KÖZÚTIGÉPJÁRMŐ SZERKEZETEK

Átírás

1 0 / CSAK ISKOLAI HASZNÁLATRA / KÖZÚTIGÉPJÁRMŐ SZERKEZETEK ÖSSZEÁLLÍTOTTA: SZEKERES GYÖRGY

2 1 A GÉPJÁRMŐ KÖZÚTI JÁRMŐNEK nevezünk minden olyan sínpályához nem kötött szárazföldi jármővet, melyet erıgép (motor) hajt, és amely rendszeres használat közben közterületet vesz igénybe. Olyan eszköz, melynek segítségével személyeket s a megtermelt javakat szállítjuk céljuk és rendeltetési helyükre. A gépjármővek fejlıdését alapvetıen a hajtóenergiát szolgáltató szerkezeti egysége, a belsıégéső "MOTOR" fejlıdése határozta meg. A gépjármővek fejlıdésének rövid összefoglalása: 1860 A francia Lenoir elkészíti az alsó mőködıképes, világítógázzal hajtott belsıégéső motort. Hatásfoka kb. 3% 1867 Otto és Langen a párizsi világkiállításon javított kivitelő belsıégéső motort mutat be. Hatásfoka kb. 9% Otto elkészíti az elsı kompressziós, négyütemő gázmotort. Hatásfoka kb. 15%. Az angol Clark majdnem ezzel egy idıben elkészíti az elsı kétütemő, gázüzemő motort DaimIer és Maybach kifejleszti a nagyfordulatszámú, izzócsöves gyújtású, négyütemő benzinmotort 1885 Daimler elsı motorhajtású kétkerekő jármőve. Benz elsı háromkerekő gépkocsija (1886-bon szabadalmaztatva) 1886 Daimler elsı négykerekő, benzinmotoros hintója és 1887 Bosch feltalálja a motorok megszakításos gyújtásrendszerét 1889 Az angol Dunlop elsıként alkalmaz tömlıs abroncsokat 1892 Az angol Stuart elkészíti az elsı izzófejes motort 1893 Maybach feltalálja a szórófúvókás porlasztót. Ezzel egy idıben készíti el az amerikai Ford az elsı gépkocsiját, és Diesel szabadalmaztatja nehézolajjal mőködı motorjának mőködési elvét A MAN cégnél elkészül az elsı üzemképes dízelmotor 1897 Ferdinand Porsche elsı villamos autója Az Opel cég megkezdi gépjármővek gyártását 1923 Az elsı. Benz-MAN dízelmotoros tehergépkocsik A Daimler-Benz sorozatban gyárt dízelmotoros személygépkocsikat A Rover cég (Anglia) elsı ízben alkalmaz gázturbinát személy gépkocsiban Az NSU - Wankel elkészíti a bolygódugattyús motort

3 2 1. A gépjármővek osztályozása: A gépjármőveket rendeltetésük és felhasználásuk szerint osztályozzuk: a, Motorkerékpárok b, Személyszállító gépkocsik: - személygépkocsi -társas gépkocsik - trolibuszok c, Teherszállító gépkocsik: - általános rendeltetéső kis és nagy teherautók - nyerges vontatók - traktorok d, Különleges rendeltetéső gépkocsik e, Teherszállító pótkocsik, utánfutók a, Motorkerékpár: A motorkerékpárok olyan egynyomú jármővek, amelyek két, egymás mögé elhelyezett keréken futnak. Az egyébként labilis jármővet menetközben a kerekek pörgettyő hatása teszi stabillá. Kis és nagy teljesítményő motorral egyaránt, igen széles típusváltozatban gyártják és használják. Jellemzıjük a viszonylag nagy menetsebesség és manıverezı képesség. Ma már elsısorban sport célokat szolgál. b, Személyszállító gépkocsik: A személygépkocsik soraiba tartoznak mindazon jármővek, melyek kizárólag személyszállítást bonyolítanak le esetleg kisebb poggyász teherrel. Jellemzıjük a nagy menetsebesség, kényelmes felépítmény 5 6 személy szállítására alkalmas férıhellyel. Ma már megszámlálhatatlan típus és teljesítményváltozatban gyártják ill. használják. Napjaink fı közlekedési és munkaeszköze. A felépítmény karosszéria lehet zárt vagy nyitott, esetleg a kettı kombinációja. A társas gépkocsik (busz, trolibusz ) nagy létszámú személy (10~80 fı ) valamint viszonylag nagy mennyiségő és tömegő poggyász szállítására alkalmas, zárt felépítményő gépjármő. Jellemzıjük a nagy teljesítményő motor, erıs futómő a közepes menetsebesség. A tömegközlekedés és a turizmus egyik fı eszköze. c, Teherszállító gépkocsik: Teherszállító gépjármővek azok, melyek felépítményei megfelelı nagyságú rakfelülettel rendelkeznek és az elıírt teher szállítására alkalmasak. Jellemzıjük a nagy teljesítményő motor és futómő. Menetsebességük ma már vetekszik néhány személykocsiéval. Felépítményük a vezetı fülkén kívül általában nyitott, de különbözı teljesen zárt változatai is vannak. Egyes különleges változatai csak a részükre megszabott vagy kijelölt útvonalon közlekedhetnek. Teherbírásuk általában 500~ kg, de vannak ennél lényegesen nagyobb teherbírású változatok is. A speciális mezıgazdasági munkák végzésére különbözı kialakítású, mérető és teljesítményő traktorokat üzemeltetnek. d, Különleges rendeltetéső gépkocsik: A különleges rendeltetéső gépkocsik a speciális célú felépítményeik, valamint az esetenkénti terepjárásra is alkalmas mivoltuk miatt térnek el az egyéb jármővektıl. e, Teherszállító pótkocsik, utánfutók: Az általában áruszállításra kifejlesztett pótkocsik és utánfutók; vontatott jármővek. Önálló hajtóegységgel nem rendelkeznek. A vontató jármő, vontató kapacitásának jobb kihasználása érdekében, gazdaságossági szempontoknak megfelelıen mőködtetik. Felépítményük lehet zárt és nyitott is. A gépjármővekkel szemben támasztott általános követelmény: - az önsúly, teherbírás és a teljesítmény aránya a legkedvezıbb legyen - a fajlagos tüzelıanyag fogyasztás alacsony legyen - a közlekedés biztonsági, munka és környezetvédelmi elıírásoknak megfeleljen - az elıállítási, beszerzési, javítási, szervizelési, fenntartási költségei optimalizáltak legyenek 2. A gépjármő hajtóerı- és teljesítményszükséglete A gépjármőnek, erıgépnek le kell gyıznie mindazokat az ellenállásokat, amelyek rendeltetésszerő munkáját gátolják. Ehhez erıre van szükség. Ez az erı a hajtott kerekek és a pálya (talaj, terep, épített út) között ébred. A hajtóerı: Azt az erıt, amellyel a gépjármő vagy erıgép legyızi a munkáját akadályozó ellenállásokat, hajtóerınek nevezzük.

