedno su i hidrauliki, jer se u njima nalazi hidrauliko ulje ije strujanje daje amortizeru potrebna svojstva. sl. 1 - Presjek i naelo rada teleskopskog hidraulikog amortizera

Kako radi i emu sve to? Uloga amortizera u ovjesu automobila jest priguivanje vibracija. Sjetite li se proteklog nastavka kolice, bit e vam poznato da se (teorijski) automobil bez amortizera stalno ljuljao. U tom je primjeru karoserija bila postavljena iskljuivo na oprugama te su ju i najmanje neravnine na cesti snano i stalno pomicale, gotovo potpuno nekontrolirano. Da bi se u ovakvo ponaanje karoserije "uvelo malo reda", postavljaju se (teleskopski) amortizeri. Njihova uloga je u tome da priguuju titraje ovjesa do kojih dolazi prilikom vonje preko neravnina. Ipak, poznati kompromis opet se javlja. Naime, kako emo vidjeti iz opisa rada amortizera, ovo se priguivanje titraja karoserije temelji na namjernom usporavanju kretanja ovjesa. To, pak, za posljedicu ima prenoenje udaraca s podloge (ceste) na karoseriju. to jae (tvre) amortizere postavimo na neki automobil, karoserija e se bre umirivati nakon to ju zaljulja neravnina na cesti. No, s druge e pak strane tvri amortizeri jae prenositi udarce na karoseriju to vonju moe uiniti i neudobnijom od one pri kojoj se automobil stalno ljulja.

Naelo rada teleskopskih amortizera temelji se na strujanju hidraulikog ulja kroz ventil proraunatih dimenzija. Na slici 1 vidljivi su presjek i shema teleskopskog amortizera. Pria je jednostavna. Iz shematske slike je vidljivo da hidrauliko ulje (crveno) prilikom gibanja jedne strane amortizera prema drugoj (stiskanja amortizera) poinje tei kroz mali ventil na klipu za brtvljenje. Upravo o propusnosti ovog ventila ovisi i brzina kojom e se amortizer moi stisnuti. Drugi ventil, prikazan na shemi, takoer slui proputanju ulja, no ovaj puta prilikom rastezanja amortizera. S obzirom na ovakvu "podjelu uloga" oba su ova ventila jednosmjerna, tj. proputaju ulje samo prilikom stiskanja ili rastezanja amortizera.

Ipak, ostali smo vam duni objasniti zbog ega uope dolazi do stiskanja i rastezanja amortizera. Naime, zavreci naeg hidraulikog amortizera (okrugli dijelovi s provrtom, gore i dolje) privreni su svaki na svojem mjestu - jedan na karoseriji, a drugi na nosaima ili glavini kotaa. Iako e vam poloaj amortizera postati jasniji u kasnijim nastavcima, napominjemo ga ovdje da biste shvatili od kuda se javlja to stezanje i rastezanje.

sl. 2 - Dvostruki (lijevo) i jednostruki amortizer

Podvarijante i ostalo Kao i svugdje, i u prii o amortizerima imamo nekih varijacija na temu. Meu najznaajnije svakako spadaju razlika izmeu jednocjevnih (jednostrukih) i dvocjevnih (dvostrukih) amortizera te plinski amortizeri. Na slici 2 vidite prvu navedenu varijaciju, odnosno, teleskopski amortizer s dvostrukom cijevi (lijevo) te teleskopski amortizer s jednostrukom cijevi (desno). Iako je naelo rada u oba sluaja jednako, dakle hidrauliko ulje struji kroz ventile, razlike su u unutranjoj konstrukciji ovih amortizera. Dvocjevni (dvostruki) amortizer prikazan lijevo na slici 2 koristi vanjsku cijev (smjetenu oko cijevi s uljem i klipom za brtvljenje) kao spremnik za suvino ulje. Naime, kada se amortizer stie, odnosno kada kota naleti na povienje te se priblii karoseriji, kod dvocjevnih se amortizera ulje potiskuje (uz pomo klipa) iz unutranje u vanjsku cijev (tanki plavi sloj u stvari predstavlja istisnuto ulje koje se sada nalazi u prostoru izmeu vanjske i unutranje cijevi). Tzv. "podni ventil" koji se nalazi na ulazu u vanjsku cijev zaduen je kod dvocjevnog amortizera za kontrolu brzine protoka ulja, tj. "tvrdoe amortizera". Jednocjevni je amortizer sliniji naem primjeru sa sheme na slici 1. Kod njega se koristi tek jedna cijev, a ulje cirkulira kroz ventil smjeten na samom klipu te stalno ostaje u jednoj te istoj cijevi. Sada je potrebno naglasiti da su kod svih izvedbi amortizera ventili u pravilu jednosmjerni. Drugim rijeima, jedan ventil kontrolira strujanje ulja prilikom stiskanja, a drugi prilikom rastezanja amortizera. Kod veine automobila ova dva ventila nisu jednako podeena (na istu propusnost), to je i logino uzmemo li u obzir da su sile koje kota tjeraju prema gore prilikom naleta na neko povienje daleko vee od onih koje potom rasteu amortizer, tek pod teinom samog kotaa.

