regulační relé a jeho principfiles.degem.webnode.cz/200000042-902b791253/text 2na.pdfregulační...
TRANSCRIPT
Regulační relé a jeho princip:- Má pro dynamo zajistit tyto funkce:
1. Reguluje napětí s ohledem na spotřebiče, které musí zajišťovat v určitém malém
rozsahu
2. Omezuje proud. Ten nesmí překročit určitou hodnotu => poškodilo by se vinutí
dynama
3. Připojuje samočinně dynamo k baterii, když napětí na generátoru dosáhne minimální
hodnoty napětí akumulátoru.
Regulace napětí se uskutečňuje magnetickým tokem.
Jednostupňové relé:Princip:
Do série s budícím vinutím FG je zařazen R2, který je periodicky spojován nakrátko Kl a K2.
Kl je pevný, K2 je upevněný na kotvě elektromagnetu B1. Pružina P se snaží Kl a K2 spojit.
Proti ní působí síla Bl, jehož napěťové vinutí je připojeno ke svorkám dynama. Obvody jsou
navrženy tak, že účinkem Bl se Kl a K2 střídavě spojují a rozpojují. Při rychlém periodickém
spojování a rozpojování kolísá napětí Uo mezi minimální a maximální hodnotou, ale tento
kmitočet (50 až 500 Hz) není lidským okem pozorovatelný. Když napětí dosáhne své
maximální hodnoty, síla Bl přemůže tah pružiny, Kl a K2 se rozpojí, a tím se vřadí do
budícího obvodu R2. Tím postupně klesá budící proud dynama, což má za následek i snížení
generovaného napětí. Když napětí klesne na svou minimální hranici, přemůže pružina sílu Bl
a Kl a K2 spojí R2 nakrátko. Generované napětí začne stoupat, a když dostoupí maxima, celý
děj se opakuje znovu.
Aby i při vysokých otáčkách regulátor správně pracoval, musí být R2 poměrně veliký a Kl a
K jsou namáhány poměrně velikým napětím, což vadí u výkonů dynam asi nad 200 W.
Tomuto namáhání se dá částečně zabránit dvoustupňovou regulací.
Dvoustupňová regulace dynama v zapojení s tří cívkovým reléPři nízkých otáčkách pracují jen horní kontakty prvého stupně K1, K2. Při vysokých jen
kontakty druhého stupně K3, K4. Při jistých středních otáčkách jsou oba páry kontaktů
rozpojeny - plavou.
Dalším členem regulačního relé je omezovač proudu. Ten nepřipustí, aby proud dynama
překročil jistou maximální hodnotu bez ohledu na to, jaké jsou požadavky akumulátoru a
spotřebičů. B2 má obdobný elektromagnet jako B1, avšak magnetovaný proudem dynama.
Dokud je proud menší, než přípustný maximální proud, nestačí přítažná síla B2 přitáhnout
kotvu a omezovač nepůsobí. Překročí-li proud svou maximální hodnotu, přitáhne B2 svou
kotvu, rozpojí se K5 a K6, a tím se vřadí do budícího obvodu R3. Napětí i proud začnou
klesat, kotva odskočí, znovu se sepnou K5 a K6 a celý děj se opakuje znovu. Nestačí-li
periodické spojování a rozpojování K5 a K6, dosáhne se dalšího zeslabování buzení pomocí
kontaktů K7 a K8, kterými se přemostí budící vinutí buď celé nebo přes R2 podle toho, jak
právě pracuje regulátor napětí.
Dalším členem je regulační spínač. Je to elektromagnetické relé s jedním párem kontaktů
mající dvoje vinutí. Napěťové a proudové. Jakmile napětí dynama dosáhne předepsané
hodnoty, která musí být větší než napětí akumulátoru, přemůže přítažná síla kotvy pružinu a
K9 a K10 se spojí. Dynamo začne dodávat proud. Proudové vinutí je navinuto v takovém
smyslu, že jeho magnetomotorická síla vyvolaná proudem dynama se sčítá s
magnetomotorickou sílou vzbuzenou napěťovým vinutím B3. Kdyby B3 měl pouze napěťové
vinutí, zůstaly by K9 a K10 spojeny, i když by už při zmenšení otáček napětí dynama kleslo a
bylo menší než napětí akumulátoru.
Polovodičová regulace dynam
Tranzistor v polovodičovém regulátoru pracuje ve spínacím režimu, což má tu výhodu, že
buď je na něm velké napětí a neprotéká jím téměř žádný proud, nebo v sepnutém stavu je na
něm téměř nulové napětí a může jím protékat velký proud.
Pokud je T1 otevřen, jde budícím vinutím kolektorový proud IC1 cestou: + pól dynama,
emitor a kolektor T1. Budicí vinutí FG a - pól. Jakmile stoupne napětí dynama na svou
maximální dovolenou mez, stoupne i napětí na ZD tak, že tato dioda začne propouštět proud,
jehož obvod je: + pól, emitor a báze T2, ZD, R6, - pól. Tímto proudem IE2 se otevře T2 a
stane se vodivým. Napětí UEB1 klesne tak, že se uzavře T1, a tím přestane procházet
kolektorový proud IC1. Budící proud začne klesat. Při jistém minimálním napětí přestane ZD
propouštět proud, tím přestane procházet IE2 a T2 se uzavře. Vznikne napětí UEB1 a proud
IE1 otevře T1. Začne stoupat budící proud i generované napětí a celý děj se opakuje znovu.
