Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Motor technika

2007.12.20
Motorszerkezetek
 
A belső égésű motorok történelmében rengeteg próbálkozásra van példa, mindig új és új autómotor-szerkezetek kifejlesztésére. Végül azonban csak három alaptípusnak sikerült máig fennmaradnia: a soros motornak, melynél két vagy több munkahenger sorban egymás után helyezkedik el; a boxer-motornak két vagy több hengerrel, melyek fekve, egymással szemben orientáltak, és a V-motornak, ahol a hengerek v-alakban állnak egymással szemben. A boxer-motor alapjában véve egy kihajtott soros-motor. A V-motoroknál a hengerszög akár 180 fokig (Ferrari) terjedhet. A használatos szögek a 60 vagy 90 fok a motortér nagyságának megfelelően. A négyhengeres soros motornál is léteznek variánsok, melynél a hengerek, például a kiépítési hossz csökkentésére, V alakba rendezettek (Lancia). Hasonló elrendezést találunk a V8-motoroknál is, melyek valójában szétnyitott soros-nyolchengeres motorok.

Építési módok Porsche 6 hengeres boxer BMW V12
 

A négyütemű motor általában négy fő szerelési egységből és néhány segédberendezésből áll :

Motorház: hengerfejfedő, hengerfej, henger, forgattyúház és olajteknő.
Forgattyús mechanizmus: dugattyú, hajtókar és forgattyús-tengely.
Motorvezérlés: szelepek, szelepcsavarok, szelepemelő, szelepemelő tengely, bütykös tengely, szabályozó(fogas)kerekek, szabályozólánc vagy fogasszíj.
Keverékképző berendezés: karburátor vagy befecskendező berendezés, szívórendszer, pillangószelep.
Segédberendezések: gyújtóberendezés, kenőrendszer, hűtőrendszer és kipufogórendszer.

A munkavégzés lerövidítve így történik:

Egy munkaciklus két bütyköstengely-átfordulást foglal magába. Ezalatt lezajlik egy munkaciklus négy üteme. Egy munkaütem mindig a felső holtponttól az alsó holtpontig vagy fordítva tart. A holtpont azt a helyet jelenti, ahol a mindenkori dugattyú mozgási iránya megfordul. Ezeken a pontokon a dugattyú mindig rövid ideig áll, bár a forgattyús-tengely tovább fordul.
Beszívás ütem: beeresztőszelep nyitva - a dugattyú lefele futásakor alacsony nyomás keletkezik a munkahengerben. A keletkező, a külső nyomáshoz viszonyított nyomáskülönbség hatására a levegő a szívórendszeren keresztül beszívódik, ahol az a keverékképző rendszer segítségével (karburátor, befecskendező) egy robbanékony üzemanyag-levegő-keveréket képez.
Sűrítés ütem: mindkét szelep zárva - a dugattyú felfele haladásánál az üzemanyag-levegő-keveréket az eredeti térfogatának 7-ed - 12-ed részére sűrítjük össze.
Munkavégzési ütem: mindkét szelep zárva - az égést a gyújtógyertya szikráival indítjuk el. Az összesűrített üzemanyag-levegő-keverék elég és az eközben bekövetkező kitrejedés nagy nyomást eredményez (kb. 60 bar). Ez az égési nyomás hat az időközben már lefelé haladó dugattyúra. A hőenergiát munkává alakítjuk.
Kipufogási üzem: kieresztőszelep nyitva - a most ismét felfelé haladó dugattyú az elégett gázokat a kieresztőcsatornába löki.
 
Mivel manapság általában az autókban többhengeres motorokat találunk, a hengerek számozása nem lényegtelen. A hengerszámozás normált és a motor erőleadó oldalával szemben kezdődik. Az egyes számú henger tehát a kuplunggal szemben található. A boxer- és V-motoroknál mindig a bal oldali hengersorral kezdünk, ezeket egymás után megszámozzuk, ezután a jobb oldalon folytatjuk, ahol továbbszámolunk. BMW V12 A többhengeres motoroknál fontos továbbá a gyújtási sorrend. A motor nyugodt menetének és egy egyenletes erőleadásának eléréséhez, a gyújtásokat ill. az egyes hengerek munkaütemeit egyenlően el kell osztani az egy munkaciklus két forgattyús-tengely-fordulatára. Így a következő gyújtási távolságok adódnak: két henger esetén 360 fok, négy hengernél 180 fok, hat henger esetén 120 fok és nyolc hengernél 90 fok. Ezeket az egyenlő gyújtási távolságokat a hengerek és a forgattyús-tengely-könyökök megfelelő helyzetének összehangolásával kaphatjuk. A gyors gyújtási sorrendek a négyhengeres motornál 1-3-4-2 vagy 1-2-4-3; a boxer-motornál (VW) 1-4-3-2. A hathengeres-soros-motornál: 1-5-3-6-2-4 vagy 1-2-4-6-5-3, egy további lehetőség lenne az 1-5-4-6-2-3. A V8-motornál : 1-8-2-7-4-5-3-6. Néhány amerikai V8-motornál, vagy csak versenycélra épített példánynál más gyújtási sorrendeket is találhatunk, melyek a mindenkori forgattyús-tengely speciális könyökkialakítására vezethető vissza.

