Tematické okruhy k odborné rozpravě u státních závěrečných zkoušek studijního oboru N-ADI-P Automobilní a dopravní inženýrství

Platné pro školní rok 2019/2020 a později

Pohonné jednotky

1. IDEÁLNÍ (TEORETICKÉ) PRACOVNÍ OBĚHY SPALOVACÍCH MOTORŮ: ideální oběh zážehového a vznětového motoru; práce oběhu; termická účinnost.
2. REÁLNÉ PRACOVNÍ OBĚHY SPALOVACÍCH MOTORŮ: odchylky od ideálních oběhů a jejich příčiny; modelování uvolnění tepla; energetické ztráty a účinnosti.
3. VNITŘNÍ SPALOVÁNÍ: tvoření, zapalování a hoření směsi u zážehových a vznětových motorů; model hoření a přestupu tepla; vliv tvaru spalovacího prostoru; oktanové a cetanové číslo.
4. PALIVA PRO SPALOVACÍ MOTORY: základní vlastnosti a požadavky na paliva; výroba uhlovodíkových paliv; plynná paliva; alternativní paliva. Stechiometrické rovnice spalování; spotřeba paliva; úplná charakteristika motoru.
5. PARAMETRY SPALOVACÍCH MOTORŮ: střední indikovaný a efektivní tlak; energetická bilance spalovacího motoru; rychlostní a zatěžovací charakteristiky spalovacích motorů.
6. EMISE SPALOVACÍCH MOTORŮ: vlastnosti paliv; druhy emisí; původ jejich vzniku a vliv na živé organismy; metody snižování emisí; metody měření emisí.
7. SOUSTAVY PRO ÚPRAVU SPALIN: konstrukce oxidačních a třícestných katalytických konvertorů; recirkulace výfukových plynů; filtry pevných částic; soustavy pro snížení oxidů dusíku.
8. PŘEPLŇOVÁNÍ PÍSTOVÝCH SPALOVACÍCH MOTORŮ: možnosti zvyšování výkonu spalovacích motorů; princip činnosti a konstrukce mechanicky poháněných dmychadel; spolupráce turbodmychadla se spalovacím motorem; konstrukce turbodmychadla; kombinované a vícestupňové přeplňování; plnicí soustava přeplňovaného motoru.
9. ALTERNATIVNÍ POHONY: motory na plynná paliva; elektromobily; pohony pracující s vodíkem; hybridní pohonné jednotky.
10. KLIKOVÝ MECHANISMUS: píst; pístní kroužky; pístní čep; ojnice; klikový hřídel; ložiska a těsnění klikového mechanismu; řemenice; setrvačník; tlumič torzních kmitů.
11. BLOK MOTORU, VÁLCE A HLAVA VÁLCŮ: kliková skříň; blok válců; blok motoru; hlava válců; spalovací prostory; sací a výfukový kanál; těsnění hlavy válců.
12. ROZVODY SPALOVACÍCH MOTORŮ: rozvody dvoudobých a čtyřdobých motorů; pohony rozvodového mechanismu; variabilní ventilové rozvody.
13. SACÍ A VÝFUKOVÝ SYSTÉM: rezonanční sací potrubí; čištění nasávaného vzduchu; výfukové soustavy dvoudobých a čtyřdobých motorů; snižování hluku výfuku.
14. CHLAZENÍ A MAZÁNÍ: přímé a nepřímé chladicí soustavy; konstrukční a regulační prvky chladicích soustav; ztrátové a oběhové mazání; konstrukční a regulační prvky mazacích soustav.
15. KINEMATIKA A DYNAMIKA KLIKOVÉHO MECHANISMU: kinematika centrického a excentrického klikového mechanismu; redukce klikového mechanismu do hmotných bodů; síly a momenty v mechanismu.
16. VYVAŽOVÁNÍ MOTORŮ: příčiny a projevy nevyváženosti klikového mechanismu; vyvažování jednoválcového motoru; vyvažování řadových a vidlicových motorů; částečné a úplné vyvážení.
17. VAČKOVÉ MECHANISMY: kinematika vačkových mechanismů ventilových rozvodů spalovacích motorů; redukce rozvodového mechanismu; dynamika ventilového rozvodu.
18. PALIVOVÁ SOUSTAVA ZÁŽEHOVÝCH MOTORŮ: regulace a řízení zážehových motorů; soustavy jednobodového a vícebodového nepřímého vstřikování a přímého vstřikování paliva zážehových motorů; snímače a akční členy.
19. PALIVOVÁ SOUSTAVA VZNĚTOVÝCH MOTORŮ: regulace a řízení vznětových motorů; princip činnosti řadového vstřikovacího čerpadla, rotačního vstřikovacího čerpadla, soustavy se sdruženými vstřikovači; vstřikovací soustava Common-rail; snímače a akční členy.
20. PŘEVODOVÁ ÚSTROJÍ: třecí a hydrodynamické spojky; hydrodynamické měniče; geometrie čelního a kuželového soukolí; stupňové převodovky s ozubenými koly; planetová soukolí; spojovací a kloubové hřídele; rozvodovky a diferenciály.