4 3 Nagysága függ a kerék talajon felfekvı felületétıl, a súrlódási viszonyoktól és a kerékre ható tengelynyomástól, az úgynevezett adhéziós terheléstıl. Így tehát a hajtóerı nem egyéb, mint a tapadási tényezı és az adhéziós súly szorzata. Az ellenállások legyızéséhez szükséges elıbbi erı nagyrészt a hajtott kerekeken kifejthetı kerületi erıvel egyenlı, amely a motor nyomatékából származik. A menetellenállások: A gépjármő haladását gátló akadályok a menetellenállások / F W / - a gördülési ellenállás (F R ) - a légellenállás (F L ), - az emelkedési ellenállás (F S ), - a tehetetlenségi ellenállás (F T ), A haladás közben a gépjármőre, erıgépre ható ellenállások: F W = F R +F L +F S +F T ( N ) a, A gördülési ellenállás: a menetellenállásoknak az a része, amely a gördülı kerekek és a pálya alak-változása következtében ébred. Értéke tehát függ a pálya és a kerék minıségétıl, a gördülı kerék méreteitıl, a terheléstıl, valamint a haladási sebességtıl. Egyszerősítve úgy határozható meg, mint a jármő összsúlyának és a gördülési ellenállás-tényezınek a szorzata. b, A légellenállás: -leegyszerősítve - az a haladást akadályozó erı, amely a mozgó jármő homlokfelületére ható légnyomásból, valamint a tetı- és az oldalfelületekre ható levegısúrlódásból stb.: származik. / A mezıgazdasági gépjármővek haladási sebessége nem jelentıs, menetellenállásaik között a légellenállás elhanyagolható. / c, Az emelkedési ellenállás: az emelkedın felfelé haladó gépjármő összsúlyának a lejtı irányában ható összetevıje. A gyakorlat általában nem a lejtı szögét adja meg (α), hanem annak százalékos értékét. Ez azt jelenti, hogy az út vízszintes vetületének 100 m-re jutó hosszán, hány méternyi magasságkülönbség mutatkozik. F Fj e e s = = m g [ N] A jármő összsúlya: Fj = m j g[ N] A lejtı emelkedése % - ban: e [%] 0 / e = 100 % ha α = 45 / d, A tehetetlenségi ellenállás a gépjármő gyorsításakor vagy lassításakor akadályozza a kívánatos sebesség vagy a nyugalmi helyzet gyors elérését. Hajtóteljesítmény: A gépjármő haladásához szükséges teljesítmény, amely nem egyéb, mint a menetellenállások és a haladási sebesség szorzata: PH = FW v [ W] Össz. menetellenállás: [ N] F W Haladási sebesség: v [ m ] s (A hajtóteljesítmény iménti meghatározása nem tartalmazza a gépjármő, belsı ellenállásait) A dinamikai tényezı: azt mutatja meg, hogy valamely gépjármő direkt fokozatban mekkora gyorsításra képes, vagy hány százalékos emelkedıre kapaszkodhat fel. Ez a mutató a maximális hajtóerı és a gördülısúly hányadosa: F max D = / a dinamikai tényezı mértékegység nélküli szám / Fj A gépjármőre ható erık: Álló helyzetében statikus, mozgás közben dinamikus erıhatások terhelik a gépjármővet. A statikus erıhatások a jármő önsúlyából és terhelésébıl, a dinamikusak a menetellenállásokból és egyéb, a mozgó jármővet érı erıktıl származnak. A statikusak közül legfontosabb a tengelyterhelések (tengelynyomások) ismerete, amelyeket méréssel, illetve számítással határoznak meg. A dinamikus erıhatások közül talán a kanyarodás közben fellépı centrifugális erı a legfontosabb, amely - ha meghaladja a megengedettet - gyakran az erıgép, illetve gépjármő oldalra csúszását, esetleg felborulását okozhatja. Nem hanyagolhatóak el azonban a keresztirányú lejtı, és az erıgépet érı egyéb hatások sem. 3. A gépjármővek fı részei: A gépjármővek fı részeit feladatuk, vagy szerkezeti egységeik szerint csoportosítjuk Feladatuk szerinti csoportosításban a gépjármő fı részei: a, a motor b, az erıátviteli szerkezet: - a tengelykapcsoló, - a sebességváltó és a kardánhajtás, - a differenciálmő a véglehajtással,

5 4 c, a futómő - a tengelyek, - a fékberendezés, - a gumiabroncsok, - a kormányszerkezet, - a rugózás, d, az alváz és a karosszéria vagy felépítmény. e; a gépjármő villamos berendezései, f, a gépjármőre szerelt munkagépadapterek Szerkezeti egységei szerinti csoportosításban a gépjármő fı részei: a, alépítmény b, felépítmény - az alváz, - a karosszéria, - a motor, - a villamos berendezések, - az erıátviteli szerkezet, - a gépjármőre szerelt munkagépadapterek. - a futómővek, A gépjármővek fı részei feladatuk szerinti csoportosításban: a, A motor: A belsıégéső motor energia-átalakító berendezés, mely a hajtóanyagban felhalmozott kémiai energiát felszabadítja, és mechanikai energiává alakítja át. Ez a folyamat a motor hengerében - a hajtóanyag elégetésével - megy végbe. A motor munkafolyamata: Az égéshez tüzelıanyagra és oxigénre, illetve az ezt hordozó levegıre van szükség. A tüzelıanyagot (amit belsıégéső motoroknál hajtóanyagnak nevezünk) az elégetéshez megfelelıen elı kell készíteni, azaz: - el kell porlasztani, - levegıt kell hozzá juttatni, - e két alkotóelembıl egyenletes keveréket kell készíteni, - a keveréket a jobb hatásfok elérésére össze kell sőríteni és - meg kell gyújtani. A motor zárt hengerterébe juttatott és meggyújtott hajtóanyag a sőrítés mértékétıl és a keverési aránytól függıen lassabban vagy gyorsabban ég el. A felszabaduló hı hatására az égéskor keletkezı gáz nyomása megnı, és mivel az égéstér zárt, a dugattyút - amely az égéstérnek egyetlen elmozdítható fala - elmozdítja. Ezt a mozgást azután a motor forgattyúmechanizmusa alakítja át forgó mozgássá. Ily módon lehetıvé teszi az ellenállások legyızéséhez szükséges forgatónyomaték kifejtését és hasznos munka végzését. A motor mőködését folyamatossá kell tenni. Ezért, hogy a munkafolyamat ismételhetı legyen, el kell távolítani az égésterméket és a hengert friss közeggel kell feltölteni. Mőködési módja és szerkezete: Az ismertetett munkafolyamat megvalósítására szolgáló szerkezet - a belsıégéső motor - váza a henger és a hozzá csatlakozó forgattyúház. A hengerben mozog a dugattyú, ehhez kapcsolódik a hajtórúd, majd tovább a forgattyúkar és a forgattyútengely. A levegı, illetve a hajtóanyag-levegı keverék hengerbe áramlását, valamint az égéstermékek eltávozását a hengerbıl /négyütemő motor esetén / a szívó- és kipufogószelepek vezérlik. Ezeket a szelepemelı rudazattal a bütykös tengely mozgatja, melyet lánchajtással vagy fogaskerékhajtással a motor forgattyútengelye forgat. A hengert felül a hengerfej zárja le, ebben helyezkednek el: a gyújtógyertya, a befecskendezı fúvóka, a szelepek, esetleg az izzító A hengert és a hengerfejet áramló víz agy levegı hőti. A forgattyúház alsó része olajtartálynak van kialakítva. A benne levı olajjal kenik a motor egymáson elmozduló, súrlódó alkatrészeit. Külön berendezés gondoskodik a hajtóanyag-ellátásról, a keverékképzésrıl vagy a hajtóanyag közvetlen hengerbe juttatásáról, A szikragyújtású motor mőködéséhez szükséges áramot villamos berendezés fejleszti. Az elmondottaknak megfelelıen a belsıégéső motor általában a következı szerkezeti egységekbıl áll: - hengertömb és forgattyúház, - forgattyúmő, - vezérmő, - hajtóanyag-ellátó berendezés,

