Osnove rada motora

Osnove i malo više ( nije potrebno znati ali je preporučljivo )

Svrha motora je da pretvara gorivo u kretanje i time obezbedi pokretanje automobila. Trenutno, najlakši način da se napravi kretanje od goriva je sagorevanje goriva unutar motora. Daklem, automobilski motor je motor sa unutrašnjim sagorevanjem - sagorevanje se odigrava u njegovoj unutrašnjosti. Treba zapaziti par stvari 

- Postoje različite vrste motora sa unutrašnjim sagorevanjem. Dizel motori su jedna, benzinski druga, a rotacioni (Vankel) opet neka treća grupa. Svaka od tih grupa naravno ima svoje prednosti i mane. 

Na kraju posta je postavljen princip rada Vankel i Oto motora.

Sagorevanje 

Kada se kaže automobilski motor, uglavnom se misli na četvrototaktni ciklus sagorevanja koji obezbeđuje da se sagorevanje goriva pretvori u kretnju. Četvorotaktni ciklus je smislio Nikolaus Otto 1867. godine, pa je po njemu nazvan Otto ciklus. Ono što razlikuje benzinse i dizel motore je da smesu goriva i vazduha u cilindru koje je kompresovao klip kod benzinskog motora pali svećica iskrom, dok se kod dizela smeša sama pali usled visokog stepena kompresije koja usijava vazduh do tačke kada on sam eksplodira. Pojedinačno, radne faze četvorotaktnog obavljaju sledeće procese: 
1. usisavanje 
2. kompresovanje 
3. ekspanizija 
4. izduvavanje 

1. takt: Usis (usisni ventil je otvoren, izduvni zatvoren) 
2. takt: Kompresija (oba ventila su zatvorena, klip sabija smesu) 
3. takt: Ekspanzija (iskra svečice pali smesu, a gasovi se šire potiskujući klip) 
4. takt: Izduv (izduvni ventil je otvoren, usisni zatvoren) 

Rekli smo da je za sagorevanje potrebno pomešati vazduh i gorivo. Za potpuno sagorevanje najpovoljniji odnos goriva i vazduha je stalan i iznosi (14,7 : 1 u korist vazduha kod benzinskih motora). Za povećanje dobijene energije (tako i snage motora) naprosto potrebno je sagoreti više smese. Zato motori veće zapremine po pravilu razvijaju veću snagu jer im u cilindar stane više smese. Klip (koji sabija smesu odn. vazduh) u radu se kreće između dva položaja - donje i gornje mrtve tačke pri čemu prelazi put koji nazivamo hod klipa. Uzmemo li u obzir njegov prečnik (klipovi su u pravilu okruglog preseka), zapreminu cilindra može se predstaviti kao prostor koji se nalazi između ta dva krajnja položaja klipa. Pri tome zapreminu nekog motora možemo predstaviti kao proizvod zapremine jednog cilindra i broja cilindara. Odnos najveće zapremine cilindra (kada je klip u donjoj mrtvoj tački) i prostora u koji je smesa sabijena dolaskom klipa u gornju mrtvu tačku nazivamo stepenom kompresije. 

Od stepena kompresije znatno zavisi energija koju dobijamo sagorevanjem smese, a njegovim povećanjem (do izvesne granice) raste i snaga motora. Posledica sagorevanja smese je povećanje zapremine gasova unutar cilindra. Ova ekspanzija pokreće klip prema dole, a on posredstvom klipnjače okreće kolenasto vratilo (radilicu). Ovo pravolinisko kretanje klipa pretvara se u kružno koje se potom predaje prenosnom mehanizmu, a na kraju točkovima. Da bi motor mogao pravilno "disati", tj. usisavati smesu u cilindar i izbacivati iz njega produkte sagorevanja, brinu se ventili. Postoje dve vrste ventila: usisni i izduvni, a ritam njihovog otvaranja i zatvaranja diktira broj obrtaja motora koji se menja obzirom na to koliko je pritisnuta papučica gasa. Moderni motori radi bolje razmene gasova imaju više ventila po cilindru. Tako dva usisna i dva izduvna ventila jednom (četverocilindričnom) 16-ventilskom motoru omogućavaju znatno bolje "disanje", a time i ostvarivanje veće snage u poredjenju s klasičnom (dvoventilskom) verzijom. 

Zapremina 

Prostor u kome se komprimovanje i eksplozija smese dešavaju se pod kretnjom klipa menja, tj. menja svoju zapreminu. Ta zapremina, dakle, ima svoju minimalnu i maksimalnu vrednost. Razlika između njih se naziva zapreminom motora i meri se u litrama, kubnim centimetrima (ccm) ili u područjima gde još uvek ne važi metrički sistem u kubnim inčima (cin). Jedan litar ima 1000 ccm, dok jedan kubni inč ima oko 16,4 kubnih centimetara. 