Zpětný spínač je nahrazen diodou D2.
Při přerušení proudu do budícího vinutí se podle indukčního zákonu v tomto vinutí indukuje
napětí. Maximální hodnota tohoto napětí by mohla mít hodnotu až několik set voltů. Proto je
paralelně k budícímu vinutí připojena Dl v závěrném směru pro budící proud Ib. Pro
indukované napětí je však tato dioda zapojena v propustném směru a uzavírá se jí proud Ib'.
Kontrola vinutí rotoru dynamaVe vinutí rotoru dynama mohou nastat následující druhy závad:
1. Zkrat vinutí na kostru
2. Zkrat mezi závity
3. Přerušení vinutí
Alternátory
Výhody alternátoru ve srovnání s dynamem:
1. Alternátor s usměrňovačem lze navrhnout tak, že akumulátor je nabíjen i při běhu
naprázdno
2. Téměř žádná údržba
3. Jednodušší regulace
4. Větší provozní spolehlivost
5. Menší hmotnost a rozměry
6. Jednodušší odrušení, neboť odpadá jiskření na komutátoru
7. Souprava alternátor - usměrňovač dává proud stále stejné polarity nezávisle na smyslu
otáčení
Porovnání výkonu dynama a alternátoru
Alternátor s permanentním buzením
Alternátory s permanentními magnety bývají nejčastěji uspořádány tak, že v magnetickém
obvodu statoru je uloženo pracovní vinutí, ze kterého se odebírá potřebný proud pro
provoz vozidla a na rotoru je upevněno několik párů permanentních magnetů tak, že se
vždy střídá severní a jižní pól magnetu.
Protože v alternátoru vzniká střídavý proud, musí být magnetický obvod statoru složen
z plechů, aby se co nejvíce zabránilo ztrátám vířivými proudy.
Jednou z největších výhod alternátorů je, že mají přirozenou regulaci proudu. Indukované
napětí ve statorovém vinutí je přímo úměrné otáčkám rotoru neboli elektrické úhlové
rychlosti a magnetickému toku. Za zjednodušených předpokladů platí:
kde I je proud,
U — napětí,
R — činný odpor vinutí a zátěže,
L— vlastní indukčnost generátoru,
K — konstanta stroje,
w — elektrická úhlová rychlost 2p (pn/60), (p – počet pólů)
Při zvyšování rychlosti otáčení se vliv R proti hodnotám závislým na w postupně zmenšuje,
takže při vyšších otáčkách ho můžeme zanedbat. Potom platí:
Z předchozího tedy vyplývá, že se vzrůstajícími otáčkami sice stoupá vnitřní indukované
napětí, ale zároveň stoupá i omega a tím i vnitřní reaktance alternátoru, takže proud bez
jakéhokoli regulačního zásahu nemůže přestoupit určitou nejvyšší hodnotu a nezávisí na
otáčkách.
Alternátory s buzením permanentním magnetem mají nespornou výhodu v tom, že nevyžadují
regulaci, avšak jejich použití je možné pouze pro menší vozidla s málo proměnnou spotřebou.
Alternátor s budícím vinutím
V drážkách statorového paketu 1 složeného z dynamových plechů je uloženo trojfázové vinutí 2.
Na rotoru jsou dvě lisované nebo frézované hvězdice 4, 8 z měkké oceli. Každá z nich má na
vnějším obvodě drápkové póly. Do mezery mezi drápkovými póly jedné hvězdice zasahují
drápkové póly druhé hvězdice. Budící cívka 9 prstencového tvaru, která je napájena přes kroužky
12, budí všechny póly tak, že na obvodě se severní a jižní póly střídají. Hvězdice 4 nese jen
samé severní póly a hvězdice 8 jen samé jižní póly. Magnetický tok vycházející z jednoho
severního drápkového pólu hvězdice projde vzduchovou mezerou, rozdělí se v paketu na dvě
poloviny, z nichž jedna projde přes vzduchovou mezeru do jižního drápkového pólu 5, druhá
obdobně do jižního drápkového pólu 6 hvězdice 8. Obě poloviny se spoji v rotorovém
prstencovém jhu.
Usměrňovač
K usměrnění střídavého proudu alternátoru se používají křemíkové diody namontované pro lepší
chlazení přímo do štítu alternátoru. Aby byl alternátor dobře využit, je trojfázový a pro
usměrnění je pak nejvýhodnější zapojení zvané trojfázový můstek.
Oscilogramy
Regulace alternátoru
Třífázový devítidiodový alternátor s vibračním regulátorem
Pro buzení a vibrační regulátor napětí je použito odděleného usměrňovače napětí sestávajícího
z menších diod D7, D8, D9, které s diodami D4,D5,D6 tvoří trojfázový můstek. Předbuzení je
proudem z akumulátoru přes spínač, kontrolní žárovku a k ní paralelně připojený R3, sepnuté
K1,K2 ke svorce M a přes kroužky do budícího vinutí. Nulová dioda D0 působí stejně jako u
dříve popsaných dynam.