6 5 - kenıberendezés, - hőtıberendezés, - villamos berendezés. E szerkezeti elemeknek együttes, összehangolt munkája biztosítja a motor zavartalan üzemét. A motor mőködésének folyamata több szakaszból / ütembıl / áll; egy vagy két fordulatra korlátozódhat, és egy vagy több hengerben játszódhat le párhuzamosan. A használatos hajtóanyag rendszerint folyékony szénhidrogén avagy kivételes esetben valamilyen erre alkalmas gáz, illetve szilárd tüzelıanyag. A belsıégéső motorokat a következık szerint csoportosíthatjuk: Mőködési elv szerint: - karburátoros, - Diesel, - gázgenerátoros, - forgódugattyús motorok, - gázturbina, - szabaddugattyús gázgenerátorú gázturbina, - feltöltött motorok. Mőködési mód szerint: - négyütemő és - kétütemő motorok A hengerek száma szerint: - egyhengeres és - többhengeres motorok. A használatos hajtóanyag szerint: - benzinnel, - petróleummal, - gázolajjal. - szilárd, valamint - gáznemő hajtóanyaggal mőködı motorok. / A körfolyamat szerint lezajló égéshez a motor égésterébe bejutó és onnan távozó gázokat igen pontosan mőködı szerkezetek vezérlik. A gáztöltés cseréje meghatározott ütemezés szerint megy végbe. Ezek az ütemek adják a motor munkafolyamatát, amely négy és kétütemő lehet. / A négyütemő motor, a mőködésmód szerinti csoportosításban: A négyütemő motor fı jellegzetessége, hogy a munkafolyamat (a négy ütem ) a forgattyútengely két teljes fordulata, azaz négy dugattyúlöket alatt megy végbe, miközben a töltéscserét a szelepek vezérlik A folyamat lefolyását az ábra szerint értelmezhetjük.

7 6 1.ütem Szívás: A dugattyú a felsı holtpontból az alsó felé halad, miközben a nyitott szívószelepen át megfelelı arányú tüzelıanyag és levegıkeverék jut a hengerbe. (A Diesel-motor csak tiszta levegıt szív be.) 2. ütem Sőrítés vagy kompresszió: Az alsó holtpont elérése után - ebben az ütemben -felfelé mozog a dugattyú, és a beszívott keveréket, illetve levegıt összenyomja. A sőrítés alatt minden szelepnek zárva kell lennie. Így az égéstérben megnövekszik a nyomás és vele együtt a hımérséklet. Az ütem vége felé, mielıtt a dugattyú a felsı holtpontba érne, gyújtja meg a villamos szikra az összesőrített gázkeveréket. A Diesel-motorba pedig ekkor fecskendezzük be a tüzelıanyagot. 3. ütem Munkavégzés: A meggyulladt keverék elég, vagyis a tüzelıanyag kémiai energiája hıenergiává alakul. Eközben a keletkezı gázok nyomása és hımérséklete az égés elıtti érték három-négyszeresére emelkedik. Az így ébredt nagy gáznyomás a felsı holtpontból az alsó felé nyomja a dugattyút, miközben munkát végez. Természetesen ez a munkaütem is csak zárt szelepekkel mehet végbe. 4. ütem Kipufogás: Még a munkaütem vége felé, vagyis mielıtt a dugattyú elérné az alsó holtpontot, nyílik a kipufogószelep. Ekkor még nagy nyomás uralkodik a hengerben, tehát az égéstermékek jelentıs része nagy sebességgel, önmagától távozik. A többit az alsó holtpontból felfelé haladó dugattyú tolja ki a hengerbıl. A kétütemő motor, a mőködési mód szerinti csoportosításban: Az ábra szerint látható, hogy a munkafolyamat a forgattyútengely egyetlen fordulata alatt zajlik le. A töltéscserét maga a dugattyú vezérli. A gázkeverék a szívó-, illetve átömlı résen (nyíláson) jut az égéstérbe, és munkavégzés után a kipufogórésen távozik a motorból A folyamat lefolyása az ábra szerint értelmezhetı. 1.ütem Sőrítés szívás: A felsı holtpont felé haladó dugattyú összesőríti a hengerbe ömlı tüzelıanyag és levegıkeveréket, illetve a Diesel motorba jutó levegıt. Közben (felfelé haladtában) nemcsak a forgattyúház térfogatát növeli, és így légritkulást, depressziót létesít benne, hanem szabaddá teszi a szívórést is, amelyen keresztül friss keverék, illetve levegı áramlik be. 2. ütem Munkavégzés, kipufogás: Az elsı ütem végén az égéstérben összesőrített gázkeveréket - még a dugattyú felsı holtpunja elıtt-villamos szikra meggyútja, illetve a Diesel-motorba fecskendezett tüzelıanyag égése megkezdıdik. Az égés következtében megnövekedett gáznyomás a dugattyút a felsı holtpontról az alsó felé tolja, miközben hasznos munkát végez. Ez alatt az alsó holtpont felé haladó dugattyú az elsı ütemben beszívott és a forgattyúházban levı gázkeveréket, illetve levegıt elısőríti, és útközben elıbb a kipufogó-, majd utána az átömlı rést nyitja. A kipufogórésen - a hengerben uralkodó nyomás hatására -az égéstermékek távoznak, míg a szabaddá vált átömlı résen keresztül friss keverék, illetve levegı áramlik az égéstérbe, A kipufogó-, illetve átömlı rés rövid ideig bár, de egyszerre nyitott, s így a friss levegı, illetve a keverék összekeveredhet az égéstermékekkel. Ezért a friss töltés egy része - a kipufogás során - eltávozik az égéstermékekkel, ezért növekszik a motor fogyasztása. A belsıégéső motorok munkafolyamata, legjobban az ún. indikátordiagramok segítségével jellemezhetık. A diagramról leolvasható a hengerben uralkodó nyomás a dugattyú pillanatnyi helyzetének függvényében.