sl. 3 - Amortizer s podeavanjem tvrdoe

No, da bi stvari bile jo kompliciranije proizvoai komponenti ovjesa izmislili su amortizere ija se "tvrdoa" moe regulirati. Radi se, pojadnostavnjeno govorei, o kotaiu na vrhu amortizera (vidi sliku 3) ijim se zakretanjem podeava rad ventila za proputanje hidraulikog ulja unutar amortizera. Veinom, amortizeri imaju tek jednostruko ili "jednosmjerno" podeavanje. To znai da ih je mogue podeavati tek u jednom smjeru gibanja, utjeui na tek jedan jednosmjerni ventil. Kod takvih se amortizera u pravilu radi u ventilu koji kontrolira povrat kotaa, tj. rastezanje amortizera. Ipak, matoviti su konstruktori u meuvremenu osmislili i amortizere s potpunim podeavanjem kod kojih je mogue mijenjati svojstva u oba smjera, tj. za oba ventila. Dakako, onima "najrazmaenijim" prodaju se takvi amortizeri s regulacijom pomou prekidaa na ploi s instrumentima. Sada, uostalom, i znate kako radi ovjes (obine, ne hidropneumatske konstrukcije) na automobilima kojima se moe podeavati tvrdoa (obino su to poloaji "Comfort" i "Sport").

sl. 4 - Plinski amortizeri s podesivom platformom

Plin Eh da. Vjerujemo da malo tko od vas nije uo za pojam tzv. "plinskih amortizera". No, iako jezino gledajui ovaj izraz ba i ne odgovara, s obzirom na konstrukciju takvih amortizera, u njima doista ima plina. O emu se zapravo radi. Hidrauliko ulje koje se nalazi unutar teleskopskog amortizera sklono je zagrijavanju izazvanom stalnim strujanjem kroz ventile na brtvilnom klipu. Takvo se zagrijano ulje, dakako, s vremenom poinje rastezati, tj. poinje mu se poveavati obujam. Poveanjem obujma ulja unutar amortizera poveava se i pritisak itd., itd... Da bi se nekako kompenzirala ta razlika obujma do koje dolazi unutar amortizera kada je on hladan/topao, izmiljeni su plinski amortizeri. Kod njih je, unutar cijevi, ubaen plin pod odreenim pritiskom kojeg od ulja dijeli posebna brtva za razdvajanje. Kod ovakvih se amortizera poveanje obujma ulja kompenzira stiskanjem prostora u kojem se nalazi plin. Obratno, kada se amortizer ohladi i kada se ulje stisne (kada mu se smanji obujam) plin koji je pod pritiskom poinje se iriti nadoknaujui tako prostor nastao hlaenjem hidraulikog ulja. Plinsko punjenje ove vrste omoguava amortizerima bolje podnoenje visokih optereenja (i temperatura) te se takvi amortizeri u pravilu ugrauju na sportske i natjecateljske automobile.

Najavljujui opsenu temu ovjesa u prvom smo nastavku ove prie rekli kako su mnoge teme koje emo ovdje spominjati meusobno povezane na takav nain da jedne bez drugih ne mogu biti u potpunosti razumljive. Isto ovo vrijedi i za priu o amortizerima. Na slici 4 prikazana su tri plinska amortizera s podezivom visinom platforme - nosaa opruge. Ipak, ulogu i svrhu podeavanja ovog nosaa moi emo vam objasniti tek kada u slijedeem nastavku "progovorimo" o oprugama. No, upravo zbog takve "interaktivne" prirode teme ovjesa niti dananju priu neemo moi u potpunosti dovriti. Ono to nam ostaje za objasniti jest sam smisao podeavanja amortizera, odnosno njihove, eventualne, zamjene. Naime, iz opisa rada hidraulikog amortizera jasno je da on prua otpor sabijanju, ali s vremenom i biva potpuno stisnut. Imamo li tako amortizer s npr. ventilom od 50 kg nita se s njime nee dogoditi dok ne ga ne opteretimo s 51 kg. Tada e se amortizer polako poeti stiskati dok ne doe do kraja. Teorijski bi se vozilo opremljeno iskljuivo amortizerima (bez opruga koje nose teinu karoserije) u zavoju poelo postepeno naginjati (brzina naginjanja ovisila bi o propusnosti ventila u amortizerima), sve dok amortizeri i karoserija ne bi "legli" na svoje graninike.