Motorová vozidla

1. PODÉLNÁ DYNAMIKA VOZIDEL: zatížení náprav; valivý odpor; vzdušný odpor; dojezdová zkouška vozidla.
2. PŘEVODOVÉ MECHANISMY: převodovky - konstrukce, volba převodů, diagram hnací síly, pilový diagram, vliv hydrodynamického měniče momentů; vliv diferenciálů na akceleraci a rozjezd na povrchu s rozdílným součinitelem tření.
3. BRZDĚNÍ: brzdná dráha, charakteristický průběh zrychlení; rozdělení brzdných sil, optimální rozdělení brzdných sil, diagram rozdělení brzdných sil; mechanické prostředky ovlivňující rozdělení brzdných sil, protiblokovací systémy (ABS) – princip funkce.
4. KONSTRUKCE BRZDOVÝCH SYSTÉMŮ: konstrukce brzdy kotoučové; brzdy bubnové; posilovač brzd; hydraulický systém brzd (brzdové válce, omezovače brzd, regulátory); ABS.
5. OVLADATELNOST VOZIDLA: směrové vlastnosti pneumatik; zatáčení při nízké rychlosti; charakteristiky zatáčivosti (při vysoké rychlosti); vliv zavěšení na zatáčivost vozidla.
6. KONSTRUKCE ZAVĚŠENÍ: geometrie zavěšení; jednotlivé typy náprav a jejich konstrukce; uložení kola.
7. PNEUMATIKY A KOLA: konstrukce a materiály pneumatik; typy pneumatik a značení pneumatik; konstrukce a značení vozidlových kol.
8. KONSTRUKCE ŘÍZENÍ: konstrukce mechanismu řízení; převodky řízení; posilovače řízení; konstrukce součástí řízení.
9. SVISLÁ DYNAMIKA: nerovnosti vozovky; vnímání jízdních vibrací; odezva vozidla na buzení od nerovností vozovky; vlastní frekvence; vliv pružin; tlumičů na komfort a bezpečnost jízdy.
10. PRUŽINY A TLUMIČE: druhy odpružení; konstrukce hydraulických tlumičů; měření a testování tlumičů; elektronické systémy odpružení a tlumení.
11. TRAKTORY: násobiče; převodovky a pohon vývodového hřídele; exploatační vybavení a regulační hydraulika traktorů; síly působící na traktor s nářadím; tahové charakteristiky.
12. MĚŘENÍ A ZPRACOVÁNÍ SIGNÁLU: měření fyzikálních veličin; vzorkování a filtrace signálu; Fourierova transformace; experimentální modální analýza; FFT; počítačem řízený experiment.