8 7 A dugattyú által összenyomott levegı (Diesel motor) vagy gázkeverék (Ottó motor) robbanásszerő égése, azaz a hıközlés, elvben a felsı holtponton, ill. az ehhez tartozó állandó térfogaton megy végbe. A diagram vízszintes tengelyén a lökethossznak megfelelı hengertérfogat, a függılegesen a pillanatnyi nyomásérték van értelmezve. A négyütemő Ottó motor elméleti indikátor diagramja: Légköri nyomás: p 0 [ bar] Szívóoldali nyomás: p s [ bar] Kipufogó oldali nyomás: p k [ bar] Kompresszió végnyomás: p c [ bar] Robbanási végnyomás: [ bar] p a Kompresszió térfogat: V 3 c [ m ] 3 Löket térfogat: Vs = Ad s [ m ] 3 Henger térfogat: V = V + V [ ] 1 c s m Fajhı viszony: - levegı: κ = 1, 4 - benzin levegı: κ = 1, 33 Kompresszió viszony: ε = p Sőrítési fok: ( ) κ c V1 σ = = Vs + V V ps Vc A diagrammon + W - vel jelzett vonalkázott terület a motor indikált munkája. Kétütemő motor elméleti indikátor diagramja: A belsıégéső motor mőködésének alapvetı paraméterei: c c = V V 1. Beömlés záródik 1.1 Kiömlés záródik 2. Gyújtás 3. Az expanzió kezdete 4.1 A kiömlés nyitódik 4. A beömlés nyitódik A kétütemő motorok vezérlését ( töltéscserét) a dugattyúk végzik. A kétütemő motorok szerkezeti kivitele különbözı, ami alapvetıen az öblítési módban és a feltöltık fajtáiban nyilvánul meg. Kis teljesítményő motoroknál a töltı feladatát többnyire a motor forgattyús szekrénye (karter),és a dugattyú alsó felülete látja el. Ez a karter - öblítéső motor. Egy belsıégéső motor teljesítménye az idıegység alatt végzett munkájával egyenlı. A négyütemő motor kettı míg a kétütemő egy teljes fordulat alatt szolgáltatja az indikált munkát. Feltételek és kiindulási adatok: Wi Indikált középnyomás: p [ Pa] iny = Gázolaj esetén: p iny = 0,35 ~ 0,45 [ MPa] Benzin, földgáz esetén: = 0,6 ~ 1,1 [ MPa] p iny Lökethossz: ( s s = D ξ = D )[ mm ], s = 2 r [ mm] D V s f 1 c

9 Löket /átmérı viszony: / Ottó mot.: ξ 8 = ( s ) D / Négyüt.diesel mot. : 2 Indikált munka: [ ] m kg W i = p iny V Így a négyütemő motor indikált teljesítménye: P P i i == = Wi n 2 z Wi n 2 = = Vs p 2 iny Egyhengeres: n z Vs piny n 2 = AD s p 2 iny n Többhengeres: = s = z AD s piny n 2 J 2 2 s D π s p 8 = iny n = 0,9 ~ 1,3 ξ = 2 z D π s p iny n 8 / ( s ) = 1,05 ~ 1,5 / D 2 [ ] m kg W [ W] 8 Pi 8 PI Dugattyú átmérı: D = [ mm ], D = 3 [ mm] z π s p iny n A kétütemő motor indikált teljesítménye: Pi P i Egyhengeres: D = Wi n = Vs piny n = AD s piny n = Többhengeres: = W n = z V n = z A i s D s p iny n = 2 3 s z π p 4 iny π s p iny 2 z D π s p iny n 4 n ξ n [ W] [ W] 4 Pi 4 PI Dugattyú átmérı: D = [ mm ], D = 3 [ mm] z π s p iny n 3 A motor össz lökettérfogata: V = z V s[ m ] ös s Pe Pe A motor liter teljesítménye: P [ kw kw L = = ] V z A s 3 = ös D dm l A sőrítési végnyomás: V1 κ pc = ps ( ) [ bar] Vc A szívó oldali nyomás: p s = 0,8 ~ 09 [ bar] A kipufogó oldali nyomás: p k = 1,1 ~ 1,12 [ bar] A dugattyú középsebessége: v n [ m dkö = ckö = 2 s ] 60 s z π p iny n ξ A forgattyús csap kerületi sebessége: v = v 1,57 = c 1, [ m ] v fk 60 A forgattyús csap sugara: r = [ m ], [ mm] fk dkö kö 57 f 2 π n Ellenırzésre: 2 r f = s!!!!! A belsıégéső motorok FAJLAGOS tüzelıanyag fogyasztása: g kg -4 kg Benzin esetére: btb = 320 = 0,32 = 3,2 10 = 8,88 10 kwh kwh Wh B kg kg b t tb = [ = ] P eff Ws J g kg -4 kg Gázolaj esetére: bto = 230 = 0,23 = 2,3 10 = 6,38 10 kwh kwh Wh s -8 kg J -8 kg J

10 9 A BENZINES motor - EFFEKTÍV - gazdaságos hatásfoka. / közel állandó érték / η 1 1 eb = = = 0,258 ηeb ~ 28,8% b H 8 6 t ab 8, ,58 10 A GÁZOLAJ -os motor EFFEKTÍV - gazdaságos hatásfoka: / közel állandó érték / η 1 1 eo = = b H 8 6 tb ao 6, A tényleges tüzelıanyag fogyasztás a belsıégéső motoroknál: P B e kg kg [ ],[ ]] P [ W ], H [ J m t e a ] B b ηe H a s h kg t = t A belsıégéső motor EFFEKTÍV - gazdaságos teljesítménye: = 0,373 ηeo [ ] = kg P = P η [ W] e i m A belsıégéső motor TERMIKUS hatásfoka: elm.átalakított hömenyiség η t = bevezetett össz. hömenyiség. η tb = 80 ~ 92% η to = 70 ~ 90% Az INDIKÁLT TERMIKUS hatásfok: Wi Pi η i = =, P Q B H i A JÓSÁGI FOK : ηi η j = η t Benzines motor: η jb = 80 ~ 92% Gázolajos motor: η jo = 70 ~ 90% Töltési fok: λ = be m m f 0 = t a p 0 p p 0 = Qbe Qki Qbe J [ W ], H [ ] Tk T + T k, a T kg k s ~ 283 0, ~ 37,3% p ~ 0,05 bar m f = friss gázelegy, m 0 = elméleti töltésmennyiség Lassújárású OTTÓ motor: λ = 0,8 ~ 0, 93, Gyorsjárású OTTÓ motor: λ = 0,65 ~ 0, 8 Feltöltıs motor: λ = 1,5 ~ 2 Légköri nyomás: p 0 0 Abszolút hımérséklet: T 0 ~ 273 K ~ 1 bar ~ Pa Üzemanyag Kompresszió viszony ε = V1 Vc Ha a Sőrítési fok σ = pc ps Benzin Gázolaj 3 4 4,5 Földgáz A motor kiinduló ill. alaphımérséklete /környezeti / : [ 0 ] [ 0 ] [ 0 t C, T1 K, T1 = t1 + T0 K ] A kompresszió végnyomáson mért hımérséklet: T [ 0 ] c K