Sada nam postaje jasno emu slue amortizeri - usporavanju gibanja ovjesa, odnosno djelominoj neutralizaciji njegovog titranja. Ipak, bez opruga koje stvari vraaju na svoje mjesto, nita ne bi bilo mogue. No, to je ve tema slijedeeg sata kolice.

Varijacije na temu

Osim klasine sheme opruga-amortizer neki su, lukavci, u svoje automobile postavili razne hidraulike, aktivne i poluaktivne ovjese Zanimljivo je kako neke ideje nau malo praktine primjene, pa ipak postanu poznate irom svijeta. Jedna od njih svakako je i, moemo ga tako slobodno nazvati, "legendarni" hidropneumatski ovjes koji je usavrila i prva na svojim automobilima masovnije poela koristiti tvrtka Citron. Osim poslovine udobnosti po kojoj su francuski automobili ve odavno poznati (da, da, to je odlika Citrona, a ne Renaulta, Peugeota, Matre ili Simce), hidropneumatski je ovjes otvorio i mnoga vrata tehnikog napretka. Ipak, kao i toliko puta do sada, i na ovom smo primjeru (tijekom desetljea) vidjeli kako industrija zbog nekih svojih, unaprijed zacrtanih, ciljeva preesto nema razumijevanja za pojedina veoma napredna rjeenja. sl. 1 - Hidropneumatski element

Hidropneumatski ovjes Eh, dragi moji "aboljupci", doao je va trenutak. Naime, da malo ovo pojasnimo, hidroaktivni se ovjes najvie proslavio upravo na citronovom modelu DS, poznatom i kao "aba". Na slici 1 je prikazan jedan hidropneumatski opruni element ovjesa. Pod ovim se kompliciranim terminom zapravo nalazi naziv sklopa koji kod automobila s hidropneumatskim ovjesom zamjenjuje oprugu (bilo spiralnu, lisnatu itd.) i amortizer. No, prije nego li zaponemo s opisom rada ovog sustava, vrijeme je da pobrojimo sastavne dijelove hidropneumatskog oprunog elementa: A - kugla B - plin C - membrana D - ulje E - priguiva F - prikljuak G - klip H - ipka

Ideja cijelog hidropneumatskog sustava jest u tome da se tlakom plina nadomjesti djelovanje opruge koja nosi karoseriju. Uz to, ovaj sustav i izjednaava poloaj karoserije. Plin koji se nalazi unutar zatvorene metalne kugle vri pritisak na gumenu membranu, a posredno i na hidrauliko ulje. Ono, pak, kroz priguiva (namijenjen da kontrolira protok ulja - neto poput ventila ugraenih u hidraulikim amortizerima) pritie na klip, pa na ipku te konano i na dijelove ovjesa koji nose kota. Tako se (vidi sliku 2) pritiskom plina u kugli odrava eljena visina karoserije od tla, tj., pritisak plina (obino duik - N) "nosi" karoseriju poput opruga.

sl. 2 - Hidropneumatski ovjes

Sustav regulacije visine karoserije kod hidropneumatskog je ovjesa izveden na slijedei nain. Ukoliko se vozilo optereti, dolazi do sputanja karoserije pri emu se, automatski, otvara ventil kroz koji pritjee ulje pod tlakom u hidrauliki cilindar (pritjee kroz prikljuak "F", slika 1). Odnosi pritiska ulja i podeenosti ventila koji pod optereenjem karoserije proputa ulje upravo su takvi da se ona, nakon putanja ulja u hidrauliki cilindar, podigne za onoliko za koliko se bila spustila. Prilikom rastereenja vozila dogaa se upravo obratno. Dakle, sada se ulje vraa iz cilindra natrag u sustav te pada pritisak na ipku hidropneumatskog oprunog elementa. Tako se i sputa sama karoserija. Dakako, u osnovi se sve ovo odvija automatski posredstvom mehanikih sustava koji reagiraju na optereenje (Citron DS). Dakako, u posljednje vrijeme dosta je praine podigla citronova Xantia Activa koja koristi sustav u osnovi identian ovome, no ipak donekle poptomognut automatikom. Automobili opremljeni hidropneumatskim ovjesom nerijetko imaju i ruicu, smjetenu u kabini, pomou koje voza sam moe odrediti visinu vozila te ga tako prilagoditi odreenim uvjetima vonje (pomicanjem ruice dovodi se, ili odvodi, ulje u ili iz cilindra - ovo je ulje pod pritiskom koji proizvodi posebna pumpa koju pokree motor).

