OÚV – Výklad tématu z ovládání a údržby vozidla a provádění jejich výuky

Obsah

3.

 

Druhy pohonných jednotek motorových vozidel, forma a způsob dodávání energie.

 

Kapitoly

 

Druhy pohonných jednotek motorových vozidel

Motorová vozidla jsou vybavena různými druhy pohonných jednotek, které se liší svým principem činnosti, způsobem získávání energie a využitím v různých podmínkách provozu. Tyto jednotky mají různé vlastnosti, výhody i nevýhody, které ovlivňují jejich využití v praxi.

Spalovací motory

Spalovací motory jsou nejrozšířenějším typem pohonných jednotek motorových vozidel. Pracují na principu přeměny chemické energie paliva na mechanickou práci prostřednictvím procesu spalování. Spalovací motory lze rozdělit na dvě základní kategorie:

Zážehové motory (benzínové):

    • Pracují na principu zážehu směsi paliva a vzduchu pomocí elektrické jiskry.
    • Palivo (benzín) je míseno se vzduchem v sacím potrubí nebo přímo ve válci (přímé vstřikování).
    • Po stlačení směsi v pracovním válci je směs zapálena zapalovací svíčkou, což způsobí rychlou expanzi spalin a pohyb pístu.
    • Tento pohyb je přenášen na klikový hřídel, který přeměňuje přímočarý pohyb na rotační.

Vznětové motory (dieselové):

    • Pracují na principu samovznícení paliva při vysoké teplotě a tlaku.
    • Vzduch je nejprve stlačen na vysoký tlak, což způsobí zvýšení jeho teploty.
    • Palivo (nafta) je poté vstříknuto přímo do spalovacího prostoru, kde se samovolně vznítí díky vysoké teplotě stlačeného vzduchu.
    • Tento proces je účinnější než u zážehových motorů a je charakterizován vyšší tepelnou účinností.

Hlavní části spalovacích motorů

    • Válce: Prostor, kde dochází ke spalování směsi paliva a vzduchu.
    • Písty: Pohybují se ve válcích a přenášejí sílu na klikový hřídel.
    • Klikový hřídel: Přeměňuje přímočarý pohyb pístů na rotační pohyb.
    • Rozvodový mechanismus: Zajišťuje správné otevírání a zavírání sacích a výfukových ventilů.
    • Palivový systém: Zajišťuje dodávku paliva a jeho smísení se vzduchem (karburátor nebo vstřikování).

Spalovací motory jsou stále populární díky své vysoké energetické hustotě paliva a široké dostupnosti infrastruktury pro jeho distribuci.

Hybridní pohonné jednotky

Hybridní pohonné jednotky kombinují dva různé zdroje energie – spalovací motor a elektromotor. Tato kombinace umožňuje efektivnější využití energie, snížení spotřeby paliva a omezení emisí škodlivých látek. Hybridní systémy lze rozdělit na několik základních typů:

 

  1. Mild hybrid (MHEV)
      • Elektromotor slouží jako podpora spalovacího motoru, například při akceleraci.
      • Baterie je malá a dobíjí se rekuperací (přeměnou kinetické energie na elektrickou při brzdění).
      • Není možné provozovat vozidlo pouze na elektrický pohon.
  2. Full hybrid (HEV)
      • Vozidlo může jezdit čistě na elektrický pohon, na spalovací motor nebo na kombinaci obou.
      • Baterie je větší než u mild hybridu a umožňuje kratší jízdy na elektřinu.
      • Systém automaticky přepíná mezi režimy podle jízdních podmínek (např. při rozjezdu na elektřinu, při vyšších rychlostech na spalovací motor).
  3. Plug-in hybrid (PHEV)
      • Lze dobíjet z externího zdroje elektřiny (např. domácí nabíječka nebo veřejná nabíjecí stanice).
      • Větší baterie umožňuje delší dojezd na čistě elektrický pohon (obvykle 40-80 km).
      • Po vybití baterie funguje jako běžný hybrid (HEV).
  • Výhody hybridních pohonů:
    • Nižší spotřeba paliva a emise v městském provozu.
    • Tichý elektrický pohon při nízkých rychlostech.
    • Rekuperace energie při brzdění.
  • Nevýhody:
    • Vyšší pořizovací cena než u běžných spalovacích motorů.
    • Omezený elektrický dojezd (zejména u HEV).
    • Potřeba údržby dvou systémů (spalovacího motoru a elektromotoru).