Polovodičová regulace alternátoru
Referenčním prvkem je opět ZD, jejíž anoda je připojena k odporovému děliči R3,R6 a trimru
R4, kterým je možno regulovat výši žádaného napětí. Paralelně k R6 je připojen termistor R5.
Klesne-li teplota, stoupne odpor termistoru a zvýší se potenciál bodu C, takže je třeba vyšší
napětí, aby se ZD otevřela. Nareguluje se tedy vyšší napětí alternátoru. Je-li napětí malé,
nepropouští ZD proud, na R2 nevzniká žádný napěťový spád. Emitorový obvod T2 není
napájen. Emitorem hlavního spínacího tranzistoru T1 jde proud cestou: přípojnice +, emitor a
báze T1, Rl a záporný pól. T1 se otevře a jeho kolektorový proud Ic1 jde přes kartáčky a
kroužky do budícího vinutí alternátoru, jehož napětí stoupá.
Při jisté velikosti napětí je rozdíl mezi potenciálem přípojnice + a bodem C tak veliký, že se
otevře ZD. Začne jí procházet proud, jehož cesta je: přípojnice +, R2, ZD, R4,R6 a R5. Na R2
vznikne napětí, které otevře T2. Tím se přiblíží potenciál bodu A k potenciálu přípojnice + a
klesne proud obvodu emitor-báze tranzistoru T1, který se uzavře. D3 zamezí tomu, aby při
nepracujícím alternátoru byl napájen regulační a budící obvod z akumulátoru. Předbuzení je
zajištěno přes kontrolní žárovku dobíjení a k ní paralelně připojený R7.
SPOUŠTĚCÍ ZAŘÍZENÍ
Z hlediska elektrotechniky je spouštěč jednoduchý stejnosměrný sériový motor s velkýmvýkonem při malých otáčkách.
Požadavky na spouštěč:
1. V klidu musí být pastorek bezpečně zajištěn mimo záběr s ozubeným věncemsetrvačníku
2. Při zasouvání do záběru musí být zajištěno, aby se zasunutí podařilo i tehdy, přijde-li zubpastorku proti zubu věnce
3. Dokud pastorek není v dostatečném záběru, nesmí být točivý moment spouštěče takvelký, aby došlo k poškození zubů
4. V plném záběru musí být mechanismus schopen převést plný točivý moment, přitomvšak musí být chráněn před přetížením při zpětném zážehu spalovacího motoru
5. Pastorek musí zůstat v záběru tak dlouho, dokud řidič spojení nezruší, nebo dokud motorspolehlivě nepracuje
6. Je li ozubení v záběru a rozběhne-li se motor, musí se spojení ozubení s motoremspouštěče samočinně uvolnit
7. Přestane-li řidič působit na ovládací ústrojí, musí se spouštěcí obvod rozpojit, pastorekse musí vrátit do klidové polohy a co nejdříve zastavit, aby byl spouštěč připraven prodalší použití.
U zážehového motoru je třeba dosáhnout otáček 40 až 150 za minutu. U vznětového motorus nepřímým vstřikem 80 ž 200 otáček za minutu.Při nízkých teplotách a nevhodném oleji mohou být pasivní odpory tak velké, že spouštěčmusí určitou dobu motorem protáčet, až se pasivní odpory sníží, zvýší se otáčky, až postupnězačne spalovací děj od nepravidelných zápalů až po pravidelný chod motoru.Výkony spouštěčů bývají od 0,22 do 25 kW.
Vlastnosti spouštěcí soustavy
Náhradní schéma zapojení spouštěcí soustavy:
UM = UBO - (Rs + RP + RB). IObr 45. Náhradní schéma zapojeníspouštěcí soustavy
Rs je odpor spínače Rp - odpor přívodů RM – odpor motoru
Závislost momentu, výkonu a otáček na proudu spouštěče
Systém BENDIX
K zasunutí pastorku do záběru se využívá setrvačnosti samotného pastorku. Pastorek má na
vnitřním průměru plochý nebo lichoběžníkový závit a je lehce pohyblivý po šroubovém
závitu pouzdra poháněného spouštěcím motorem pomocí unášeče, který tlumí nárazy. Při
zapojení proudu do spouštěcího motoru se neurychlí pastorek tak rychle jako rotor
spouštěče a pohybuje se po závitu pouzdra směrem do záběru se setrvačníkem. Přijde-li zub
do mezery, pohybuje se pastorek po šroubu ve směru osy až na doraz. Dosedne-li zub na
zub, je pastorek stržen šroubovicí ze zubu do mezery. Protože v okamžiku, v němž se
pastorek posune do plného záběru, otáčí se rotor spouštěče již značnou rychlostí, snižuje se
náraz pružinou nebo lamelovou spojkou.
Jakmile se spuštěný motor rozeběhne a pastorek se otáčí rychleji než rotor spoušteče,
vyšroubuje se ze záběru s věncem a setrvačností doběhne až na klidový doraz pouzdra.
Spouštěč s výsuvnou kotvou
Pastorek se může otáčet kolem hřídele spouštěče, se kterým je spojen volnoběžnou spojkou,
ale v axiálním směru není oproti kotvě pohyblivý.