sl. 3 - ABC sustav

Dakako da uvijek ima nekih "varijacija na temu" neke teme, pa ak i neke varijacije. Jedini proizvoa koji se danas, uz Citron, ozbiljnije bavi hidraulikim ovjesima svakako je Mercedes-Benz. Tako se na njihove modele nove S klase, te na kupe CL ugrauje tzv. ABC (Automatic Body Control) sustav hidraulikog ovjesa koji bismo slobodno mogli nazvati "poluaktivnim ovjesom" (slika 3). Radi se o posebno izvedenoj oprunoj nozi koja ima oprugu i, umjesto klasinog hidraulikog amortizera, hidrauliki cilindar na svome vrhu. Taj je cilindar, nadalje, posebnim cijevima spojen s pumpom koja mu daje potreban pritisak ulja. U sluaju ABC sustava, opruga je i dalje tu kao klasino rjeenje koje nosi teinu karoserije. No, obini je amortizer zamijenjen "aktivnim" koji se prema potrebi puni ili prazni. Cijelo je ovo "udo" spojeno na raunalo koje iz podataka to ih dobiva posredstvom niza senzora odreuje poloaj karoserije i vri korektivne radnje - kakve, pretpostavljamo da ve znate. Pone li se karoserija naginjati na, recimo, lijevu stranu kontrolni e sklop i pumpa ABC sustava dodati ulja hidraulikim cilindrima na toj strani vozila nastojei tako sve izravnati. Dakako, sve se ovo odvija u djeliima sekunde, a kako kau autori prvih testova novog CL-a, ABC doista dobro obavlja svoju posao.

sl. 4 - Lotus 99T - Honda, zlatno doba aktivnog ovjesa

Aktivni ovjes Konano je dolo vrijeme da, jednom za uvijek, skinemo veo s mistinog pojma "aktivnog ovjesa". Cijela pria zapoela je tijekom prve polovine osamdesetih godina na stazama Formule 1. Tadanji su bolidi, opremljeni sustavima za ostvarivanje "ground effecta" (stvaranje podtlaka ispod poda bolida kako bi se poboljalo prijanjanje na podlogu - kasnije zabranjeno pravilnikom FIA-e) pri visokim brzinama ostvarivali ogroman aerodinamiki potisak (pri najviim brzinama i znatno vei od ukupne teine bolida) to im je omoguavalo veoma brze prolaske kroz zavoje itd., itd. Pa ipak, javio se problem opruga koje su zbog potrebe da nose karoseriju pri ovolikim optereenjima, morale biti izuzetno tvrde. To se, s druge strane, negativno odraavalo na vozna svojstva bolida koji su s ekstremno tvrdim oprugama postali teki za upravljanje. Rjeenje ovog problema prvi je u potpunosti pronaao Lotus, primijenivi 1987. godine na svojem bolidu 99T prvi aktivni ovjes. Ideja aktivnog ovjesa u stvari je veoma jednostavna, a iz "igre" u potpunosti izbacuje klasine, pasivne, hidraulike amortizere te opruge bilo kakve vrste. Umjesto svega toga, bolidi opremljeni aktivnim ovjesom imali su niz senzora kojima se mjerio poloaj karoserije te trenutna optereenja. Prema svim tim parametrima, raunalo je u djeliu sekunde proraunavalo koliko treba "djelovati" prema kojem kotau. Impuls iz raunala pokrenuo bi vosokotlanu pumpu koja je, potom, dodala ulje onom hidraulikom cilindru (na mjestu amortizera) kojem je bilo potrebno. Dakako, vrijedio je i obrnuti proces. Tako je, konano, napravljen potpuno aktivni sustav ovjesa koji sam kontrolira poloaj karoserije (uloga opruga), djeluje na njezino izravnavanje prilikom vonje kroz zavoje ili preko neravnina te zamjenjuje i stabilizatore (naginjanje). Pri tome, ovaj je ovjes kontrolirao sva frenkvencijska podruja (3-4 i 10-12 Hz) na kojima kotai i dijelovi ovjesa (neogibljene mase) najee tiraju. Ipak, aktivni se ovjes nije dugo zadrao u Formuli 1. Izbaen je prvenstveno zbog svoje visoke cijene, ali i tehnikih nedostataka poput visoke potrebe za energijom (troio je oko 4 KS motora). Razni su proizvodi, od tih vremena na ovamo, nazivani aktivnim ovjesom. No, injenica jest da je ovaj mistini sustav (ak nema niti potenih slika) reproduciran najee djelomino, kao poluaktivni ovjes (ABC na primjer).