Elektrické pohonné jednotky

Elektrické pohonné jednotky využívají elektromotory k pohonu vozidla, přičemž energie je čerpána z akumulátorů (baterií). Tyto akumulátory jsou zpravidla lithium-iontové, které vynikají vysokou energetickou hustotou, dlouhou životností a schopností rychlého nabíjení. Základním prvkem je elektromotor, který převádí elektrickou energii na mechanickou práci, čímž dochází k pohybu vozidla. Elektromobily mohou být vybaveny jedním nebo více elektromotory, což umožňuje pohon přední, zadní nebo všech čtyř kol.

Energie pro elektromobily je dodávána třemi základními způsoby:

    • Nabíjení z externího zdroje: Vozidlo je připojeno k nabíjecí stanici (AC nebo DC), kde se baterie nabíjí. Nabíjecí výkon se pohybuje od pomalého nabíjení (domácí zásuvka) po rychlonabíjení (ultrarychlé nabíječky).

    • Regenerativní brzdění: Při zpomalování nebo brzdění elektromotor pracuje jako generátor a přeměňuje kinetickou energii vozidla zpět na elektrickou energii, která se ukládá do baterie.

    • Solární dobíjení: Některé elektromobily mohou být vybaveny solárními panely, které umožňují získávat energii přímo ze slunce, což však poskytuje pouze doplňkový zdroj energie.

Elektrické pohonné jednotky se vyznačují vysokou účinností, nízkými provozními náklady a ekologickým provozem, neboť neprodukují žádné emise přímo při jízdě. Navíc poskytují tichý chod a okamžitý točivý moment, což přispívá k dynamickému a plynulému zrychlení.

Plug-in hybridní pohonné jednotky

Plug-in hybridní pohonné jednotky (PHEV) jsou speciálním typem hybridních vozidel, která kombinují spalovací motor s elektromotorem a umožňují externí dobíjení baterie pomocí nabíjecí stanice. Tento typ pohonné jednotky nabízí výhody jak elektrických, tak spalovacích vozidel, což přináší vysokou flexibilitu a úsporu paliva.

Princip fungování:

    • PHEV mají dvě hlavní pohonné jednotky: spalovací motor (benzínový nebo naftový) a elektromotor napájený z akumulátoru (baterie).

    • Akumulátor se dobíjí nejen z externího zdroje (domácí nabíječka, veřejná nabíjecí stanice), ale také rekuperací energie při brzdění nebo jízdě z kopce.

    • Vozidlo může jezdit čistě na elektrický pohon (elektrický režim), čistě na spalovací motor (spalovací režim) nebo kombinovaně (hybridní režim), což umožňuje optimální využití energie podle aktuálních jízdních podmínek.

Výhody PHEV:

    • Úspora paliva: Možnost jezdit na elektrický pohon na kratší vzdálenosti (obvykle 40–80 km), což snižuje spotřebu paliva.

    • Flexibilita: Když je baterie vybitá, vozidlo pokračuje v jízdě na spalovací motor, což eliminuje obavy z omezeného dojezdu.

    • Ekologické výhody: Při jízdě na elektrický pohon nedochází k emisím výfukových plynů.

Nevýhody PHEV:

    • Vyšší pořizovací cena kvůli složitější technologii.

    • Omezená kapacita baterie oproti plně elektrickým vozidlům.

    • Závislost na dostupnosti nabíjecí infrastruktury pro efektivní využití elektrického režimu.