Vřeteno nesoucí pastorek 1 je s hřídelí spouštěče spojeno lamelovou spojkou 2. V klidu je
kotva částečně vysunuta ze statoru. Teprve když se stator působením budících vinutí
zmagnetuje, vtáhne kotvu 3 dovnitř a tohoto axiálního pohybu se využije i pro zasunutí
pastorku do setrvačníku.
Spouštění je dvoustupňové. V prvním stupni vtáhne elektromagnet E své jádro a spínací
můstek spojí kontakt Kl. Sepnutí K2 brání páka 9 držená západkou 6. Kl připojí obě
pomocná vinutí F2 a F3. Slabé magnetické pole vtahuje kotvu, která se pomalu otáčí, do
statoru. Jakmile se pastorek zasune, uvolní kroužek 5 západku a spojí se i K2. Nastává
druhá fáze spouštění. K2 připojí hlavní budící vinutí Fl a spouštěč vyvíjí plný záběrový
moment. Typickým znakem těchto spouštěčů je dlouhý komutátor.
Nevýhody: Velká hmotnost
Stojí-li vůz na svahu, může dojít k potížím při zasouvání pastorku do
ozubení.
Spouštěč s výsuvným pastorkem
Doběh spouštěče zkracuje třecí brzdička vytvořená v jednom z ložiskových štítů pružinou a
brzdící podložkou.
Volnoběžka
Zásuvné pouzdro 22 končí zakřivenými plochami 5 a dutinami 4 pro svorníky 3, v nichž
jsou uloženy pružiny 6, přitlačující lehce tyto svorníky na válečky. Pastorek je spojen s
vnějším pláštěm volnoběžky 7. Momentem spoušteče při otáčení ve směru hodinových
ručiček se válečky vklíní mezi plášť a pouzdro. Jakmile se plášť točí rychleji než pouzdro,
jsou válečky 1 vytlačovány ze záběru proti síle pružin a mechanické spojení mezi 22 a 7 se
zruší.
Spouštěč s převodem
Elektromotory mohou dosáhnout velkého výkonu při malých rozměrech tím, že jsou
navrženy na vysoké otáčky, neboť výkon je dán součinem točivého momentu a úhlové
rychlosti.
P = M.w
Spouštěč má přímo v elektromotoru mezi rotorem a výstupním hřídelem zabudovanou
planetovou převodovku s převodem 1:3,3.
Takovéto spouštěče jsou menší a až o jednu třetinu lehčí
Dynamospouštěč
Je stroj, který je schopen pracovat jako dynamo i jako spouštěč. Dynamo musí být
derivační, kdežto jako spouštěč je nejvhodnější sériový motor. Proto má dynamospouštěč
pro každou svou funkci samostatné budící vinutí. Sdružení obou funkcí je konstrukčně
velice výhodné. (Pohon pouze pro jeden stroj, ucelené provedení a spouštění motoru bez
problémů se zasouvacím mechanismem.) Příčiny, že se toto řešení příliš nerozšířilo, jsou ve
velkých rozdílech podmínek, při nichž obě funkce probíhají. Spouštěč musí mít poměrně
velký výkon při nízkých otáčkách, zatímco pro dynamo stačí mnohem menší výkon při
značně vyšších otáčkách.
Pomocná spouštěcí zařízení
Zařízení pro zážehové motory – cívka s předřadným rezistorem
Zapalovací cívka je konstruována na napětí nižší, než je jmenovité napětí elektrické sítě
vozidla. Poškození zapalovací cívky za běžného provozu zabraňuje rezistor zařazený
sériově do primárního obvodu cívky. V případě spouštění motoru, kdy dochází k poklesu
napětí v celé soustavě, je tento rezistor vyřazen přemostěním a cívka tak dostává plné
potřebné napětí, čímž je zaručena dostatečná energie jiskry na svíčce i při sníženém napětí
akumulátoru.
Zařízení pro vznětové motory
K ohřevu vzduchu v sacím potrubí se používají elektrická odporová topná tělesa nebo
plamen z pomocného elektricky zažehovaného hořáku v sacím potrubí. Toto zařízení musí
mít poměrně velký výkon, neboť ohřívá velké množství vzduchu odpovídající zdvihovému
objemu motoru a jeho otáčkám při spouštění.
U automobilů s nepřímým vstřikem se ohřívá vzduch přímo v komůrce, čehož se dosahuje
žhavící svíčkou. Žhavící svíčka se skládá z tělesa, izolátoru, svorníku a volné nebo
zapouzdřené žhavící spirály. Spirála je žhavena proudem z akumulátoru na teplotu 900 až
1000 °C po dobu 3 až 90 sekund.
Zapalování
Velikost napětí, při které, nastává výboj, nazýváme přeskokové nebo-li průrazné napětí.
Závisí na:
1. tvaru, materiálu a vzdálenosti elektrod
2. plynu v prostoru mezi elektrodami
3. tlaku, teplotě a způsobu proudění plynu
4. průběhu přiloženého napětí
Výboj mezi elektrodami zapalovací svíčky
Po přerušení proudu v primárním obvodu zapalovací cívky stoupá sekundární napětí z bodu
A do bodu B, kde nastává průraz. Napětí velmi rychle poklesne a výboj trvá až do okamžiku
C, kde po odčerpání větší části energie zhasíná. Další průběh napětí představuje
dokmitávání systému bez výboje. Pro spolehlivé zapálení směsi je zapotřebí výboje, který
má minimální energii 3,5 . 10-5 J.