Stranji ovjes

Stranji je ovjes veoma slian prednjem. Ipak, u repu automobila ima neto vie polugica i kojekakvih drugih dijelova koji bi ga trebali odrati na cesti Eh, da. alosno je saznanje da se bliimo kraju naeg druenja. Naime, ovo je jedan od posljednjih sati kolice, a nastavniko je vijee odluilo da zavrnog testa nee biti. Stoga, tko proita sve, poloio je! Na dananjem satu prouit emo posljednje (VI) poglavlje dugotrajne prie o ovjesu - stranji ovjes. Kao to svi znamo, osnovna je uloga ovjesa ta da dri kota povezan s karoserijom pazei pri tome kako se i u kojoj mjeri njegovo gibanje prenosi na istu. Kao i prednji tako i stranji ovjes ima nekakva ramena te opruge i amortizere. Da, naravno, stariji stranji ovjesi nisu imali spiralne ve lisnate opruge (sjetite se "nacionalke") no to je danas ve daleka prolost. Ono to moramo prouiti na ovom satu svakako su stranje polukrute osovine te stranje osovine s pojedinanim ovjesom kao i prostorne (multilink) osovine. sl. 1 - Polukruta stranja osovina (Citron Saxo)

Polukruta osovina Neko davno, huh kako to gordo zvui, automobili su bili opremljeni iskljuivo krutim stranjim osovinama. To je znailo da su stranji kotai bili meusobno vrsto povezani nekakvom cijevi unutar koje se nalazila pogonska osovina (neko su automobili imali, u pravilu, stranji pogon). Kod takve je osovine podizanje jednog kotaa neizostavno uzrokovalo sputanje onoga s druge strane osovine, a rezultat takve vonje je bio vie ili manje neudoban. Stoga su, pametni konstruktori, izmislili stranje osovine s pojedinano ovjeenim kotaima, te jeftiniju izvedbu tog rjeenja - polukrutu osovinu (slika 1). Tajna polukrute osovine, kojom je opremljena veina dananjih automobila niske klase, lei u konstrukciji koja ima po jednu oprugu i amortizer uz svaki kota, no ujedno i nekakav oblik vrste veze meu tim istim kotaima. Kod takve se osovine svaki kota za sebe moe slobodno pomicati tek ogranieno, do trenutka kada njegov pomak poinje djelovati na kota s druge strane osovine. Osnovna prednost ovakve konstrukcije je u njezinoj jednostavnosti te laganoj ugradnji zbog ega se, gotovo u pravilu, koristi na jeftinijim automobilima. Unutar ili pokraj spojnog elementa (koji povezuje kotae) polukrute osovine katkada je postavljen i stabilizator.

sl. 2 - Stranja osovina s pojedinano ovjeenim kotaima (MB SL 1975.)

Neovisan ovjes Famozna formulacija koju toliko esto viamo u naim tehnikim podacima, "Neovisan (pojedinaan) ovjes na sva etiri kotaa" svoje je pravo "proljee" doivjela tek tijekom sedamdesetih godina. Naime, tek su tada automobili iz masovne proizvodnje poeli u pravilu bivati opremljeni pojedinanim ovjesom na stranjoj osovini. Osnova pojedinanog ovjesa stranje osovine (poetna slika i slika 2) lei u injenici da svaki kota ima svoje rame (ramena) te svoju oprugu i amortizer. Kod takvog ovjesa, razumljivo, ne dolazi do interakcije izmeu kotaa na suprotnim stranama osovine te automobil s pojedinanim stranjim ovjesom najbolje "guta neravnine". Dakako, postoje razliite izvedbe pojedinanog stranjeg ovjesa, a to ovisi prvenstveno o obliku i smjetaju ramena (nosaa kotaa). Tako su na naoj poetnoj slici prikazana jednostavna uzduna ramena, dok slika 2 pokazuje jednaku konstrukciju, no s dodatnim pomonim okvirom (o ovome okviru emo kasnije neto vie rei). Takoer, mogue je i rjeenje poput onoga sa slike 4 gdje su kombinirana poprena (srebrno rame u kojem lei spiralna opruga) i uzduna (crno) ramena s pomonim okvirom. Dodamo li tome jo i stabilizator, stvari postaju poprilino komlicirane.

sl. 3 - Stranja multilink osovina s pomonim okvirom (Porsche Carrera)