Na primer: 
Motorna testera ima motor zapremine 40 ccm. 
Motorcikl može imati motor od 50 pa do 1300ccm. 
Sportski automobil može imati motor od 5l (ili 5000 ccm). 
Većina običnih putničkih automobila danas ima između 1000 i 3000 ccm. 

Cilindri imaju iste zapremine pa četvorocilindrični motor od 2.0l ima zapreminu jednog cilindra od 500ccm. U principu zapremina može ugruba da prikaže koliko motor može snage da razvije. Raspored cilindara u motoru može biti redni, u V (pod nekim uglom) ili položeni ili tzv. boxer motori. 

Obrtni momenat:

Šta je obrtni momenat (oznaka u Nm), čemu to služi i zašto dizel motori sa manjom snagom u kW imaju veći obrtni momenat, od benzinskih motora pri istom broju obrtaja?

Obrtni momenat je snaga koja pokreće točkove i što je broj veći znači da je motor snažniji. Dizeli nisu manje, već su veće snage pa zato po pravilu imaju bolje perfomanse od benzinaca pri identičnim obrtajima/ uslovima rada. Ta posledica nastaje kao rezultat veće kompresije dizela, jace eksplozije i time veće sile koja jače gura klip. 
Formalna statistička snaga u KS ili kW pri maksimalnom broju obrtaja ne govori o sposobnosti motora da pokreće tokkove i vise je marketinske svrhe/ papirnatog podatka. 
Mana dizela je da zbog većih rotacionih masa mora sporije da se vrti od sličnog benzinca i time ne može da dostigne broj obrtaja na max. uporediv sa benzincem. 
Suštinski i najlakše za razumeti: obrtni momenat je mogućnost sile da pokreće točkove i auto. Jača sila (Nm) bolje perfomanse. 
Ne zaboraviti da može i manja sila ako je češće primenjena (vise rpm) da omogući bolje perfomanse. 

Primer:
Yugo 55 i Golf I dizel 
imaju istu snagu=40kW 

Yugo se max vrti oko 6000 ob/min 
Golf se max vrti na 5000 ob/min 
snaga je ista 
posto su obrtni moment i obrtaji motora obrnuto srazmerni znaci da golf ima veci obrtni moment 

Vrlo često se barata ciframa koje mogu, ali ne moraju ništa da znače, ako se dobro ne proanaliziraju. Performanse automobila, dakle ubrzanje, elastičnost, maksimalna brzina i potrošnja zavise jednako od maksimalne snage izražene u KW ili KS i maksimalnog obrtnog momenta motora izraženog u Nm. Međutim, ono što je vrlo važno je da razumete činjenicu da se, kako maksimalna snaga, tako i maksimalni obrtni moment postižu samo na određenom broju obrtaja, a ne u celom radnom intervalu agregata. Zato ponekad imate utisak da motor ne vuče (pri niskom broju obrtaja), jer je obrtni moment nedovoljno veliki. 

Razlika između dobrog i lošeg motora je pre svega u tome koliko ravnomerno razvija snagu, i na kom opsegu obrtaja daje dovoljno veliki obrtni moment. Svakom se ponekad desilo da sedne iz slabijeg (po snazi) automobila u jači (sa manjom kubikažom) i da primeti da jednako brzo ide kao onaj sa 10-tak konja manje, pa Vam se ponekad čini da čak i slabije "vuče". Većina nas menja brzine po "zvuku", odnosno kada motor počne da se "dere" prebacimo u više stepen prenosa. To je u principu povezano sa obrtnim momentom, odnosno, motor najbolje reaguje na gas na obrtajima u području maksimalnog obrtnog momenta. A zašto? 

Obrtni moment je sila koja je rezultat pretvaranja pravolinijskog kretanja (klipa) u rotaciono kretanje zamajca. Pošto ova definicija nije baš svima jasna, pokušaćemo da Vam to objasnimo malo slikovitije. Ako na primer želite od odšrafite šraf, i ako to radite sa običnim šrafcigerom, Vaša šaka obrće ručicu i predstavlja obrtni "moment", koji je ponekad nedovoljno veliki i šraf će ostati u zidu. Međutim, ako se latite na pr. gedore ići će mnogo lakše, jer je obrtni moment sada sila Vaše ruke X dužina ključa (poluge). U prevodu sa istom inicijalnom silom, a dužom polugom postižete veći obrtni moment. 

