Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti AUTOMOBILOVÁ MECHATRONIKA 6.cvičení SMAD Ing. Gunnar Künzel

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Zapalovací systémy Cíl cvičení: –Procvičit základní pojmy a vývoj zapalovacích systémů. –Prohloubit teorii zapalování směsi. –Seznámit se s principy, chováním a konstrukcí jednotlivých druhů zapalování. –Ukázat elektronicky řízené zapalovací systémy s mikrokontrolérem. –Umět odpovědět na otázky a úlohy k opakování a procvičování učiva.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Osnova cvičení Úlohy k řešení: Definice základních pojmů a přehled zapalovacích systémů. Teorie zapalování směsi paliva. Druhy zapalovacích systémů. Bezkontaktní elektronické řízení zapalovacích systémů. Otázky a úlohy k opakování.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Základní pojmy Zapalovací cívka. Rozdělovač zapalování. Poměrný úhel styku. Předstih zážehu. Zapalovací svíčka. Samozápalná hodnota.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Základní pojmy Zapalovací cívka – transformátor měnící elektrický impuls malého napětí na impuls velkého napětí. Rozdělovač – přístroj přerušující proud o malém napětí procházející primárním vinutím zapalovací cívky a rozděluje proud vysokého napětí v sekundárním vinutí zapalovací cívky, jednotlivým zapalovacím svíčkám motoru.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Základní pojmy Poměrný úhel styku – udává poměrnou dobu sepnutí kontaktu přerušovače v procentech vzhledem k době otáčení hřídele rozdělovače. Předstih zážehu – doba, o kterou okamžik zážehu předchází okamžik, kdy píst dosahuje své horní úvrati (HÚ). Zapalovací svíčka – zařízení k zapalování směsi paliva se vzduchem ve válci spalovacího motoru elektrickou jiskrou.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Základní pojmy Samozápalná hodnota – vyjadřuje vlastnost svíčky nezpůsobit samozápal přežhavením některé části svíčky při zvyšování tepleného zatížení.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Rozdělení zapalovacích soustav Z pohledu generačního vývoje lze spalovací systémy rozdělit podle několika hledisek

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Rozdělení zapalovacích soustav

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Teorie zapálení směsi Úkolem zapalovací soustavy zážehových motorů je v žádaném okamžiku vyvolat na kontaktech svíčky elektrický výboj. Výboj může nastat, stane-li se prostor mezi elektrodami vodivý – musí tedy nastat ionizace. Zvýšením napětí pak dochází k nárazové ionizaci. Urychlené elektrony naráží na atomy a vyráží z vazby další elektrony, které se stanou volnými – jde o začátek doutnavého výboje, který přechází v elektrický oblouk (teplota přes 2500 °C)

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Teorie zapálení směsi Průběh vzniku elektrického oblouku závisí na řadě vlivů. Velikost napětí při kterém mezi elektrodami zapalovací svíčky nastane výboj – zapalovací (průrazné) napětí je závislé na řadě faktorů (geometrie a materiál elektrod, složení směsi paliva a vzduchu ve spalovacím prostoru, tlak a teplota prostředí, vzdálenost elektrod). U nových systémů s přímým vstřikováním bude zapálení a udržení oblouku ovlivňovat i rychlost proudění a turbulence.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Zapalovací svíčka Důležitým komponentem zapalovací soustavy je zapalovací svíčka, zapálení směsi paliva dané časovou fází od přeskočení jiskry až po vytvoření stabilního čela plamene, má výrazný vliv na průběh procesu spalování.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Nároky a požadavky na zapalovací svíčku Spalovací prostor – teplota 2000 – 2500 °C, tlaky 6 – 6,6 MPa, chemicky agresivní prostředí, izolační materiál je namáhán rázy 20 – 25 kV (u kondenzátorových zapalování jsou napětí ještě vyšší).

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Konvenční (bateriové) zapalování Vysoké napětí pro zapalovací jiskru se získává elektromagnetickou indukcí, rychlou změnou magnetického toku v zapalovací cívce. Při sepnutí kontaktu přerušovače, prochází primárem zapalovací cívky proud, který vytváří elektromagentické pole. Přerušením proudového obvodu rozpojením kontaktů přerušovače se energie akumulovaná v magnetickém poli transformuje na sekundární vinutí zapalovací cívky.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Konvenční (bateriové) zapalování Indukovaným napětím se nabíjejí primární a sekundární kapacity a energie magnetického pole přechází do jejich náboje. Po dosažení napětí potřebného k elektrickému průrazu mezi elektrodami svíčky, přechází energie z kapacit a zbytková energie magnetického pole do výboje na svíčce. Bateriová zapalovací cívka je upravena, tak aby akumulovala energii magnetického pole.  [T] – magnetický tok N [-] – počet závitů I [A] – proud R m [H -1 ] – magnetický odpor