Kada govorimo o pojedinano ovjeenim stranjim kotaima svakako moramo spomenuti i razvikanu "Multilink" osovinu. O emu se zapravo radi? U osamdesetim godinama, Mercedes je za potrebe svojeg modela "190" razvio stranju osovinu s vie jednostrukih ramena za svaki kota. Radilo se o obinim ramenima (poput jednostavne preke) od kojih je svako bilo postavljeno u razliitom poloaju. Naime, poznato je da na automobil u vonji sile djeluju iz nekoliko osnovnih smjerova: 1) Valjanje oko uzdune osi 2) Naginjanje oko poprene osi 3) Zakretanje oko vertikalne osi 4) Torzijsko zakretanje karoserije Svako od ramena stranje "prostorne" ili "Multilink" osovine ovog automobila bilo je smjeteno tono u smjeru u kojem najbolje kompenzira uinak jedne od navedenih sila. Dakako, ovakva se konstrukcija stranje osovine ubrzo pokazala veoma uspjenom te su je mnogi poeli kopirati. Pravi naziv, "prostorna osovina" potie upravo iz njezine konstrukcije u kojoj su ramena raspodjeljena u prostoru, a ne tek po jednoj plohi. Naalost, kod veine dananjih automobila ovakva osovina donosi sa sobom i mali prtljanik jer "jede" veliki dio prostora u repu automobila.

sl. 4 - Kombinirana ramena - dosta prostora u "repu" (BMW Serija 3)

Ipak, termin prostorne, odnosno Multilink, osovine polako se s vremenom poeo mijeati. Danas, gotovo svi proizvoai automobila koji koriste stranju osovinu s nekoliko ramena postavljenih u vie ravnina, navode kako koriste "Multilink" stranju osovinu. To, pak, nikako ne treba mijeati s prostornom osovinom kakvu je u svoja vozila prvi masovno poeo ugraivati Mercedes. Primjer jedne Multilink osovine je i stranji ovjes porscheove Carrere (slika 3). Ova osovina ima dva poprena ramena privrena uz donji dio kotaa (donja ravnina) te dva ramena uz gornji dio kotaa (gornja ravnina). I ovdje se vidi kako se radi o pojedinanim "ipkama", dakle ramenima jednostavnog oblika te takva osovina s pravom nosi naziv "Multilink" jer se sastoji od (ukupno) ak 8 ramena. Da nisu sve stranje osovine Multilink konstrukcije pokazuje i primjer sa slike 4, stranji ovjes nove BMW-ove Serije 3. Ovdje su, vjerojatno prvenstveno radi utede prostora, postavljena ramena koja se rasprostiru u dva smjera. Na slici su jasno vidljiva poprena aluminijska ramena (srebrno) u kojima lee spiralne opruge, te uzduna ramena (crno) koja su veoma savinuta i dodatno nose kotae. Vidljivo je da ovakva konstrukcija omoguava iroko postavljanje opruga i amortizera izmeu kojih se otvara veliki slobodan prostor.

sl. 5 - Tek mala varijacija na temu - Bugatti EB 110

Nita nije jednostavno... Slobodno moemo rei kako u svim podrujima automobilske tehnike ima nekih odstupanja od "kolskih primjera". Tako jednu od verzija prie o stranjoj osovini svakako moramo poblie objasniti - pomoni okvir ("subasija"). Na slici 3 vidimo stranju osovinu Carrere s pomonim okvirom. Taj okvir u stvari je aluminijska konstrukcija na koju su privreni gotovo svi dijelovi stranjeg ovjesa. Uloga pomonog okvira (u manjem obliku vidljiv je i na slikama 2 i 4) je u tome da preuzima sile prije nego li ih ovjes prenese na karoseriju. Ovako se, upotrebom pomonog okvira, moe bolje konstrolirati ponaanje ovjesa te, posredno i automobila. Uz to, pomoni okvir znatno olakava montiranje automobila u tvornici jer se dijelove ovjesa (svih 8 ramena, dva amortizera, 2 spiralne opruge, nosae stabilizatora itd.) vie ne mora pojedinano privrivati za karoseriju. Sada je dovoljno spojiti pomoni okvir i "pria" je gotova. Jo jedna verzija prie o stranjem ovjesu vidljiva je i na posljednjoj, slici 5. Ponovno, kao i na prolome satu, prikazujemo zanimljivi ovjes Bugattia EB 110. Ovdje je vidljivo kako je stranji ovjes tog automobila opremljen s dvostrukim kompletom opruga i amortizera (motor je smjeten sredinje - teite je kod EB 110 pomaknuto znatno unatrag) kako bi ovjes podnio izuzetna optereenja predviena pri vonji visokim brzinama. I ovaj se stranji ovjes sastoji od dva para ramena (trokutastih, pa ga stoga ne nazivamo "Multilink") te jednim dodatnim ramenom. Zavravajui priu o ovjesu moramo napomenuti kako o njegovim karakteristikama znaajno ovisi ponaanje automobila na cesti. Osim to je automobil s dobrim ovjesom sigurniji, on je nerijetko i bri od nekog automobila koji ne stoji na toliko "sigurnim nogama". Stoga staru mudrost prema kojoj autombil s dobrim ovjesom moe, unato slabijem motoru, biti bri od automobila sa loijim ovjesom potkrepljujemo i slijedeim podatkom: Porsche 911 GT3 je, unato ak 60 KS slabijem motoru i 3 km/h nioj najveoj brzini, od modela 911 Turbo bri na zatvorenoj stazi. Walter Rhrl je s modelom 911 GT3 postao tako prvim vozaem koji je sjevernu stazu Nrburgringa (Nordschleife, krug iznosi 20,8 km) sa serijskim automobilom proao za manje od 8 minuta (7:56). Ovo, dakako, ne govori da 911 Turbo ima lo ovjes, ve da je tuniran za udobnost, a ne 100-postotno leanje na cesti.