Zapalovací svíčka
Zasahuje do spalovacího prostoru, kde pracuje v těžkých podmínkách, v nichž se v rychlém
sledu střídají teploty 2000 až 2500 °C a tlaky až 6 Mpa při hoření s teplotami okolo 60 °C a
s pod tlakem při sání motoru. Materiály svíčky musejí snášet velké teplotní spády, odolávat
chemicky velmi agresivnímu prostředí a izolátor svíčky musí bez poškození a bez velkých
energetických ztrát snášet napěťové rázy až 25 kV.
Zapalovací svíčka se skládá ze střední elektrody, keramického izolačního tělesa, kovového
pouzdra nesoucí vnější (boční) elektrodu, šroubení a koncovky.
Vzdálenost elektrod u bateriového zapalování se doporučuje 0,6 až 0,8 mm a u
magnetového zapalování 0,4 až 0,5 mm. Malé doskoky 0,25 až 0,35 mm jsou možné jen u
motorů s vysokými tlaky a s bohatou směsí.
Provozní teplota špičky izolátoru má být v rozmezí 500 až 800 °C. Hranice 500 °C je
spodní mez tzv. samočisticí teploty, při níž shoří na izolátoru úsady, které by zvětšovaly
elektrickou vodivost povrchu. Teplota 800 °C je spodní mez teplot, při nichž se již vznítí
palivová směs. Schopnost svíčky snášet bez samozápalu určité tepelné zatížení se udává
jako její tepelná hodnota. Svíčka s vyšší tepelnou hodnotou je bezpečnější proti
samozápalům, ale náchylnější k úsadám na izolátoru. Svíčka s nižší tepelnou hodnotou je
méně odolná proti samozápalům, ale méně citlivá na úsady.
Bateriové zapalovaní
Při přerušení styku kontaktů se proud v primárním obvodu vinutí cívky rychle zmenšuje a
změnou magnetického toku se indukuje do primárního i sekundárního vinutí cívky napětí.
Velikost indukovaného napětí ve vinutí zapalovací cívky závisí na rychlosti změny
magnetického toku podle vztahu: U = - N dΦ/dt
Při přerušení styku kontaktů přerušovače se ihned elektrický obvod nepřeruší, protože
obvodem protéká nabíjecí proud kondenzátoru. Ten se za určitou dobu nabije a tehdy dojde
k přerušení proudu a poklesu magnetického toku a tím ke vzniku indukovaného napětí
podle výše uvedeného vztahu.
Po přerušení proudu v primárním obvodu se nabíjí nejen kondenzátor Cl, ale i kapacity na
sekundární straně C2. To je kapacita sekundárního vinutí zapalovací cívky, kapacita kabelů
a kapacita zapalovacích svíček. Energie magnetického pole zapalovací cívky se
transformuje do energie kapacity na primární a sekundární straně.
UCUCIL 2
22
2
11
2
11 21
21
21
+=
Zapalovací cívkaParametry:
N1 = 120 až 400
R1 = 4 Ω
N2 = 25000
R2 = až 15 000 Ω
Průběh primárního proudu, sekundárního napětí a proudu při sepnutí a rozpojení
kontaktů
Přerušovač
Spínáním a rozpínáním kontaktů určuje přerušovač dobu, kterou je primární obvod spojen.
Zdvih kontaktů bývá 0,3 až 0,5 mm.
Poměr sepnutí a rozpojení kontaktů přerušovače bývá pro čtyřválcový motor 50° : 40°, pro
šestiválcový motor 35° : 25° a osmiválcový motor 30° : 15°.
Rozdělovač
1. hlavice rozdělovače
2. vložky pro přívody k jednotlivým
svíčkám
3. přívod vysokého napětí
4. rozdělovací rotor
5. rozdělovací rameno
6. sběrací kartáč
7. deska spojená s hřídelem
8. čepy
9. závaží
10. pružina
11. kulisa
12. vačka
13. hřídel rozdělovače
14. základní deska přerušovače
Řízení bodu zážehu
Nejvýhodnější předstih záleží na:
1. otáčkách motoru - čím větší otáčky, tím větší předstih
2. množství vzduchu ve směsi - chudší směs musí být zapálena dříve
3. oktanovém čísle paliva - čím více je směs náchylná ke klepání, tím menší musí být
předstih
4. kompresním poměru - rychlost hoření vzrůstá s tlakem
5. teplotě směsi i motoru samotného - je-li motor studený, má být předstih větší
Samočinná regulace předstihu v závislosti na otáčkách motoru se většinou dociluje
odstředivým regulátorem. Ten začíná působit až od určitých otáček, které jsou vyšší než
volnoběžné. Až do těchto otáček je stálý základní předstih.
Různého tvaru charakteristiky lze dosáhnout volbou různých pružin a tvarem kulisy v
odstředivém regulátoru.