Plynové pohonné jednotky

Plynové pohonné jednotky jsou alternativou ke klasickým spalovacím motorům, které využívají kapalná paliva, jako je benzín nebo nafta. Mezi nejčastěji používané plyny patří stlačený zemní plyn (CNG – Compressed Natural Gas) a zkapalněný ropný plyn (LPG – Liquefied Petroleum Gas). Oba tyto typy plynových pohonů mají své specifické vlastnosti, výhody i nevýhody.

CNG (Compressed Natural Gas):

    • Složení: CNG je tvořen převážně metanem (CH₄).

    • Skladování: Plyn je stlačen na vysoký tlak (200–250 barů) a uchováván ve speciálních tlakových nádržích.

    • Použití: CNG je využíván především u osobních vozidel, městských autobusů a některých nákladních vozidel.

    • Výhody: Nižší emise oxidu uhličitého (CO₂) a škodlivin oproti naftovým a benzínovým motorům, nižší provozní náklady.

    • Nevýhody: Omezená síť plnicích stanic, větší nároky na prostor pro tlakové nádrže.

LPG (Liquefied Petroleum Gas):

    • Složení: LPG je směs propanu (C₃H₈) a butanu (C₄H₁₀).

    • Skladování: Plyn je zkapalněn pod nízkým tlakem (5–10 barů) a uchováván v tlakových nádržích.

    • Použití: Nejčastěji se využívá u osobních vozidel, kde je instalován jako dodatečný systém ke stávajícímu benzínovému motoru.

    • Výhody: Nižší emise, nižší cena paliva, snadná dostupnost plnicích stanic.

    • Nevýhody: Nižší energetická hodnota ve srovnání s benzínem, mírně snížený výkon motoru.

Společné vlastnosti plynových pohonů:

    • Ekologičtější provoz: Nižší emise škodlivých látek než u klasických paliv.

    • Bezpečnost: Moderní systémy jsou vybaveny bezpečnostními ventily a tlakovými pojistkami.

    • Dostupnost: LPG je široce dostupné, zatímco síť CNG stanic je méně rozšířená.

Plynové pohonné jednotky jsou vhodnou volbou pro ty, kdo hledají úspornější a ekologičtější alternativu ke klasickým pohonům.

Vodíkové pohonné jednotky

Vodíkové pohonné jednotky jsou moderní a ekologickou alternativou k tradičním spalovacím a elektrickým motorům. Využívají vodík jako zdroj energie, který může být přeměněn buď přímo na mechanickou energii spalováním v motoru, nebo na elektrickou energii pomocí palivového článku.

 

Druhy vodíkových pohonných jednotek:

  1. Vodíkové spalovací motory:
    • Pracují na podobném principu jako běžné zážehové motory, ale místo benzínu spalují vodík.
    • Vodík je dodáván do válců motoru, kde se mísí se vzduchem a následně je zapálen jiskrou.
    • Výhodou je, že spalováním vodíku vzniká především vodní pára, což výrazně snižuje emise škodlivin.
    • Nevýhodou jsou vyšší teploty spalování, které mohou způsobovat tvorbu oxidu dusíku (NOx), a nižší účinnost ve srovnání s palivovými články.
  1. Palivové články (FCEV – Fuel Cell Electric Vehicles):

    • Jedná se o technologicky pokročilejší variantu, kde se vodík nehoří, ale využívá se chemická reakce mezi vodíkem a kyslíkem.

    • Vodík je veden do palivového článku, kde reaguje s kyslíkem z okolního vzduchu za vzniku elektrické energie, vody a tepla.

    • Vyrobená elektřina napájí elektromotor, který pohání vozidlo.

    • Hlavní výhodou je vysoká účinnost a nulové emise škodlivin (pouze vodní pára).

Způsoby skladování a dodávání vodíku:

    • Vodík může být skladován v tlakových nádržích ve stlačené (350–700 bar) nebo zkapalněné formě.

    • Plnění vodíkového vozidla probíhá na speciálních vodíkových čerpacích stanicích.