sl. 6 - Najjae nije uvijek i najbre: Porsche 911 GT3 (lijevo) i 911 Turbo

Kvailo

No, dobro. Zavrili smo s motorom i prelazimo na druge dijelove automobila. Sada bi vas, dodue, trebali poslati na ispit iz prethodnog poglavlja, no nai su nastavnici plemeniti... U posljednje smo vrijeme dobili vie pisama u kojima nas pitate, ili nam predlaete, kada emo u kolici poeti pisati o nekim drugim dijelovima automobila (osim motora). Treba naglasiti da je na nastavni program takav da svako podruje obraujemo detaljno i, katkada, malo sporo. No, motor se sastoji od mnogo vitalnih dijelova i prikljuenih agregata, te smo na njega s pravom potroili ak 22 kolska sata. Sada je, poetkom nove kolske godine, dolo vrijeme za neka druga podruja. Prelazak na novi dio nastave "ublaili" smo s dva, neutralna, teksta iz kojih smo nauili poneto o tekuinama bez kojih - ni makac. Stoga, zasuite rukave. Poglavlje o prijenosu snage motora zapoinjemo danas, priom o kvailu. sl. 1 - Sastavni dijelovi kvaila s tanjurastom oprugom

Kvailo (ili kuplung) je dio koji slui da bi se, prema potrebi, mogao prekinuti prijenos snage izmeu motora i mjenjaa. Da malo pojasnimo, rei emo kako prijenos snage u automobilu zapoinje na izlaznom dijelu koljenastog vratila i nastavlja se na kvailo odakle odlazi prema mjenjau. Iz mjenjaa, snaga se prenosi do diferencijala te, na kraju, putem (polu)osovina do kotaa. Uz ovo, jedna mala digresija. Kao i uvijek, da bi tovani kolege strojari mogli u miru spavati, napominjemo kako emo radi lakeg razumijevanja teme govoriti o "prijenosu snage motora", premda bi, moda, ispravnije bilo rei "prijenos momenta motora". Najznaajniji dio kvaila, koji vidite lijevo na naoj glavnoj slici, je tzv. lamela, ili strunije, tanjur spojke. Radi se u stvari o metalnom kolutu na koji su s obje strane zalijepljene (ili zakovane) obloge. Ove obloge, rade na istom principu kao i obloge konica, tj. kada su pritisnute o zamanjak osiguravaju trenje potrebno da bi se snaga prenosila bez gubitaka. No, cijela pria zapravo poinje od zamanjaka. Zamanjak, koji je privren na izlaznom dijelu koljenastog vratila, ima na sebi povrinu predvienu za nalijeganje lamele kvaila. S druge strane lamele kvaila nalazi se potisna ploa. Pritiskom na papuicu kvaila u stvari se pomie potisna ploa (posredstvom potisnog leaja). Ona, tada, pritisne lamelu kvaila o zamanjak (vidi sl. 2) te se cijeli taj sustav poinje okretati. Iz slika je vidljivo i to da kolut od kojega se sastoji lamela kvaila ima u sredini nekakav nazubljeni otvor. U tom je otvoru privrena osovina kvaila koja, kada je lamela pritisnuta o zamanjak i kada se okree, prenosi snagu s koljenastog vratila prema mjenjau. Na kolutu lamele kvaila nalaze se i opruge ija je uloga u ublaavanju trzaja koji bi se mogao prenijeti na mjenja kada "otpustimo kuplung" (kada se lamela zavrti zajedno sa zamanjakom). sl. 2 - Naelo rada kvaila s tanjurastom (lijevi par) i spiralnim oprugama. Poloaj a) - kvailo prenosi snagu, poloaj b) - kvailo je razdvojeno