Dakle bitno je kada se postiže "opipljivi" obrtni moment, odnosno kada motor počinje da vuče. Recimo ako uporedimo dva benzinska motora, jači Fordov od 1.6 litara (Escort 1.6 iz 1991. godine) i 105 KS i slabiji VW-ov od 1.8 litara i 90 KS (Golf II) doći ćemo do zaključka zašto se svima čini da ovaj VW-ov motor bolje "vuče" kad ima 15 KS manje. Odgovor leži u obrtnom momentu! Kao što znamo niko pri zdravom razumu ne vozi motor konstantno na najvećem mogućem broju obrtaja (unapred se izvinjavamo zagovornicima takve vožnje), već na umerenim obrtajima ? oko 3.000 o/min. Kad u tom trenutku stisnete gas, bez prebacivanja u niži stepen prenosa, zavisite upravo od obrtnog momenta, jer motor nema dovoljno snage, a da bi postigao istu treba mu vreme. VW-ov motor na 3.000 o/min na primer postiže najveći obrtni moment (maksimalni) od 142 Nm, dok Fordov motor u tom trenutku isporučuje oko 122 Nm, što se itekako oseti na papučici gasa, te sa Golfom imate bolje međuubrzanje. Dakle upravo je bitna ta "inicijalna" sila, a snaga motora dolazi sve više do izražaja kako obrtaji motora rastu. 

Kod modernih dizelaša je razlika u odnosu na benzinske motore znatno veća. Recimo novi Peugeotov HDI motor od 1.6 l razvija snagu od 109 KS, ali i maksimalni obrtni moment od 260 Nm pri samo 1.500 o/min, tako da je Peugeotov benzinac od 1.6 l i 109 KS prilično inferioran kada su međuubrzanja u pitanju, zbog maksimalnog obrtnog momenta od 147 Nm tek pri 4.000 o/min. Ova karakteristika motora nije bitna samo zbog ubrzanja, već i zbog potrošnje ali i veka trajanja agregata. Ako zbog nedovoljno elastičnosti motora (malog obrtnog momenta na malom broju obrtaja motora) morate stalno da naterujete motor u visoke obrtaje, to mu sigurno neće produžiti životni vek ? naprotiv. Isto je i sa potrošnjom, što veći obrtaji veća i potrošnja, tako da dolazimo da zaključka da je itekako važno kako izgleda kriva obrtnog momenta, odnosno kako motor radi na nižim i srednjim obrtajima i koliko Nm isporučuje.

Transmisija:


Transmisija menja izlazne karakteristike motora ondnosno prilagodjava broj obrtaja i obrtni moment. Transmisija vrši redukciju snage koju proizvodi motor i plasira je na tlo,putem točkova.
Naprimer, u prvoj brzini je redukcija ondosno poluosovina se mnogo manje vrti nego motor ali zato je obrtni moment znatno veći od onog što pravi motor. Uzbrdo vam treba vučna sila a ne brzina, zato figurira obrtni momet a ne brzina(broj obrtaja).

Definicija konjske snage 

Prema toj priči postavljena je definicija, koje se danas držimo, a koja govori kako je jedna KS = 75 kg m/s. Prebacimo to u razumljiv rečnik: prosečni konj (snažan 1 KS) u stanju je da predmet težak 75 kg podići za 60 m vukući ga 1 minutu (slika 1). U novije vreme prelaskom na metrički sistem, snagu izražavamo vatima (W) odn. kilovatima (kW). Ono što dalje predstavalja problem je pretvaranje tih vrednosti. 

Odnos je sledeći: 1 KS = 0,735 kW odnosno 1 kW = 1,35962 KS. 

Jedna KS potrebna je da se telo teško 75 kg podigne 60 m za 1 minut 

Definicija obrtnog momenta 

Međutim opisivanje snage nije dovoljno, da bi u potpunosti sagledali performanse motora potrebna Vam je još jedna veličina: Moment sile. 

Opšte poznat kao "obrtni moment", je u stvari nešto što je "jednako proizvodu sile i udaljenosti mesta na kojem deluje ta sila od ose rotacije". Ali o čemu se zaista radi? Zamislite ključ za skidanje šrafova na točkovima. Što dužu polugu imate to će vam posao odvijanja biti lakši jer ćete istu silu primenjivati na većoj udaljenosti od ose rotacije (šrafa). Ova se udaljenost zove "krak sile", a ono što pri odvijanju primenjujete na šrafu zove se "moment" (jedinica: Nm).

Sofisticirane kontrole motora 

Pre nego su zakoni o emisiji doneti, bilo je moguće napraviti motor automobila bez mikroprocesora. Sa donošenjem striktnijih zakona o emisiji, sofisticirane šeme za kontorlu su bile potrebne da bi se regulisala smeša vazduh/gorivo kako bi katalitički konverteri mogli da odstrane što više zagađivača iz izduvnih gasova. 