Podtlak u hrdla sacího potrubí závisí na otáčkách motoru a na poloze škrtící klapky. Při
otevřené škrticí klapce je podtlak v potrubí nižší, směs je bohatší a v motoru jsou podmínky
pro rychlé hoření a je potřeba menší předstih. Toho se dociluje podtlakovou regulací. Ta je
zpravidla řešena membránovým mechanismem. V pouzdře 6 je pryžová membrána 5, jejíž
pohyb se táhlem 4 přenáší na základní desku 1, která je v rozdělovači otočně uložena a s níž
je prostřednictvím stavitelné podložky spojen čep raménka přerušovače 3. Prostor za
membránou je spojen trubicí 7 s vhodným místem sacího potrubí. Při podtlaku v sacím
potrubí se prohne membrána 5 směrem vpravo, stlačí pružinu 8 a natočí základní desku v
opačném směru, než se otáčí vačka přerušovače 2. Narážka raménka přerušovače se tedy
zvedne dříve, takže předstih se zvětší.
Magnetové zapalování
Při magnetovém zapalování se energie pro jiskru získává ze zvláštního točivého stroje
buzeného permanentními magnety zvaného magneto. Na statoru je navinuta zapalovací
cívka, jejíž primární vinutí je spojováno přerušovačem nakrátko. Otáčením permanentního
magnetu se mění velikost i směr magnetického toku v magnetickém obvodu statoru a ve
vinutí zapalovací cívky se indukuje napětí. Toto napětí způsobí, že cívkou přes sepnuté
kontakty prochází proud I1. Tento proud vyvolá magnetický tok statoru, který se sčítá s
magnetickým tokem rotoru. K přeskoku jiskry na zapalovací svíčce dojde v okamžiku
rozpojení kontaktů přerušovače. Protože vačka, která kontakty rozpojuje, je obvykle na
jednom hřídeli s rotorem magneta, je nutné, aby k rozpojení kontaktů došlo po oddálení
pólových nástavců, kdy má magnetické pole největší energii. Aby tato poloha mohla být
snadno a bez nákladných měřících zařízení vizuálně kontrolována, používá se míry zvané
odtrh. Je to vzdálenost mezi jednou pevnou hranou a jednou otáčející se hranou. Bývá 8 až
10°.
Z konstrukčního hlediska existují tři základní druhy zapalování:
· S rotující cívkou a pevným permanentním magnetem
· S rotujícím permanentním magnetem a stojící cívkou
· S rotujícím magnetickým můstkem a se stojícím permanentním magnetem i cívkou
První typ se nepoužívá pro složitost konstrukce, kde se otáčel kondenzátor i s
přerušovačem, druhý typ je nejběžnější u jednostopých motorových vozidel a třetí typ se
používá pro mnoho válcové letecké motory.
Elektronické zapalování
Elektronické odlehčení kontaktů přerušovače
Jsou-li kontakty přerušovače P spojeny, je T ve vodivém stavu a cívkou protéká proud.
Rozpojením kontaktů se tranzistor skokem uvede do nevodivého stavu a proud do
zapalovací cívky se bezkontaktně přeruší. Protože při přerušení proudu se v primárním
vinutí cívky indukuje napětí několik set voltů, používají se k tomuto účelu speciální
tranzistory.
Kondenzátorové zapalování
Princip kondenzátorového zapalování spočívá na rozdíl od indukčního, u něhož se energie
shromažďuje v indukčnosti a do vysokonapěťového obvodu se převádí při rozpojení
primárního obvodu, v tom, že se energie nahromadí do kapacity kondenzátoru a odtud se
odvádí k primárnímu vinutí zapalovací cívky. Kondenzátor nabitý na několik set voltů se
vybíjí napěťovou vlnou se strmým čelem. Napětí na svíčce rychle vzroste a tím se sníží
ztráty svodem na svíčkách a zapalování pracuje dobře, i když jsou svíčky silně znečištěny.
Kondenzátorové zapalovací soustavy mají nevýhodu v tom, že jsou poměrně složité. K
nabíjení kondenzátoru potřebujeme zdroj s vhodnou velikostí stejnosměrného napětí a k
vybití musí být spolehlivý spínač. V podstatě se pomocí tranzistorového měniče zvýší
stejnosměrné napětí akumulátoru na napětí několika set voltů. Na toto napětí se nabije
kondenzátor a ten se polovodičovým spínačem - tyristorem ve vhodný okamžik vybije do
zapalovací cívky. Proto se tomuto typu zapalovacích soustav také říká tyristorové
zapalování. Princip:
Zapnutím spínače V se uvede v činnost oscilátor, který je tvořen tranzistorem T a vinutím
transformátoru L2. Zpětnovazební vinutí L1 je připojeno na odporový dělič R1,R2, kterým
je nastaven pracovní bod tranzistoru. Ve vinutí L3 se indukuje vysoké střídavé napětí,
kterým se přes usměrňovači diodu D2 nabíjí kondenzátor C2. Kondenzátor Cl tvoří s
vinutím L3 rezonanční obvod, čímž se ještě dosáhne vyššího sekundárního napětí. Dl chrání
tranzistor před napěťovými špičkami. V okamžiku rozpojení kontaktů přerušovače P se
začne přes rezistor R3 nabíjet C3, který tvoří s R4 derivační člen. Derivací vzniká napěťová
špička, která se přivádí na spouštěcí elektrodu tyristoru. Tím se tyristor uvede do vodivého
stavu. Po vybití C2 do ZC se Ty zavře a kondenzátor se začne opět nabíjet.