Aplikovaná mechanika

1. TERMODYNAMIKA IDEÁLNÍCH PLYNŮ: termodynamické veličiny; stavová rovnice; termodynamické děje v p-V a T-s diagramu; základní zákony termodynamiky.
2. PROUDĚNÍ IDEÁLNÍCH PLYNŮ: rovnice kontinuity; energetická rovnice; Bernoulliho rovnice; I. zákon termodynamiky pro otevřenou soustavu; rychlost zvuku ideálních plynů; aplikace rovnic při řešení turbodmychadla.
3. VÝPOČTOVÝ MODEL PRUTU: prutové předpoklady; geometrické charakteristiky příčného průřezu a popis napjatosti; uplatnění modelu pro stanovení napětí a deformace částí vozidel a pohonných jednotek.
4. PODMÍNKY PLASTICITY A KŘEHKÉ PEVNOSTI: MAX Τ; HMH; Mohrova podmínka křehké pevnosti; vyjádření bezpečnosti k meznímu stavu pružnosti pro obecnou napjatost; uplatnění podmínek pro stanovení bezpečnosti částí vozidel a pohonných jednotek.
5. VYSOKOCYKLICKÁ A NÍZKOCYKLICKÁ ÚNAVA MATERIÁLU: zatěžovací cyklus a jeho charakteristiky; Wöhlerova křivka; Haigův diagram; kumulace poškozování; stanovení bezpečnosti; uplatnění pro komponenty vozidel a pohonných jednotek.
6. KMITÁNÍ SOUSTAVY S JEDNÍM STUPNĚM VOLNOSTI: pohybová rovnice; amplitudo-frekvenční charakteristika; vlastní frekvence; volné, vynucené, tlumené a netlumené kmitání.
7. Dynamika torzních soustav: Dynamický tlumič; torzní soustava s převody; pružné spojky; vlastní frekvence; vynucené kmitání.
8. METODA KONEČNÝCH PRVKŮ: Typy chyb; matice hmotnosti, tuhosti a tlumení; přímé a iterační řešení soustavy; typy prvků; předpoklady pro modální, harmonickou a kontaktní úlohu.
9. MULTI-BODY SYSTÉMY: Integrace pohybových rovnic; modely tlumení; základní prvky pro popis soustavy těles; typy pružných těles.
10. ZDROJE VIBRACÍ A ZVUKU VOZIDEL: Typické frekvence buzení pro klikový mechanismus, vyvažovací jednotku, turbodmychadlo, převodovku, hnací trakt, interakci pneumatik a vozovky.
11. ŠÍŘENÍ VIBRACÍ A ZVUKU: Kvantifikace vibrací a zvuku; hladiny akustických veličin; způsoby snižování vibrací a hluku; vzájemné vztahy mezi akustickými veličinami.
12. MĚŘENÍ VIBRACÍ A HLUKU: Měření snímači zrychlení, mikrofony, akustickou sondou a laserovým vibrometrem; zpracování vibroakustických veličin; měření akustického výkonu.
13. HYDRODYNAMICKÉ MAZÁNÍ SUBSYSTÉMŮ VOZIDEL: Vlastnosti motorových olejů; radiální a axiální kluzná ložiska; podmínky hydrodynamického mazání; vliv elastických deformací; stanovení bezpečnosti ložiska; Reynoldsova rovnice; oteplení olejové vrstvy.
14. ELASTOHYDRODYNAMICKÉ MAZÁNÍ SUBSYSTÉMŮ VOZIDEL: Výpočet kontaktu dle Hertzovi teorie; valivá ložiska; elastické deformace; režimy mazání; Stribeckova křivka; vliv drsnosti povrchu.
15. DYNAMIKA HNACÍCH TRAKTŮ: Modelování klikového mechanismu, ventilového rozvodu a pohonů ventilových rozvodů; profuk pístní skupinou; modelování torzních tlumičů a spojek.
16. DYNAMIKA ROTORŮ: krouživé kmitání rotorů, Campbellův diagram; gyroskopické účinky; základní výpočtové modely rotoru; vyvažování rotorů.

Mechatronické systémy

1. MECHTRONICKÝ SYSTÉM: co je mechatronika; uzavřená a otevřená řídicí smyčka; základní mechatronické systémy (ABS, ASR, ESP, řízení spalovacího motoru); ADAS; Průmysl 4.0.
2. ZÁKLADY ELEKTRONIKY: proud, napětí; Ohmův zákon; I. a II. Kirchhoffův zákon; elektrický výkon; aktivní a pasivní prvky; polovodiče a polovodičové součástky, snímače (indukční, Hallův, teploty, piezoelektrické); akční členy (elektromechanické, pneumatické prvky, hydraulické prvky, nekonvenční)
3. PERIFERIE ŘÍDICÍCH JEDNOTEK ECU: běh kódů/algoritmu; zapojení, princip a programování prvků (mikrokontrolér, Digitální výstupy DO, Digitální vstupy DI, analogové vstupy AI, analogové výstupy AO, sběrnice SPI, sběrnice I2C, sběrnice CAN); PWM; regulace.
4. VÝROBA ECU: počítačový návrh plošných spojů; technologie výroby plošných spojů; povrchová montáž; elektromagnetická kompatibilita, návrhová pravidla DPS.
5. VÝVOJ A TESTOVÁNÍ MECHATRONICKÝCH SYSTÉMŮ: V-diagram/model; MIL testování; Rapid Prototyping; SIL testování; PIL testování; HIL testování; Fyzikální testy; Systémové integrační testy; Test Cell.
6. MĚŘENÍ A ZPRACOVÁNÍ DAT: měřicí řetězec; vzorkování-Aliasing; kvantování, chyba měření, zpracování dat
7. DIAGNOSTIKA VOZIDLA: diagnostika vozidla přes OBD, SAE J1939 (DM1, DM2, DM3, FMI, SPN, PGN).
8. ELEKTROMOBILY A HYBRIDNÍ VOZIDLA: koncepce elektromobilu, koncepce hybridního vozidla, princip elektromotoru a princip řízení elektromobilu/hybridního vozidla, funkce baterie (výpočet doby nabíjení, dojezdu vozidla).
9. AUTONOMNÍ VOZIDLA: úrovně autonomie (SAE); snímače pro autonomní řízení; princip řízení autonomních vozidel.

Upozornění: Uvedené oblasti otázek nereprezentují kompletní seznam znalosti nutných k úspěšnému zvládnutí státních závěrečných zkoušek. Při přípravě k závěrečným zkouškám je vhodné využít všech podkladů poskytnutých při přednáškách a cvičeních v průběhu celého studia.