Kontrolisanje rada motora je najzahtevniji posao za procesor na vašem automobilu, takodje Motorna Upravljačka Jedinica (engleski ECU) je najsnažniji kompjuter u većini automobila. Upravljačka jedinica koristi sistem zatvorene petlje, kontorlnu šemu koja nadgleda izlazne parametre sistema kako bi kontorlisala ulazne parametre, upravljajući emisijom i potrošnjom goriva motora (kao i mnogim drugim parametrima). Prikupljanjem podataka sa desetine različitih senzora kontorlna jedinica zna sve od temperature rashladne tečnosti do količine kiseonika u izduvu. Sa ovim podatcima ona izvodi millione kalkulacija u sekundi, uključujući i traženje vrednosti u tabelama, računanje dugih jednačina kako bi odredila najbolji trenutak bacanja varnice i određivanje vremena koliko brizgaljke goriva trebaju biti otvorene. 

Moderne kontrolne jednicie sadrže 32-bitni 40-Mhz-ni procesor. Ovo možda ne zvuči brzo u poređenju sa 500 - 1,000 megahercnim procesorima koje verovatno posedujete u svojim personalnim računarima, ali ne zaboravite da procesor u vašem automobilu radi sa daleko efikasnijim programskim kodom nego li onaj koji imate u svom kućnom računaru. Programski kod u prosečnoj upravljačkoj jedinici zauzima nešto manje od 1-og megabajta (MB) memorije. Poređenja radi vi u svom kompjuteru imate barem 2 gigabjata (GB) programa što je 2000 puta više od sadržine u upravljačkoj jedinici. 

Svake godine automobili čini se postaju sve komplikovaniji. Automobili danas mogu da imaju čak i po 50 mikroprocesora u sebi. Takodje ovi mikroprocesori otežavaju vaš rad na svom automobilu, neki od njih zaista održavanje vašeg automobila čine lakšim 

Neki od razloga za povećanje broja mikro procesora su: 

- Potreba za sofisticiranijom kotrolom motora kako bi se ispunili standardi emisije izduvnih gasova i potrošnje goriva 
- Napredna dijagnoostika 
- Pojednostavljivanje proizvodnje i dizajna automobila 
- Redukcija količine ožičenja u automobilima 
- Nove sigurnosne mogućnosti 
- Nove konfornije i korisnije mogućnosti 

Komponetnte upravljačke jedinice ECU: 

Processor je upakovan u kućište sa stotinama drugih komponenti na višeslojnoj štampanoj ploči. Neke od drugih komponenti u upravljačkoj jedinici koje podržavaju rad procesora su: 

Analogno digitalni pretvarači: 
Ovi uređaji očitavaju izlazne vrednosti nekih od senzora na vozilu, kao što je sensor za kiseonik (kod nas poznat kao lambda sonda). Izlaz sa ovog kiseoničkog senzora je analogni napon, najčešće između 0 i 1,1 (V) volt. Kako procesor razume jedino digitalne brojeve, tako analogno digitalni pretvarač pretvara napon u 10-bitni digitalni broj. 

Digitalni izlazi visokog nivoa: 
Na većini modernih automobila kontrolna jedinica pali svećice, otvara i zatvara brizgaljke za gorivo i uključuje i isključuje ventilator hladnjaka rashladne tečnosti. Kako digitalni izlaz može biti ili uključen ili isključen tako ne postoji stanje između. Primera radi jedan izlaz za kontrolisanje ventilatora hladnjaka rashladne tečnosti može da pruži 12V (volti) i 0.5A (ampera )prema releju ventrilatora kada je uključen i 0V (volti) kada je isključen. Digitalni izlaz sam po sebi je kao relej. Malena količina snage koju procesor može da proizvede pobuđuje tranzistor na digitalnom izlazu dozvoljavajući mu da snabde daleko većom količinom snage relej ventilatora koji dalje obezbedjuje još veću količinu snage za sam vetilator. 


Digitalno analogni pretvarači: 
Nekada upravljačka jedinica treba da pruži i analogni naponski izlaz da bi pokrenula neke komponente na motoru. Poštoo je procesor u upravljačkoj jedinici digitalna naprava pa mu je samim tim potrebna naprava koja može pretvoriti digitalni broj u analognu vrednost. 

Kalibratori signala: 
Nekada izlazi i ulazi moraju biti kalibrisani pre nego budu očitani. Na primer analogno digitalni pretvarač kome je potreban napon od senzora kiseonika mogao bi biti podešen da čita signal od 0 do 5 volti, ali kiseonički senzor daje samo 0 do 1.1 volt. Kalibrator signala je kolo koje podešava nivo signala koji ulazi ili izlazi. Ako smo primera radi postavili kalibrator signala da pomnoži vrednost napona sa kiseoničkog senzora za četiri puta, onda bi dobili signal od 0 do 4.4 volt, čime bi analogno digitalnom pretvaraču bilo dozvoljeno da očita vrednosti napona mnogo preciznije. 