Je, da ne bi sve bilo tako jednostavno, nae kvailo ima jo nekoliko bitnih dijelova. Jedan od bitnijih je i potisna ploa. Radi se opet o nekakvom metalnom tanjuru (ili prstenu, to ovisi o vaem filozofskom pristupu problemu...) s namjenom da lamelu kvaila pritisne o zamanjak. Potisna ploa je tako napravljena da se moe slobodno okretati. To je potrebno zato to potisna ploa, kada je papuica kvaila otputena, u stvari vrsto nalijee na lamelu kvaila koju, s druge strane, okree zamanjak. Da bi se mogao ostvarivati potreban pritisak potisne ploe na lamelu kvaila (dovoljan da prijenos snage s radilice prema mjenjau "potee" bez proklizavanja), s njene se stranje strane nalaze opruge. Ove opruge pritiu potisnu plou prema lameli kvaila, a samu lamelu prema zamanjaku. To je "normalni" poloaj kvaila i u njemu je omoguen prijenos snage. Kada pritisnemo papuicu kvaila, mi u stvari, posredstvom niza poluga, djelujemo na sabijanju ovih opruga ime se lamela kvaila odvaja od zamanjaka. Tako se, pritiskom na papuicu, prekida prijenos snage kroz kvailo. Opruge koje pritiu potisnu plou mogu biti spiralne ili tanjurastog oblika (uobiajenije). Sastavni dijelovi kvaila s tanjurastom oprugom prikazani su na naoj slici 1. Poklopac spojke nepomino je privren na zamanjak i okree se zajedno s njime. Na njega se, s unutarnje strane, oslanjaju opruge koje pritiu potisnu plou. Potisni leaj posljednji je od vitalnih dijelova spojke, a preko njega se prenosi sila s poluja koje vodi od papuice kvaila. Unutar potisnog leaja prolazi osovina kvaila, prema mjenjau. sl. 3 - Hidrauliko kvailo

Svatko tko je vozio automobil s automatskim mjenjaem zna da u njemu nije trebao pritiskati papuicu kvaila. Da bi takva vonja, s automatskim mijenjanjem stupnjeva prijenosa, bila mogua, automobili s automatskim mjenjaima opremljeni su hidraulikim kvailom. Osnovni dijelovi hidraulikog kvaila su dva rotora, od kojih rotor pumpe pokree motor, a rotor turbine nalazi se sa strane mjenjaa (sl. 3). Ova dva rotora okreu se neovisno jedan o drugome unutar kuita napunjenog uljem. Uz to, rotori su odvojeni malim meuprostorom tako da nigdje nisu u kontaktu. Kada motor zavrti rotor pumpe, centrifugalna sila pokree ulje prema lopaticama rotora turbine. Dodavanjem gasa ubrzava se okretanje rotora pumpe ime se poveavaju inercijske sile ulja koje krui unutar zatvorenog kuita. Kada ove sile svladaju otpor rotora turbine, on se poinje okretati, prenosei tako snagu motora prema mjenjau. Iz ovog je opisa vidljivo da prijenos snage unutar hidraulike spojke ovisi o brzini rada motora. Stoga su hidraulike spojke automobila opremljenih automatskim mjenjaima proraunate tako da pri najniim brojevima okretaja (prazni hod) meu rotorima djeluju iznimno male sile. Rezultat je mirovanje rotora turbine, a time i mjenjaa te samog automobila. U praksi se ovi sustavi izvode s malo poveanim djelovanjem sila na rotor turbine, pa nerjetko vidimo da vozai automobila s automatskim mjenjaem stalno dre nogu na konici - automatici ve bez dodavanja gasa lagano kreu naprijed. Na slici 4 prikazane su tri faze rada hidraulikog kvaila: a) u praznom hodu inercijske su sile premale da bi zavrtile rotor turbine b) pri srednjem broju o/min motora kvailo kao da "proklizava" - rotor pumpe se jo uvijek okree znatno bre od rotora turbine c) pri visokim se brojevima okretaja motora javljaju velike sile unutar kuita kvaila. Inercija ulja tada je dovoljno visoka da pokrene rotor turbine istom brzinom kao i rotor pumpe sl. 4 - Tri faze rada hidraulikog kvaila

I na poslijetku, emu sve to? Uloga kvaila je u prekidanju prijenosa snage s motora na mjenja. Dakako, ovaj je prekid neophodan kako bi se omoguilo mijenjanje brzina, bez da pri tome "sameljemo" unutranjost mjenjaa.

P.S. Kad nakon ovog nastavnog sata krenete doma i sjednete u auto, ne zaboravite stisnuti kuplung...

By Andro