    • Vodíkové nádrže jsou navrženy z vysoce odolných materiálů a splňují přísné bezpečnostní normy.

Výhody a nevýhody vodíkových pohonných jednotek:

    • Výhody: Rychlé tankování (podobné jako u konvenčního paliva), vysoký dojezd, nulové emise při provozu (u FCEV).

    • Nevýhody: Omezená infrastruktura čerpacích stanic, náročná výroba a skladování vodíku, vyšší náklady na výrobu vozidel.

1. Vnější kontrola

  • Mechanické poškození vozidla
  • Kola a pneumatiky
  • Zasklení kabiny
  • Zpětná zrcátka
  • Stírací a ostřikovací soustava
  • Zadní čela, boční stěny a plachty
  • Závěs pro přívěs nebo točnice
  • Spojovací zařízení pro přípojná vozidla
  • Blatníky
  • Zástěrky
  • Čistota světel, zasklení
  • Registrační značky
  • Motor, převodovka, rozvodovka, kolové redukce, servořízení, hydraulická zařízení a palivový systém
  • Centrální mazání

2. Kontrola množství všech provozních náplní

  • Palivo
  • Motorový olej
  • Brzdová kapalina
  • Hydraulický olej
  • Kapalina do ostřikovačů
  • Mazivo v centrálním mazacím systému
  • Chladicí kapalina

3. Kontrola funkce osvětlení

  • Funkce předních světlometů
  • Funkce zadních světlometů
  • Stěrače a ostřikovače
  • Klakson

4. Kontrola vzduchojemů, akumulátorů, čističe vzduchu, výbavy a dokladů

  • Vzduchojemy
  • Akumulátory
  • Čistič vzduchu
  • Povinná výbava a předepsané doklady

5. Kontrola povinného a nouzového vybavení

  • Povinná výbava
  • Výstražný trojúhelník a lékárnička:
    • Přítomnost a snadná dostupnost.
  • ADR (přeprava nebezpečných věcí)
  • Poutací a upínací souprava
  • Kontrola předepsaných dokladů
  • Další doklady dle druhu přepravy
  • Kontrola prvků aktivní a pasivní bezpečnosti
  • Kontrola po zastavení motoru

6. Před nastartováním motoru

  • Nastavení sedačky:
    • Pohodlná a bezpečná poloha pro řízení.
  • Nastavení zrcátek:
    • Zrcátka správně nastavena pro dokonalý výhled.
  • Volant a řízení:
    • Vyzkoušet volný chod volantu (nesmí být příliš volný nebo tuhý).
  • Pedály:
    • Zkontrolovat volný pohyb a funkčnost spojky, brzdy a plynu.
  • Brzdy:
    • Vyzkoušet funkčnost ruční brzdy.
  • Bezpečnostní pásy:
    • Kontrola funkčnosti zámků a neporušenosti pásů.
  • Přítomnost všech povinných dokladů:
    • Řidičský průkaz, technický průkaz, pojištění vozidla.

7. Po nastartování motoru

  • Přístrojová deska:
    • Zkontrolovat, zda žádná kontrolka nehlásí závadu.
  • Zvuky motoru:
    • Naslouchat případným neobvyklým zvukům.
  • Výfuková soustava:
    • Vizualní kontrola netěsností nebo neobvyklých zvuků při nastartování.
  • Kontrola dobíjení akumulátoru:
    • Rozsvícení kontrolky dobíjení při startu, která se po chvilce zhasne.
  • Brzdy a spojka:
    • Vyzkoušet funkčnost při prvních metrech jízdy.

8. Bezpečnostní funkční kontrola

  • Vizuální kontrola
  • Řízení
  • Brzdy

9. Po zastavení motoru

  • Zajištění proti pohybu
  • Zakládací klíny
  • Zajištění proti neoprávněnému užití
  • Těsnost brzdových okruhů poslechem
  • Mechanické poškození pohledem
  • Kola a pneumatiky pohledem