Komunikacioni čipovi ? kola za komunikaciju: 
Ovi čipovi implemetiraju raznolike komunikacione standarde koji su korišćeni na automobilima. Postoji više korišćenih standarda, ali jedan koji počinje da dominira u komunikaciji u vozilu se naziva CAN (grubo prevedeno na naš jezik trebalo bi da znači Upravljačko Umrežavanje ili možda bolje umrežavanje upravljačkih uređaja). Ovaj komunikacioni standard omogućava brzine komunikacije do 500 Kbps (kilobita u sekundi). To je daleko brže nego u predhodnim standardima. Ova brzina je neophodna iz razloga što pojedini moduli komuniciraju sa magistralom podataka stotinama puta u sekundi. CAN komunikaciona magistrala koristi samo dve žice. (govoreci o magistrali misli se na fizičke veze izmedju modula kojima se prenose informacije, u ovom slučaju to su dve žice) 


Lakši dizajn i proizvodnja 

Imajući komunikacioni standard dizajniranje i proizvodnja vozila je postala malo lakša. Dobar primer ovog pojednostavljenja je instrumentalni odeljak automobila. 

Instrumentalni odeljak sakuplja i prikazuje podatke sa raznih delova vozila. Većina ovih podataka je već korišćena od strane drugih modula u automobilu. Primera radi motorna upravljačka jedinica ?ECU zna temperaturu rashladne tečnosti i broj obrtaja motora. Kontroler transmisije zna brzinu vozila. Kontroler sistema protiv blokiranja kočionog sistema zna ako postoji problem sa ABS-om. 

Svi ovi moduli jednostavno salju podatke na komunikacionu magistralu. Više puta u sekundi motorna upravljačka jedinica će poslati paket informacija koji sadrži zaglavlje i podatke. U zaglavlju su samo brojevi koji identifikuju paket kao očitavanje brzine ili temperature, dok su podatci odgovarajući brojevi za brzinu i temperaturu. Instrument panel ima u sebi jos jedan modul koji zna da traži odredjene pakete podataka, kad god neki od njih vidi očita ga ažurira informaciju bilo na odgovarajuću kazaljku ili neki drugi indikator sa novom vrednošću. 

Većina proizvođača automobila kupuje instrumentalne odeljke kompletno sastavljenje od strane dobavljača, koji ih prave prema specifikaciji proizvodjača. Ovo olakšava posao dizajniranja instrument panela, kako za proivodjače automobila tako i za johove dobavljače. 

Jednostavnije je za proizvođača automobila da kaže dobavljaču na koji način će svaka kazaljka biti pokretana. Umesto da kaže dobavljaču da će određena žica obezbeđivati signal brzine i da će napon varirati od 0 do 5 V i da će 1.1 volt odgovarati brzini od trideset milja na čas, proizvođač može samo da pruži listu paketa podataka. Onda je na proizvodjaču automobila odgovornost da se postara da je ispravan podatak poslat na komunikacionu magistralu. 

Za dobavljača je lakše da napravi instrument tablu zato što on ne treba da zna nijedan detalj oko toga kako je genrisan signal brzine ili odakle dolazi. Umesto toga instrumet tabla jednostavno nadgleda komunikacionu magistralu i ažurira podatke na kazaljkama kada primi nove podatke 

Ovaj tip komunikacionog standarda je veoma jednostavan za proivođače automobila da kooperiraju dizajn i proizvodnju komponenti. Proizvodjač automobila ne treba da brine o detaljima kako je koja kazaljka pokrenuta ili lampica upaljena, a dobavljač koji pravi instrument tablu ne treba da brine odakle dolaze signali. 

Pametni senzori 

Sistem odeljaka je sada primenjen na manjoj skali za senzore. Na primer običan senzor pritiska sastoji se od uredjaja koji šalje različit napon u zavinsosti od pritiska koje je na njega primenjen. Obično naponski izlaz nije linearan, zavisi od temperature i nisko naponski je pa zahteva pojačanje. 

Neki proizvođači senzora proivode pametne senzore u kojima je integrisana elektronika, zajedno sa mikroprocesorom koji je osposobljen da očitava napon kalibriše ga koristeći temperaturno kompenzacijske krive i da digitalno pošalje pritisak na komunikacionu magistralu. 

Ovo poizvođača automobila čuva prljavih detalja vezanih za senzore i isto tako čuva procesorsku snagu modula, koji bi drugačije trebao da obavi te proračune. To čini dobavljača, koji je najupućeniji u detalje senzora, odgovornim za pružanje tačnog očitavanja. 