11 A keverék összetétel: m l Levegı/benzin= ~ m Levegı/gázolaj= Levegı/földgáz= Üzemanyag fajhı: b m l ~ m o m m l g c v = 0, kg kg 20 kg 1 kg 3 10 T c = T ( 0 [ K ] V 1 κ 1 ) Vc Üzemanyag főtıérték: Benzin: Gázolaj: ~ ~ m m Földgáz: k J 0 kg K H a = 43, 6 H a = 42 MJ kg MJ kg H a = 32, 7 A robbanási véghımérséklet: / T [ 0 a K ] / [ 0 T a = TR + Tc K ] A felrobbant keverék hımérséklet növekedése: T [ 0 R K ] H mb 0 T = = T T [ K ] R (ml+ mb ) cv p a MPa / Tökéletes keverékelégés esetén a robbanási végnyomás: / [ ] p a = p A dugattyút terhelı legnagyobb erı: D 2 = π (p p ) [ N] FD 4 a 0 Négyütemő Ottó motor kerületi erıinek ábrája: c Ta Tc a [ MPa] c MJ 3 m A négyütemő motor kerületi erıinek ábráját két teljes fordulatra kell felrajzolni, éspedig a forgattyúcsap sϕ = r függvényében. Ha a motor terhelése egyenletes ( P = útjának ϕ t konstans.), akkor annak vonalát területkiegy-enlítésse1 lehet felrajzolni. Az ábrából megállapítható, hogy az F hajtóerı csak az s x, s y útszakasz mentén nagyobb az F t ellenállásnál.. A szolgáltatott munkafelesleg nagyságát az X és Y metszıpont közé esı W xy munkaterület jellemzi, amely a lendítıkerék mozgás- energia- növekedését is meghatározza. A négyütemő motor csak egy löket alatt szolgáltat munkát, a többi három löket alatt munkát fogyaszt. A lendítıkeréknek tehát akkorának kell lennie, hogy a munkalöket alatt a munka egy részét mozgási energia formájában tárolja, és pótolhassa a munka hiányt három további löket tartamára. A lendkerékben mozgási energiává alakuló munkafelesleg v. munkatöbblet jó közelítéssel a diagramon jelölt W xy munkaterülettel megegyezı. / W xy ~W mt / A hengerek számának növekedésével csökken a lendkerék tömege.

12 11 Lendkerék méretezése: A méretezést a hengergyőrőre redukált ledkerére szokás végezni. / Az indikált munka: Wi = piny Vs [ J] r A szükséges munkatöbblet: W ~ (1 + ζ & - 0,25) W [ J] mt δ = Az egyenlıtlenségi fok: /gépjármő motoroknál /: 100 Módosító tény. /területarány / : - benzin esetén: ζ & = 0,10 ~ 0, 20 - g.olaj esetén: = 0,30 ~ 0, 40 - gáz esetén: = 0,35 ~ 0, 45 Wi ( 1+ ξ& 0,25) A lendkerék közelítı tömege: mrl n z D π k δ ζ & ζ & lk ( ) 60 i 1... ~... [ kg] kg - anyaga és sőrősége: ς v = 7, /acél / m mrl 3 - térfogata: Vl = [ m ] - külsı és belsı átmérıje: Dlk, dlb,[ m] 4 Vl - vastagsága: h = [ m] ς v 2 2 (D lk lb ) π Motorok jelleggörbéi: A belsıégéső motorokat meghatározott fordulatszámra tervezik, ez a NÉVLEGES fordulatszám. A motorok azonban - többnyire -változó fordulatszámot igénylı gépeket hajtanak. A fordulatszámmal padig a nyomaték /M/, a teljesítmény /P/, és a tüzelıanyag fogyasztás is változik. Ezek értékeit a fordulatszám függvényében a motor jelleggörbéi mutatják. P A motor nyomatéka / M = eff 2 π n / azonos motoron csak az indikált középnyomától függ, i11, azzal arányos. Az indikált középnyomás változhat: - a hengerbe bejuttatott / egy munkaciklus alatt / tüzelıanyag mennyiségének változtatásával - a fordulatszámmal / változatlan adagolóállás mellett l ÁLLANDÓ ADAGOLÓÁLLÁSNÁL; ha a fordulatszám a tervezési érték alá esik; a keverékképzésnek s ezzel az égésnek aminısége romlik. Nagy fordulatszámon viszont a motorban munkát végzı gázok térfogatárama nagy, nagy lesz a szívó és kipufogó szelepek alaki ellenállása s így gyengül a töltéscsere hatásfoka. Mindkét ok csökkenti az indikált középnyomást; ezért a nyomatékot a fordulatszám függvényében ábrázoló M görbe a névleges fordulatszámtól való -mindkét irányú - eltérés esetén lefelé hajlik. Az elhajlás OTTÓ motoroknál nagyobb, DIESEL motoroknál kisebb. A teljesítmény / P eff = M 2 π n / vonala ugyanilyen értelemben tér el a lineárisan emelkedı egyenestıl. A fajlagos fogyasztás viszont, az indikált középnyomás csökkenésével nı. A teljesítmény további csökkenését, a nagy fordulatszámon megjelenı mechanikai hatásfok csökkenés is elısegíti A négyütemő OTTÓ motor jelleggörbéi:

13 12 A hengerfej: A motorok fı szerkezeti egységei: Vagy egy darabból készül öntéssel, vagy hengerenként külön- külön. Ez a megoldás léghőtéses motornál szokásos, de léghőtéses esetén is elıfordul, fıleg nagy motoroknál. Jármő és mezıgazdasági motoroknál elınyösebb az összefüggı hengerfej, kisebb lesz az eltérés az egyes hengerek kompresszortere között és jobb a hőtıvíz- cirkuláció. A hengerfej gyakran készül alumíniumöntvénybıl még akkor is, ha a blokk anyaga öntöttvas. A benzinmotorok esetében lehetıvé teszi a sőrítési arány kis mértékő elhelyezésére, növelését is. Különös gondot kell fordítani a hengerfejcsavarok szerelés közben pedig a kellı sorrendben és elıírt nyomatékkal való meghúzására. Diesel-motoroknál kedvelt megoldás a hengerfejek és a forgattyútengely csapágyfedelek közötti átmenıcsavarok alkalmazása is. A hengerfejtömítés helyes kialakítása is nagyon jelentıs a motor megbízható üzemeltetésében A motor tömb (blokk, szekrény): Az olajteknı (karter): Alul a forgattyútengely síkjánál vagy többnyire az alatt végzıdik és fent a hengerfejig tart. A nagy szerkezeti magasságelınyös a tömegerık által okozott hajlító igénybevétel miatt. A motortömb merevsége alapvetıen fontos követelmény. Anyaga öntöttvas vagy könnyőfém. Az öntöttvas olcsóbb, de nehezebb, könnyőfémöntvény esetén követelmény a hengerek perselyezése. Az álló elrendezéső motor alsó részén van. Készülhet öntvénybıl vagy lemezbıl sajtolással. Az utóbbi megoldás csak nagy tömegben gyártott motoroknál ajánlható és kevésbé merev, viszont ütéseket inkább el tud viselni. A teknıt. csavarozással erısítik a motortömbhöz. Fontos a forgattyútengely végeinek jó tömítése, mert olajveszteség nem engedhetı meg. A henger: A hengertömb mőködı része a henger ill. hengerfelület, ahol a dugattyú jár. Pontos megmunkálással kell kialakítani. Az öntöttvas igen jól megfelel a csúszófelület céljaira. Haszonmotoroknál, továbbá alumínium blokk esetén alkalmaznak cserélhetı perselyt, száraz vagy nedves kivitelben. A persely centrifugális öntéssel készül, és felületét különösen nagy igénybevétel esetén edzik, krómozzák.