Elektronické kondenzátorové zapalování s konstantní velikostí
sekundárního napětí
Princip:
Po rozpojení kontaktů se uvede do činnosti klopný obvod KO, který otevře tranzistor T.
Tím začne protékat proud primárním vinutím impulsního transformátoru Tr. Zpětnovazební
obvod ZO působí tak, že protéká-li tranzistorem proud určité velikosti, překlopí KO do
původního stavu a T se uzavře. Na sekundární straně se indukuje vždy stejně velké napětí,
kterým se nabíjí C. Tím je nabíjecí cyklus ukončen. Při dalším rozpojení kontaktů se přes
spouštěcí obvod SO otevře Ty a C se vybije do primárního vinutí zapalovací cívky.
Induktivní zapalování
Po rozepnutí kontaktů přerušovače se uvede do vodivého stavu KO a tím také spínací T.
Proud I, který protéká tranzistorem a primárním vinutím cívky narůstá na maximální
hodnotu určitou dobu. Dosáhne-li proud nastavené velikosti, dojde pomocí zpětnovazebního
obvodu k uvedení KO a tím i tranzistoru do nevodivého stavu. V sekundárním vinutí ZC se
indukuje vysoké napětí konstantní velikosti bez ohledu na otáčky motoru a výše napětí
akumulátoru.
Bezkontaktní zapalování
Elektromagnetický snímač
S hřídelem rozdělovače 4 se otáčí hvězdice 5 z magneticky vodivého materiálu. Magnetický
tok, který tvoří permanentní prstencový magnet 3, se uzavírá přes pólové nástavce 1 a
hvězdici. Pootočením hvězdice se magnetický tok přeruší a v cívce 2 se indukuje napěťový
impuls, který se odvádí kabelem 6 do elektronického zapalování.
Snímač s Hallovou sondou
Vlastní snímač obsahuje klopný obvod, který je řízen Hallovým generátorem. Ten má tu
vlastnost, že působením magnetického pole v něm vzniká napětí. Toto napětí způsobuje
překlápění elektronického klopného obvodu. Celý snímač je proveden jako integrovaný
obvod. Bubínek 2 z magneticky vodivého materiálu je spojen s hřídelem rozdělovače. V
bubínku jsou po obvodě výřezy. Uvnitř bubínku je permanentní magnet 3. Magnetický tok
se uzavírá přes vzduchovou mezeru, snímač 4 a jho 5. Je-li ve vzduchové mezeře plná část
bubínku, sníží se magnetický odpor a magnetický tok vzroste natolik, že dojde k překlopení
klopného obvodu. Pootočí-li se bubínek tak, že mezi snímačem a magnetem je výřez,
magnetický odpor vzroste a klopný obvod se vrátí do původního stavu.
Vliv zapalování na exhalaceZapalovací systém může přispět k příznivému ovlivnění obsahu škodlivin ve výfukových
plynech těmito způsoby:
1. okamžikem zapálení směsi
2. dobou trvání výboje
3. vzdáleností elektrod u svíčky
Objemové složení výfukových plynů:
Dusík - 72,3 %Kyslík - 0,7 %C02 - 12,3 %Vodní páry - 12,7 %Ar a zbytky - 1,0 %
Škodlivé
látky:
Saze - 0,005
HC - 0,05 %NOx - 0,085CO - 0,85 %
Součinitel přebytku vzduchu Lambda
Určuje odchylku skutečného poměru vzduchu a paliva od ideálního teoretického poměru
14,7:1.
Složení emisí v závislosti na Lambda
0,6 0,8 1,2
CO
Vzniká především při bohaté směsi díky malému obsahu O2 potřebnému pro oxidaci C na
neškodlivý CO2. CO je bezbarvý jedovatý plyn bez zápachu. V krvi na sebe váže
hemoglobin lépe než kyslík a už malé koncentrace mohou být při delším vdechování
smrtelné. Je těžší než vzduch. Shromažďuje se dole u podlahy, což je nebezpečné v
montážních jámách.
HC
Nespálené HC vznikají neúplným spalováním z důvodů přebytku paliva. Zvýšení hodnoty
HC nastává především vynecháváním zapalování a špatným seřízením a mechanickým
opotřebením motoru. Výfukové plyny obsahují různé druhy nespálených HC:
nasycené uhlovodíky (parafíny) jsou téměř bez zápachu, mají narkotický účinek a slabě
dráždí pokožku
nenasycené HC (olefíny, acetyleny) mají lehce nasládlou vůni a slabě dráždí pokožku.
Významně se podílí na tvorbě smogu a mají vliv na ozón.
aromatické HC mají charakteristický zápach s rakovinotvorným a narkotickým účinkem.
NOx
Vysoká teplota a tlak ve spalovacím prostoru vedou k oxidaci dusíku obsaženého v
nasávaném vzduchu. Tím vzniká hlavně NO a v malých množstvích NO2 a N2O. N2O je
bezbarvý plyn, který oxiduje na NO2. NO2 je hnědočervený plyn se silným zápachem,
dráždí plíce a pokožku, leptá tkáň, je silně jedovatý a podílí se na tvorbě smogu. V servisní
praxi se měření NOx neprovádí.