Još jedna prednost pametnih senzora je ta što je digitalni signal dok putuje kroz provodnik manje osetljiv na električne smetnje. Analogni napon putujući kroz žicu 
može da poveća vrednost prolazeći pored određenih električnih komponenti ili čak od strujnih vodova. 

Komunikacione magistrale i mikroporicesori takodje pomažu u pojednostavljivanju ožičenja kroz multipleksiranje - sabijanje. Pogledajmo malo bliže kako oni to čine 

Pojednostavljeno ožičenje 

Multipleksiranje ili sabijanje je tehnika koja može pojednostaviti ožičenje u automobilu. U starijim automobilima žice od svakog prekidača su išle do svakog potrošača. Sa sve više i više uređaja na vozačkim komandama svake godine, smultipleksiranje je postalo neophodno da bi se ožičenje održalo pod kontrolom. U multipleksiranim ?sabijenim sistemima modul sadrži najmanje jedan mikroprocesor koji upravlja ulazima i izlazima jednog određenog dela automobila. Na primer vozila koja imaju puno prekidača na vozačkim vratima mogu imati modul za ta vrata. Neki automobili imaju električne prozore, električna ogledala, električne brave pa čak i električno pomeranje sedišta sve na vratima. Bilo bi nepraktično da se vodi debeo svežanj kablova koji bi iz sistema poput ovog izlazio iz vrata. Umesto toga modul vozačkih vrta nadgleda sve prekidače 

Evo kako sve to radi: 
Ako vozač pritisne dugme svog prozora, modul vrata uključuje relej koji daje struju tom motoru za prozor. Ako vozač pritisne dugme da na suvozačkim vratima podesi ogledalo, modul vozačkih vrata šalje paket podataka na komunikacionu magistralu automobila. Ovaj paket kazuje drugom modulu da pokrene motor suvozačkog ogledala. Na ovaj način većina signala koji napuštaju vozačka vrata su sadržana u dve žice koje formiraju komunikacionu magistralu. 

Razvoj novih sigurnosnih sistema je takodje povećao broj mikroporcesora u automobilima.

Sigurnost, Udobnost i Pogodnost 

Tokom prošle decenije, videli smo da sigurnosni sistemi poput ABS-a i vazdušnih jastuka su postali podrazumevani na automobilima. Ostala bezbedonosna operma poput kontrole proklizavanja i kontrole stabilnosti počinje da biva takodje podrazumevana. Svaki od ovih sistema dodaje novi modul u automobil, a taj modul sadrži višestruki broj mikroporcesora. U budućnosti će biti sve više i više ovakvih modula po celom automobilu kako se novi bezbednosti sistemi budu dodavali. 

Svaki od ovih sigurnosnih sistema zahteva više snage za procesuiranje i često je spakovan u svoj sopstveni elektronski modul. Ali tu nije kraj. U nadolazećim godinama imaćemo pogodnih karakteristika u svojim vozilima, i svaki od njih će zahtevati sve više elektronksih modula koji sadrže višestruki broj mikroprocesora . 

Čini se da ne postoji granica koliko će tehnologije proizvodjači automobila ugrađivati u naše automobile. Povećanje svih ovih elektronskih mogućnosti navodi proizvodjače automobila da povećaju napon u sistemu na automobilima sa sadašnjih 14V na 42V. Ovo će pomoći da se obezbedi dodatna snaga koju ovi moduli zahtevaju.

VANKEL MOTOR

Pogonski mehanizam 

U novije vrijeme javlja se čitav niz konstrukcija s izmjenama u motoru. Zajednička je ideja da se konstruira motor u kojem ne bi bilo pravocrtnog gibanja klipa, već bi se postiglo odmah rotirajuće gibanje. Budući da pokusi s plinskom turbinom ne zadovoljavaju za motore manje snage, to se u novije vrijeme eksperimentira s rotirajućim klipom po Wankelovu načelu. Plinske turbine imaju mnogo veću specifičnu potrošnju goriva i veliki broj okreta, pa ne bi bile prikladne za gradsku vožnju. 

Oto i dizel-motori prostorno su veliki, po jednoj konjskoj snazi su teški i vrlo složeni. Ovi motori danas ne ispunjavanju zahtjeve suvremenog vozila, a njihovo održavanje je skupo. Dobar dio prostora karoserije vozila treba ustupiti smještaju motora. Nedostatak klipnih motora je i u tome što su dosegli granicu snage i broja okreta motora. Glavni nedostatak u konstrukciji klipnih motora je pravocrtno gibanje klipa. Osim toga, to gibanje je nerabnomjerno jer se klip neprekidno ubrzava i usporava. Da se smanje posljedice takvog gibanja, klip treba da je što lakši, a potreban je i jači zamašnjak da bi se koljevasto vratilo jednakomjerno okretalo. Iz tih razloga prešlo se na gradnju višecilindričnih motora. Tako je konstrukcija postala još složenija, a troškovi održavanja su se povećali. Nedostaci klipnih motora dolaze do izražaja pri gradnji motora s velikim brojem okreta. 