14 13 Cserélhetı persely esetén a motor nagy javítása hengerfúrás helyett perselycserével végezhetı. A henger szilárdsági igénybevétele nem jelentıs: a kazánformulával való méretezés szerint szükséges falvastagság rendszerint kevesebb, mint a biztonságos öntési falvastagság. Fontos azonban, hogy a falvastagság egyenletes legyen. A dugattyú: A dugattyú anyaga régen öntöttvas volt, az utóbbi évtizedekbe alumínium ötvözet, de vannak- nagyobb motoroknál minden esetben egészen vékony falvastagságú öntöttacél dugattyúk is. Az alumínium ötvözető dugattyúk öntéssel készülnek, de arra alkalmas ötvözet felhasználásával kovácsolt könnyőfém dugattyúkat is gyártanak. Elınyük a nagyobb szilárdság és az, hogy nem törnek. A motortechnika története során összetett dugattyúkat is alkalmaztak. A könnyőfém dugattyú elınye a kisebb súly, ezzel csökkennek a tömegerık és növelhetı a motor fordulatszáma. A könnyőfém dugattyú üzemi hıfoka is kisebb: a könnyőfém jobb hıvezetı. Ez egyrészt szükséges a kisebb szilárdság miatt, másrészt lehetséges a kisebb fajsúly miatt. Problémát okoz a dugattyú nagyobb hıtágulása. Ez ugyan megfelelı illesztéssel megoldható, de akkor hideg állapotban nem jár csendesen a motor. Benzinmotorok esetében szokásos a dugattyúszoknyán rést kialakítani. A dugattyú szilárdsági méretezésének fı problémája a dugattyúfenékre ható gáznyomás átadása a csapszegre. A dugattyúgyőrő: A dugattyú győrő a gázmotor legfontosabb alkatrésze. A dugattyú tömítését végzi. Tömítı hatás csak úgy érhetı el, hogy a győrő fel van vágva és nekiszorul a hengerfalnak. A szorítóerıt a győrő rugalmassága adja és ezt a gáz nyomása is növeli azzal, hogy a győrő mögötti térben is hat. Ha ez nem lehetséges, a győrő eltörik. A tulajdonképpeni tömítıanyag a vékony olajfilm. Ennek kialakulásához szükséges a győrő. A rugalmasan felfekvı győrő tömítése tökéletesnek mondható, csak a hézagnál van átfújás. Hézag viszont a rugalmas felfekvés miatt feltétlenül szükséges. Ezért kell több győrőt alkalmazni egymás után. Üzem közben a győrők forognak a horonyban, így az átfújás mértéke is változik. A győrők szabad forgása viszont szükséges, mert különben beszorulnak és nem tömítenek. A győrő anyaga öntöttvas, hı és kopásállós ágánál fogva a legjobb, és elegendı rugalmassággal rendelkezik a tömítéshez és a szerelhetıséghez..a győrők különleges változata az olajlehúzó és az olajátengedı győrő. Általában 2-4 tömítı- és 1-2 olajlehúzó győrőt alkalmaznak. A csapszeg: A csapszeg nagy szilárdságú acélból készül edzett kivitelben, igen pontos illesztéssel. A dugattyú a csapszeg útján kapcsolódik a hajtórúdhoz. Szokásos ennél az alkatrésznél a méretválogatásos eljárás. Súlycsökkentés végett a csapszeg őreges. Biztosítására három módszer van: rögzítés a dugattyúban (régi módszer), rögzítés a hajtótúdban és az ún. úszó csapszeg. Ez szabadon el tud fordulni a dugattyúban és a hajtórúdban egyaránt. Az úszó csapszeg oldalirányban rögzíthetı Seeger győrővel vagy könnyőfém gombával. A csapszeg kenését elısegíti a változó irányú erı, kétütemő motornál azonban nincs csapváltás. A hajtórúd: A hajtórúd többnyire I keresztmetszető kovácsolt acél alkatrész. Régebben a csı keresztmetszet is kedvelt megoldás volt. Méretezése kihajlásra történik a maximális gáznyomásra: saját síkjában kétszer megtámasztott, arra merıleges síkban kétszer befogott rúdnak feltételezve. A felsı csapágyfészek nincs osztva, ebbe besajtolják a perselyt, az alsó azonban osztott, mert másképpen nem lehetne a forgattyútengelyre szerelni. Osztott forgattyútengelyhez megfelel a nem osztott, egy darabból álló hajtókar, görgıscsapágyazással, ez azonban legfeljebb 2-4 hengeres motoroknál vált be. Repülıgép motoroknál szokásos a hajtórudak teljes felületének a megmunkálása a súlycsökkentés és a kifáradási hatás növelése miatt.

15 14 A forgattyútengely: Feladata az alternáló mozgás forgó mozgássá alakítása. Legtöbbször króm-nikkel vagy krómmolibdén acélból kovácsolják, de találkozunk króm-szilícium ötvözetbıl öntött forgattyútengellyel is. Alakja az elıállítás munkafolyamataitól, a hengerek elrendezésétıl, a motor mőködésének módjától, a kiegyensúlyozástól stb.- tól függıen változik. Tengelycsapjait utólag edzik, majd köszörülik. Újabban az edzést a felületötvözés váltotta fel, amely szerint a csapokat nitrálják. Az új módszer nagy elınye, hogy növeli az anyag kifáradási határát. Elıfordul, hogy katalitikus úton, tehát áram nélkül viszik fel a csapra a nikkel-foszfát réteget, amely könnyen edzhetı és amellett jó futófelületet is biztosít. Kisebb motorokban az osztott forgattyútengelyek használatosak. Egyes elemeit forgácsolással állítják elı, majd sajtolással és csavarozással erısítik egymáshoz. Rendszerint gördülıcsapággyal ágyazzák Öntött forgattyú tengely: A forgattyútengely kiegyensúlyozása A tömegerıkbıl származó igénybevételek miatt a forgattyútengelyt ki kell egyensúlyozni, amit a gyárban el is végeznek. A javított forgattyútengelyt is statikusan és dinamikusan is ki kell egyensúlyozni. Ez azért fontos, mert az üzem közben ébredı erık és nyomtatékok deformálják a tengelyt, nem is szólva az erıs lengésekrıl amelyek az egész hajtómőre is kiterjedhetnek. A statikus kiegyensúlyozás: Ehhez a tengely két végét gondosan vízszintbe állított éles idomacélra helyezzük, és kézzel forgatjuk. Statikusan akkor kiegyensúlyozott a tengely, ha forgás közben bármely helyzetben megállítható, és így nyugalomban is marad. A dinamikus kiegyensúlyozás: A tengelyt -- két végén levı fıcsapjaival - gördülıcsapágyakra fektetjük, majd villamos motor segítségével, mindjobban emelkedı fordulatszámmal megpörgetjük". Eközben - mindkét irányban mérjük a csapágyak lengését, hogy meghatározhassuk a tengely súlypontját. A dinamikus egyensúlyt úgy állítjuk helyre, hogy meghatározott helyen, ott, ahol a súlyváltozás nem kelthet nyomatékot, befúrással eltávolítjuk a súlytöbbletet. Az is elıfordulhat, hogy a tengelyre az elıbbi elv szem elıtt tartásával pótsúlyokat csavarozunk. A lendkerék: Az a feladata, hogy tömegének lendülete révén kiegyenlítse a motor fordulatszám-ingadozásait. Tömege a hengerek számának növekedésével arányosan csökken. Anyaga általában öntöttvas, a nagyobb fordulatszámú motorokban azonban már kizárólag kovácsolt acélból készült lendkerekeket találunk. Rásajtolják az indítómotorral kapcsolódó fogas koszorút A lendkerék a forgattyútengely végén helyezkedik el szoros illesztéssel. Rögzíthetı kúpos tengelyen, továbbá ékkötéssel, illesztett csavarokkal vagy a tengely végére hajtott finommenető anyával. Lendkerék méretezése: A belsıégéső motoroknál a lendítıkeréknek akkorának kell lennie, hogy a munkalöket alatt a munka egy részét mozgási energia formájában tárolja és pótolhassa a munka hiányt a további hasznos munkát nem végzı - löketek számára: A hengerszám növekedésének függvényében csökken a lendkerék tömege.