SOx
V palivu obsažená síra reaguje se vzdušným kyslíkem SO2. Ve spojení s vodou vznikají
kyseliny síry, které jsou známy jako kyselý déšť. - Škodlivé pro životní prostředí
Pb
Sloučeniny Pb jsou jedovaté látky dostávající se do krve, kostní dřeně a nervového systému.
Zabraňují okysličování buněk.
CO2
Nejedovatý plyn. Hodnota CO2 má vypovídací schopnost o stavu motoru. Je-li nízká a
zároveň jsou nízké hodnoty CO a HC, svědčí to netěsnosti výfukového systému a naředění
výfukových plynů. Hodnota CO2 slouží společně s CO a HC k posouzení funkčnosti
katalyzátoru. CO2 vzniká také oxidačními procesy v katalyzátoru, při kterých se redukuje
obsah škodlivých složek výfukových plynů. Nárůst CO2 v atmosféře je jednou z příčin
skleníkového efektu.
O2
Vyskytuje se ve výfukových plynech pouze při spalování chudé směsi. Jeho hodnota je
důležitá při měření emisí - používá se pro výpočet Lambdy.
Vliv koncepce motoru na emise1. Kompresní poměr - má vliv na stupeň tepelné účinnosti motoru. Proti zavedení
vysokého kompresního poměru jsou ale vyšší emise škodlivých plynů a vyšší sklon
ke klepání. Zároveň vyšší hodnoty teploty ve spalovacím prostoru způsobuje zvýšení
emisí Nox.
2. Tvar spalovacího prostoru - významně ovlivňuje hodnotu nespálených HC - emise
nespálených HC vznikají ze sloupců a vrstev poblíž stěny válců. Výhodné jsou
spalovací prostory s malým povrchem, které redukují díky intenzivní turbulenci při
vyplňování spalovacího prostoru a rychlému spalování nárok na oktanové číslo a
spalování chudé směsi. Turbulence je důležitá v blízkosti zapalovací svíčky, která
má být umístěna centrálně. Vhodné je použít dvou zapalovacích svíček a čtyř nebo
pěti ventilová technika.
3. Časování ventilů - během fáze střihu může v závislosti na tlakových poměrech
proudit čerstvá směs do výfuku nebo spálená do sání. Časování ventilů se
optimalizuje vždy pro určité otáčky. Proto se u dražších konstrukcí používá regulace
časování.
4. Uspořádání sacího traktu - sacími zdvihy pístu je vytvořeno v sacím potrubí
periodické kolísání tlaku. Je žádoucí, aby tlaková vlna dorazila k sacímu ventilu
krátce před ukončením sacího taktu. Tento přetlakový efekt dodá do válce vyšší
množství čerstvé směsi. Podobný princip platí i pro výfukové potrubí. Podaří-li se
sladit sací a výfukové potrubí tak, aby při překrytí ventilů docházelo k pozitivnímu
poklesu tlaku, dojde k příznivé změně plnění, sníží se emise, spotřeba paliva a zvýší
se výkon.
5. Rozvrstvené plnění - v blízkosti zapalovací svíčky se nachází bohatá směs, kterou
lze velmi dobře zapálit. Hlavní průběh spalování poté probíhá v chudé směsi.
Rozvrstveného plnění lze dosáhnout děleným spalovacím prostorem (komůrka) nebo
přímým vstřikem paliva do spalovacího prostoru.
6. Dalším opatřením na motoru
· Snížení tření válců
· Rychlé dosažení provozní teploty
Provozní podmínky a oblasti motorů ve vztahu k emisím1. Otáčky - čím vyšší, tím i vyšší obsah škodlivých látek ve výfukových plynech
2. Zatížení motoru - se stoupajícím zatížením se zvyšuje hodnota teploty ve spalovacím
prostoru a snižuje se tloušťka zóny v blízkosti stěny spalovacího prostoru, ve které
dochází k uhasnutí plamene. Tím se sníží hodnota emisí nespálených HC a CO. NOx
naopak vzrůstá.
3. Rychlost - hodnoty emisí HC a CO nejsou stoupající rychlostí ovlivněny, Nox
vzrůstá
4. Dynamický provoz - emise zůstávají. Hlavním důvodem je přizpůsobování směsi
požadavkům přechodového jevu. Zejména karburátorových motorů.
OsvětleníRozdělení světlometů:
· světlomety
· svítilny
· odrazky
Světlomety se skládají ze zdroje světla, optického systému a krytu. Svítilny mohou být:
· samostatné
· skupinové (mají společné pouzdro)
· sdružené (mají společný zdroj světla)
Jednotky osvětlení:
Světelný tok -je množství světelné energie vydané zdrojem za sekundu [lm] Svítivost -je
hustota světelné energie vyzářené do určitého směru [cd] Jas - udává poměrné rozložení
svítivosti na povrchu zdroje [nit] (cd/m2) Osvětlení -je hustota světelného toku dopadající
na osvětlenou plochu [lux] (lm/m )