Walkel je konstrukciji svog motora povezao sva nastojanja u otklanjanju nedostataka klipnog motora. Prema tome, njegovo rješenje može se smatrati prekretnicom u gradnji motora. Mnoge tvornice u svijetu vrše pokuse s valkel-motorom i čekaju pogodan trenutak da ga počnu serijski proizvoditi, a neke tvornice to već i čine. 

Rad motora odvija se na načlelu između dvotaktnog i četverotaknog motora, ali ga ne možemo nazvati ni dvotaktni ni četverotaktni, Zvuk motora sličan je zvuku dvotaktnog motora, ali je mnogo ravnomjerniji. Motor se sastoji od kućišta s ususnim i ispušnim kanalom i otvorom za svjećicu. U šupljinama oko kućišta protječe voda za hlađenje. Hlađenje klipa preko dodirnih mjesta u kućištu nije dovoljno, zato je klip šupalj, pa kroz klip cirkulira ulje za hlađenje. Prema tome, vankel-motor ima hladnjak za vodu i ulje, ali problem hlađenja i brtvljenja ni do danas nije potpuno riješen. 

Vankel motor sastoji se od rotacijskog klipa i ekscentričnog vratila. Ekscentrično vratilo preko zupčanika vodi rotirajući klip po krivulji kućišta. Klip u kućištu vrši radni proces usisivanja, kompresije, preuzima tlak izgaranja i izgoni izgirjele plinove van, pa nakon tog ciklusa okreće ekscentrično vratilo. Rotirajući klip ima oblik trokuta. 

Tvornica NSU prva je usvojila izradu vankel-motora za automobile. Njezin prvi motor ima 500 cm3 , a razvija snagu od 37kW kod 5500 okr./min. Stupanj kompresije motora je 8,6 : 1. Potrošnja mu je manja od 10 litara na 100 kilometara. Taj motor ugrađen u vozilo pokatuje neka svojstva koja nema klipni motor. Naručito se istile normalan rad motora u različitim stupnjevima prijenosa. To je svojstvo osobito važno za vožnju gradom jer kod takvih motora gotovo da ne treba mijenjati brzinu. Osim toga, unatoč visokom stupnju kompresije, u vankel-motoru pri ovoj kompresiji ne dolazi do detonativnog izgaranja. 


Motor sa slike izrađen je u tvornici NSU, ima 75kW kod 6000 okr./min., vodeno hlađenje, a klipovi su hlađeni uljem. Hladnjak za ulje smješten je dolje u sprenuku za ulje.

OTO MOTOR def. 

Oto motori su dvotaktni i četverotaktni klipni motori koji troše tekuća i plinovita goriva, dovode ih u cilindar u plinovitom stanju pomješana sa zrakom, nakon toga ih komprimiraju i pale električnom iskrom. 

Četverotaktni motori rade u četiri takta: 

1. usisavanje 
2. kompresija 
3. ekspanzija (radni takt) 
4. ispuhavanje izgorjelih plinova 

Prvi takt - usisavanje 

Usisavanje počinje kada se otvori usisni ventil. To je 10 do 20° koljenastog vratila prije gornje mrtve točke (GMT). Ranije otvaranje ventila potrebno je da se do GMT usisni ventil potpuno otvori. Tako se smanjuju ulazni vrtlozi koji mogu nastati pri ulazu plinova u cilindar. Kada se klip nalazi u gornjem položaju, on je u gornjoj mrtvoj točki. U toj točki klip mijenja smjer gibanja i kada dođe u donji položaj, onda je u donjoj mrtvoj točki (DMT). Put klipa od jedne mrtve točke do druge zove se klipni hod. 

Za vrijeme usisavanja klip se giba od GMT do DMT. Zbog toga u clindru nastaje podtlak. Veličina podtlaka za vrijeme usisavanja ovisi o brzini gibanja klipa, odnosno o broju okreta motora. Uzima se da je približna veličina podtlaka 80 ? 90 kPa. U sredini klipnog hoda klipna brzina je najveća, a u mrtvim točkama je jednaka nuli. Smjesa dobije kinetičku energiju zbog razlike tlaka u cilindru i atmosferskog tlaka. Zbog ovisnosti tlaka o brzini gibanja klipa, tlak je različit u raznim točkama klipnog hoda. Pri strujanju smjese podtlak se može valovito mijenjati a to naglo mijenja tlak u cilindru. Zbog prigušavanja u upusnim vodovima neće se sva kinetička energija pretvoriti u potencijalnu, pa se tlakovi nikada neće izjednačiti; zato je i količina usisane snage manja. 