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Teorie konvenčního zapalování

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Teorie konvenčního zapalování

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Zapalovací cívka 1 – svorka k přerušovači; 2 – vývod vysokého napětí; 3 – víčko izolantu; 4 – pružina; 5 – železné jádro z plechových pásků; 6, 7 – pouzdro; 8 – izolační podložky; P – primární vinutí; S – sekundární vinutí.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Přerušovač 1 – výstředný šroub 2, 9 – upevňovací šroub 3, 4 – kontakty 5 – narážka 6 – pohyblivé raménko 7 – čep 8 – pružina 10 – vačka 11 – šroub

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Rozdělovač Přerušovač s kondenzátorem a se zařízením s automatickým nastavováním předstihu tvoří obvykle jeden konstrukční celek. Rozdělovač slouží k přepínání zdroje vysokého napětí ke svíčce, která má zapalovat. 1 – hlavice rozdělovače 2 – vložky pro přívody 3 – přívod 4 – rozdělovací rotor 5 – rozdělovací rameno 6 – sběrací kartáč 7 – deska 8 – čepy 9 – závaží 10 – pružiny 11 – kulisa 12 – vačka 13 – hřídel rozdělovače 14 – deska přerušovače

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aplikace polovodičových komponent Tranzistorové zapalování

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aplikace polovodičových komponent Řízení úhlu sepnutí – regulace sepnutí a omezení proudu

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Aplikace polovodičových komponent Vývoj časovacích zařízení a řízení bodu zážehu –Doposud používaný přerušovač, není schopen při vyšších otáčkách sledovat okamžik zapájení - byl nahrazen bezkontaktním snímáním okamžiku zážehu. –Snímání je řešeno: Hallovou sondou; Induktivním senzorem; Optickou závorou; Piezo senzorem.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Bezkontaktní tranzistorové zapalování s Hallovou sondou

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Bezkontaktní tranzistorové zapalování s Hallovou sondou

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Plně elektronické kondenzátorové zapalování

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Systém s jednojiskrovými zapalovacími cívkami

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Systém s dvoujiskrovými zapalovacími cívkami

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Otázky a úlohy k opakování 1.Činnost čtyřdobého a dvoudobého zážehového motoru, zažehnutí zápalné směsi, předstih zážehu. 2.Účel jednotlivých částí bateriového zapalování. 3.Schéma a činnost zapalování pro čtyřválcový motor. 4.Konstrukce a činnost zapalovací cívky. 5.Konstrukce čtyřválcového rozdělovače a jeho pohon. 6.Konstrukce a činnost přerušovače, účel kondenzátoru.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Otázky a úlohy k opakování 8.Konstrukce zapalovací svíčky, její namáhání v zapalovacím prostoru. 9.Samozápalná hodnota, svíčky studené a teplé. 10.Schéma a činnost klasického tranzistorového zapalování, řízeného přerušovačem. 11.Princip elektronického tranzistorového zapalování pro jednoválcový motor, funkce přerušovače. 12.Druhy senzorů pro bezkontaktní elektronické zapalování, odstředivá a podtlaková regulace předstihu zážehu.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Závěr V šestém cvičení si studenti procvičili základní pojmy a vývoj zapalovacích systémů. Byla prohloubena teorie zapalování směsi paliva formou matematického modelu náhradního schématu bateriového zapalování. Studenti byli seznámeni s principy a grafickým chováním jednotlivých druhů zapalování a také s jejich konstrukcí, v poslední části se seznámili s bezkontaktními principy zapalovacích systému s mikroprocesorem. Na základě těchto cvičení a přednášek by studenti měli být schopni odpovědět na zadané otázky a úlohy.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Použitá literatura GSCHEIDLE, R. a kol. Příručka pro automechanika, SOBOTÁLES, Praha, 2001, 629 s, ISBN: X. PAVLIS, S. Elektrotechnika motorových vozidel, IVV MZe ČR, Praha, 1996, 103 s, ISBN: MATOUŠEK, J. a kol. Elektrická zařízení vozidel, PC-DIR spo. s r. o., Brno, 1994, 159 s, ISBN: GREGORA, S. – MAŠEK, Z. Elektronické a mechatronické systémy v konstrukci silničních vozidel, UP : Pardubice, 2008, 223 s, ISBN: ŠŤASTNÝ, J. – REMEK, B. Autoelektrika a autoelektrika, Nakladatelství T. Malina, Praha, 1995, 276 s, ISBN:

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Děkuji za pozornost