16 15 A motor vezérlése és elemei: A négyütemő motorok munkafolyamatainak gázcseréjét a dugattyú mozgásától függetlenül, külön szerkezeti elemekkel kell szabályozni, vezérelni. Kétütemő motoroknál a vezérlést maga a dugattyú végzi. A négyütemő benzinmotor szelepvezérléső, mely lehet: - tányérszelepes - tolattyús - forgószelepes A tányérszelepes vezérlés elemei: - vezértengely, - bütyök, - szelepemelık, -szelephimba, - szelep; - szelepvezeték - szeleprugó. Az elterjedt szelepvezérlési megoldások: - oldalszelepelt alulvezérelt /SV=side valve / - oldalvezérelt felülszelepelt /OHV=overhead valve / - felülvezérelt felülszelepelt /OHC=overhead camshaft / A forgattyús tengelyrıl a felsı hajtótengelyt ill.a bütyköstengelyt gyakran lánchajtással, vagy fogazott, ékszíjjal kapcsolják össze. Alkalmaznak kombinált megoldásokat is. A vezértengely: nm A vezértengely fordulata négyütemő motornál a motor fordulatszámának fele: n = [ 1 ] v 2 min Anyaga, ha bütyökkel együtt készül: nagyfrekvenciásan, betétben edzhetı szénacél. A bütyök nyitja a szelepet, a szelepemelın és himbán keresztül á szelepet állandóan zárt helyzetben tartó rugóerıvel szemben. A bütyökprofil kialakítása biztosítja a szelep minél gyorsabb nyitását. Ennek határt szab a tömegek gyorsításakor ébredı erı okozta igénybevétel. További követelmény, hogy mőködése zajtalan legyen. A megmunkálással szemben nagyon igényes. Anyaga: betétben edzhetı szénacél.

17 Motorok tüzelıanyag ellátása Ismeretes, hogy a külsı keverékképzéső Otto- (benzin) motorok hengereibe a karburátorban már elıállított levegı-benzin keverék áramlik, amit a dugattyú összesőrít, és elektromos szikra meggyújt. A hengerbe jutó keverék mennyiségét - a kifejtendı teljesítménynek megfelelıen - szabályoznunk kell, amire a fojtás szolgál. A fojtószelep állításával - az éppen fellépı teljesítményigény szerint - több-kevesebb keverék áramlik a hengerbe, ezért a szabályozásnak ezt a módját mennyiségi szabályozásnak nevezzük. A belsı keverékképzéső Diesel-motorok tiszta levegıt szívnak be, amit ugyancsak a dugattyú sőrít össze. Ebbe a nagy nyomás miatt felmelegedett levegıbe porlasztjuk a gázolajat, amely meggyullad és elég. A hengerekbe csaknem állandó mennyiségő levegı áramlik, amelybe a kifejtendı teljesítmény arányában adagolt gázolajat fecskendezünk. Ily módon a keverék minısége folytonosan változik, ezért a szabályozás módját minıségi szabályozásnak nevezzük. Az Otto-motorok tüzelıanyag-ellátó berendezései Az üzemanyag tárolására szolgáló berendezés az üzemanyag tartály, mely lehet: Ejtıtartály: belıle a benzincsapon, a szőrın és vízzsákon keresztül folyik a benzin a karburátorba. Alsótartály: esetén tápszivattyú szívja a tartályból a vízzsákon keresztül a benzint, amit karburátorba nyom. A benzintartály A tüzelıanyag üzem közbeni tárolására szolgál, ónozott vagy rozsdamentes acéllemezbıl sajtolják olyan őrtartalommal, hogy benne km út megtételéhez elegendı üzemanyag férjen el. Belsejét gyakran ólommal, újabban lakkal vonják be, és hullámtörı lemezekkel látják el. Felsı részén található a beöntı nyílás a zárósapkával, amelybe - a külsı, belsı nyomás kiegyenlítésére - szellızınyílást fúrtak. A beöntı nyílásban elhelyezkedı szita egyfelıl a benzin szőrésére szolgál, másfelıl védi a tartályt a nyílt láng okozta, esetleges robbanás ellen. A szita ugyanis nagy hıvezetı felületével visszatartja a lángot. Az alsótartály kivezetı csöve felülrıl nyúlik a tartályba (búvárcsı) olyképpen, hogy fenekétıl kb. 20 mm magasságban végzıdjék. Így a tartály alján ülepítı tér alakul ki. Hasonló megoldású az ejtı tartály kivezetı csöve is, amely a tartály aljából mintegy 20 mm magasan áll ki. A csıvégeket az elıszőrı veszi körül. Az ejtı tartályt üzemanyag csappal is el kell látni, hogy szükség esetén elzárhassuk az üzemanyag útját. A csap alsó részén helyezik el a z ún. vízzsákot és a durvaszőrıt is. A tartályra szerelvényezik továbbá a különbözı kialakítású szintmérı órákat is. A membránszivattyú: A membránszivattyúnál egy rugalmas lap (pl. gumi- vagy mőanyag membrán) deformálásával változtatjuk a munkatér térfogatát. Mőködését az ábra szemlélteti (üzemanyag-szivattyú). Szívóütemben a hajtótengely excentere egy karáttétét segítségével a rugó ellenében le- húzza a membránt, a fellépı nyomáscsökkenés hatására nyit a szí vószelep, beáramlik a folyadék. Nyomóütemben a rugó nyomja felfelé a membránt. Ha a terhelı nyomás túl nagy, a rugó összenyomott állapotban marad, a mőködtetı kar üresen" mozog, a membránhoz csatlakozó csak húzható" rúd üregében. A membránszivattyút fıleg kis viszkozitású, rossz kenıképességő, esetleg korrozív folyadékok szállítására alkalmazzák. A rugalmas membrán kis szilárdsága miatt csak viszonylag kis szállítómagasság (nyomás) esetén alkalmazható. 3 A membránszivattyú térfogatárama: q [ m v = Vl n ηv ] 3 Egy fordulatra esı térfogat /lökettérfogat/: [ ] l m s V, A bütykös tengely fordulatszáma: n [ 1] A volumetrikus hatásfok: η v s