Volumen cilindra između gornje i donje mrtve točke je radni volumen. 
Volumen cilindra iznad gornje mrtve točke je kompresijski volumen. 
Kompresijski volumen i radni volumen daju ukupan volumen cilindra. 

Drugi takt - kompresija 

Kompresijom se smanjuje volumen, a temperatura i tlak rastu. Kada se zatvori usisni ventil, klip se giba prema gornjoj mrtvoj točki i komprimira usisanu smjesu. Previsok tlak uzrokovao bih previsoku temperaturu i gorivo bi se samo zapalilo. Općenito vrijedi da temperatura gorive smjese motora mora biti oko 373K (100 °C) niža od točke samozapaljenja goriva. Tako zagrijana smjesa zapali se električnom iskrom koju daje svjećica. Koliko će biti kompresijski tlak, ovisi o stupnju kompresije. Usisana smjesa komprimira se kod oto-motora na 7 do 12 puta manji volumen od usisanog. Omjer između volumena usisane i komprimirane gorive smjese tove se omjer kompresije. Teorijski, to je omjer između ukupnog i kompresijskog volumena cilindra. Što je omjer kompresije veći, to je bolje iskorištena kalorična vrijednost goriva pri pretvorbi u mehanički rad. Prema tome, bilo bi poželjno da omjer kompresije bude što veći, ali on je ograničen, jer bi se smjesa zbog visoke temperature mogla sama zapaliti, a to bi nepovoljno utjecalo na rad motora. 

Treći takt - izgaranje i ekspanzija 

Nakon završene kompresije slijedi treći radni takt, tj. izgaranje smjese i ekspanzija izgorjelih plinova. 

Izgaranje goriva u motoru je oksidacija, tj. spajanje elemenata goriva s kisikom. 

Pri izgaranju oslobađa se kemijska energija goriva i prelazi u toplinsku. Manji dio topline pretvori se u mehanički rad, a veći dio odlazi s ispušnim plinovima, odnosno odvodi se rashladnim sredstvom. 
Izgaranje goriva može biti potpuno, tj. ukljik izgara potpuno s kisikom u ugljični dioksid, a vodik se s kisikom spaja u vodu. Potpuno izgaranje ugljika vrši se prema kemijskoj jednadžbi: 

C + O2 = CO2 

U motoru se takav proces ne može potpuno ostvariti. Ugljik izgara djelomice ili nepotpuno po kemijskoj jednadžbi: 

C + O = CO 

Ugljični monoksid je otrovni plin, pa ga u mehaničkim radionicama pri puštanju motora u rad treba pomoću dodatne cijevi odvoditi u atmosferu izvan radne prostorije. 

Zbog visoke temperature u cilindru i zbog izgaranja vodika, na ispušnu cijev izlazi vodena para. Vodik izgara prema jednadžbi: 

2H2 + 2O = 2H2O 

Za hladnog vremena iz ispušne cijevi izlazi voda u obliku bijelog dima. To nas ne treba zabrinjavati, jer to znači da vodik dobro izgara. Kada je ispušni vod hladan, vodena para se kondenzira, pa iz ispušne cjevi kaplje voda. 

Izgaranje goriva u oto motoru 

Oto-motori pale se električnom iskrom. Paljenje se vrši s jednom ili više električnih iskara. Nakon pojave električne iskre izgaranje se naglo širi, tako da se cijeli proces obavlja kao zatvoreni mlaz. Brzina izgaranja relativno je mala, iznosi 15 do 30 m/s, a povećava se dužinom puta izgaranja. Ako brzina prijeđe kritičnu granicu, izgaranje može, uz ostale uvjete, prijeći u eksploziju. Brzina eksplozije najmanje je 330m/s, a može dostići brzinu od 1000m/s i više. Povećanjem tlaka kompresije povećava se i opasnost od eksplozije. Druga opasnost od eksplozije čine veličina i oblik kompresijskog prostora te smještaj svjećica. Da se smanji dužina izgaranja, danas se uvodi elektronsko paljenje motora. 

Četvrti takt - ispuhavanje 

Nakon ekspanzije treba iz cilindra istisnuti izgorjele plinove kako bi se ukupni volumen cilindra oslobodio za novo punjenje. Istiskivanje izgorjelih plinova počinje mnogo prije DMT i zbog toga se topli plinovi nalaze još od tlakom 0,4 ? 0,6 Mpa. Kada se ispušni ventil otvori, plinovi počinju izlaziti brzinom od 800 do 900 m/s. Ta brzina, odnosno kinetička energija izlaznih plinova, nastaje zbog pada tlaka, tj. potencijalna energija plinova. Velika izlazna brzina ispušnih plinova stvara jaku buku koju valja prigušiti.