Egy további fontos ismertetőjel a manapság látható autómotoroknál a benzines- és dízelmotorok eltérő munkavégzése. Ez a két motorfelépítés különböző üzemanyagot használ fel, melyek különböznek égési tulajdonságaikban és energiatartalmukban. A leginkább szembetűnő különbség a két munkavégzés között az üzemanyag-levegő-keveréknek a hengerben történő begyújtásában mutatkozik meg. A benzinmotoroknál egy gyújtógyertya segítségével gyújtjuk meg a hengerben a 12 bar nyomásig összesűrített üzemanyag-levegő-keveréket, hogy az lehetőleg kontrolláltan égjen el. A benzinmotornak minden körülmények között szüksége van a keverék gyúlási képességéhez egy úgynevezett "sztöchiometrikus üzemanyag-levegő-arányra". Ezt akkor kapjuk, ha egy kg benzin elégetéséhez 14,8 kg levegőt biztosítunk; ez az állapot az úgynevezett Lambda 1. A keverék-előkészítést régebben a karburátor végezte, ma a befecskendező-berendezés és a pillangószelep. A pillangószelepnek állandóan a mindenkori terheléshez kell biztosítani a megfelelő levegőmennyiséget, ami nem mindig sikerül optimálisan, ami miatt a benzin égés nélkül távozik a hengerből. A dízelmotornál a keverék egy jóval nagyobb nyomás (kb 30 bar) hatására gyullad meg magától. A dízelmotoroknál a gyújtási folyamathoz nem szükséges az üzemanyag-levegő egy meghatározott keverékaránya, mint a benzinmotoroknál. Egy a levegőmennyiséget szabályozó pillangószelep kiesik.
Opel 3.2 V6 Ecotec A benzinmotornak a dízelmotorral szembeni fogyasztási hátránya nagy részben annak köszönhető, hogy gáz-üzemmódban (a pillangószelep csökkenti a beengedett levegőmennyiséget, hogy állandóan egy közel gyújtásképes gázkeveréket biztosítson) jelentősen veszít hatékonyságából. Gáz-üzemmódban ezért a benzinmotor mindig kicsit nagyobb fogyasztású, ellentétben a dízelmotorral, amely még levegőtöbblettel, azaz hiányüzemben is működik. A dízelnél a teljesítményt a betáplált energiával, azaz a befecskendezett üzemanyag mennyiségével szabályozzák. A teljesítményszabályozásnak ez a fajtája a benzinmotoroknál az égési folyamat körülményei (üzemanyag/levegőkeverék stb.) miatt nem olyan egyszerű. Bár a legújabb generációs direkt befecskendezésű benzinmotoroknál, az úgynevezett "hiánymotoroknál" próbálják keveréktöltéssel és effektív üzemanyag-szabályozással (többszöri befecskendezés) ezeket a hátrányokat kiegészíteni, de ezeknél az eljárásoknál a kipufogógáz minősége, különösen gáz-üzemmódban, a hagyományos állandó bütyökemelkedésű gázcsere-irányításos módszerrel megoldható minőségi határt közelíti. Javulást itt csak a teljesen variábilis beengedési-szelepszabályozás hozhat változtatható szelepmenettel. A dízelmotornak nem csak azért jelentősen alacsonyabb az üzemanyag-fogyasztása, mert nem távozik elégetlen üzemanyag meghatározott terheléseknél a kipufogórendszeren keresztül, hanem azért is, mert az energiaarány a dízelüzemanyagban magasabb és a termikus hatékonysági fok a dízelmotornál előnyösebbnek adódik.

További felépítési variációk is léteznek még, de ezek a mai gépjárműmotorok felépítésében már csupán mellék- vagy egyáltalán semmilyen szerepet nem kapnak. Itt lenne például a levegőhűtés, mely a személygépkocsik területén sokáig népszerű volt a VW, Porsche és Tatra estében, a haszonjárműveknél pl. a Magirus-Deuz alkalmazta. Meg kell említeni továbbá a kétütemű motort, amely a fal leomlásáig a néhai NDK-ban igen elterjedt volt. Nyugaton ezekkel a motorokkal szerelték fel a robogókat, mopedeket és fűnyírókat. Nem szabad elfeledkezni az igazából zseniális Wankel-motorról sem, amely bemutatása idején jóval megelőzte korát, de sajnos a nem kielégítő anyagminőség miatt hamarosan eltűnt a német piacról. Egyedül a Mazda épít napjainkban is egy rendkívül komplikált felépítésű Wankel-motort, melyet az RX-8 -as sportautóba ültetnek be.