18 17 Karburátor / porlasztó /: A megfelelı tüzelıanyag égés esetén a levegı és benzin optimális keverési aránya kb. 1 / 15. Az ennek megfelelı légfelesleg-tényezıt 1-nek vesszük. Az 1-nél nagyobb légfeleslegő keverék benzinszegény. Keverési aránya 1 / / 19 között van. Ha a légfelesleg-tényezı 0,9-1,0, gazdaságos keverékrıl beszélünk. Keverési aránya 1 / 14-1 / 15. Amikor a légfelesleg-tényezı 0,9 alá esik, a keveréket benzindúsnak mondjuk. Keverési arány 1 / 9-1 / 14. Az 1 / 9 keverési aránynál dúsabb, illetve az 1 / 19-nél szegényebb levegı-benzin keverék már nem gyullad meg. Tudjuk, hogy az égésnek /robbanásnak / nagyon rövid idı alatt kell végbemennie. Ez csak úgy biztosítható, ha a gyujtás pillanatában az elıbbieknek megfelelı arányú homogén tüzelıanyag-levegı keverék van a hengerben. A motor mindenkori teljesítményének megfelelı keverék elıállítása a karburátor feladata. -/ A keverékképzés e feltételeit kielégítı karburátort Bánki Donát és Csonka János találta fel 1893-ban./- Mőködése az áramló folyadéknak a levegıre gyakorolt hatásán alapszik. Azaz a különbözı csı keresztmetszetekben változik a levegı áramlási sebessége (a szőkebb csövön felgyorsul és viszont), ami a fúvókacsövön keresztül hat a benzinre is. Ha nı a levegı áramlási sebessége, a folyadékszint és a keverıtér között nyomáskülönbség keletkezik. Ez a vákuum felszippantja a benzint és elkeveri a levegıvel. Igen leegyszerősítve az elmondottak szerint mőködik az elemi karburátor Az elemi karburátor az ideális keverékarányt csak állandó fordulatszámon, teljesen nyitott fojtószelepállásnál tudja biztosítani. Az egyéb üzemi igényeknek megfelelı keverési arány csak a kiegyenlítı és féklevegı-fúvókával, illetve a levegıtorok keresztmetszetének változtatásával hozható létre. A ma korszerő karburátorának feladata a szabályozás, ami a következıkre terjed ki: - a benzinszint, - a beszívott levegı-benzin keverék mennyiségének,- a levegıbenzin keverési arány és a porlasztás minıségének szabályozására. Elemi/Bánki/ porlasztó A benzinszintet a karburátor úszója szabályozza. Tőszeleppel zárja az üzemanyag befolyó nyílását. Álló motorban a benzinszint 1-2 mm-rei alacsonyabb, mint a fúvókacsı nyílásának magassága. A keverék mennyiségének szabályozására a fojtószelep szolgál. A töltés mennyiségének változtatásával módosul a motor fordulatszáma és teljesítménye. A keverési arányt, illetve a porlasztás kívánatos minıségét a légtorok és a fúváka méretei biztosítják. A motor fordulatszámának függvényében változik a beszívott levegı sebessége, a beszippantott benzin mennyisége, és az üzemanyag finomabb vagy durvább részecskékre bomlása. A karburátortól tehát azt kívánjuk meg hogy, szolgáltassa: - az indításhoz szükséges dús keveréket, - a gyorsítás megkövetelte dúsítást, - a maximális teljesítményhez szükséges keveréket, - a részterhelés igényeit kielégítı takarékkeveréket, - az alapjárathoz szükséges keveréket. Porlasztó féklevegı fúvókával Porlasztó gyorsító szivattyúval Porlasztó üresjárati fúvókával

19 18 A Diesel motor tüzelıanyag ellátó berendezései. A Diesel-motor tiszta levegıt szív be, amit nagy nyomásra sőrít. Az így felmelegedett levegıbe fecskendezi be a tüzelıanyagot, amely meg-gyullad és elég. A keverék elıállításához igen rövid idı (4-5 s) áll ren-delkezésre, s az égéstérben összesőrített levegı nyomása kb bar. Emiatt a befecskendezıszivattyú segítségével, nagy nyomással (kb bar) kell a tüzelıanyagot az égéstérbe porlasztani úgy, hogy jól elkeveredjék a levegıvel. A befecskendezıszivattyú feladata továbbá, hogy a motor terhelésétıl függıen adagolja az üzemanyagot, valamint szabályozza a befecskendezés kezdetét és végét. A tüzelıanyag-ellátó berendezés felépítése az ábra szerint a következı: - a tüzelıanyag-tartály, - a tápszivattyú, - az üzemanyag-szőrı, - a befecskendezıszivattyú, - a fúvókák (porlasztók) - a tüzelıanyag-vezetékek. A tüzelıanyag-tartály: Szerkezeti kialakítása a benzinmotorokéval azonos. Térfogatát úgy méretezik, hogy - a motor teljesítményétıl függıen üzemórára elegendı üzemanyag tárolására legyen alkalmas. A tápszivattyú: Feladata, hogy felszívja a tartályból az üzemanyagot, majd a csıvezetéken és a fıszőrön át a befecskendezı szivattyú töltıcsatornájába továbbítsa. A tüzelıanyagot mintegy 1,5 bar nyomással szállítja. Ez a nyomás azonban a szőrı ellenállása miatt 0,2-0,5 bar-ra csökken.. Kialakításuk szerint a tápszivattyúk vagy dugattyúsak vagy fogaskerekesek. Az elıbbieket rendszerint a szivattyú bütyköstengeje mőködteti. A szivattyúk lehetnek egyszeres vagy kettıs mőködésőek. Az egyszeres mőködéső tápszivattyú dugattyúját rugóerı ellenében a görgıs nyomórúd mozgatja. Lefelé haladva a dugattyú a nyomószelepen át maga fölé nyomja az elızı ütemben beszívott tüzelıanyagot. A bütyök elfordulása után az elıfeszített rugó visszatolja a dugattyút, miközben az a fölötte levı tüzelıanyagot a csıvezetékbe nyomja. Mivel a dugattyús tápszivattyúk mőködése szakaszos, ezért újabban fogaskerekes tápszivattyúkat is alkalmaznak, melyek folyamatos tüzelıanyag ellátást biztosítanak. Tüzelıanyag szőrı: Feladata. hogy kiszőrje a gázolajból a szennyezıdéseket és légbuborékokat. Felületét úgy kell kialakítani, hogy átbocsátóképességét hosszú idın át megtartsa. Fontos továbbá az is, hogy a szőrıelemek könnyen tisztíthatók és cserélhetık legyenek, hiszen a használat során eltömıdnek. A tüzelıanyag-szőrık fıleg betéteik anyagában különböznek egymástól. Leggyakrabban a vászon, a nemez, a papiros, újabban a mőanyag betéteket vagy ezek kombinációit alkalmazzák. Újabban különleges szőrıpapírból készült, cserélhetı betéteket használnak. Az erısen szennyezett szőrı csökkenti az átfolyást, az elroncsolódott szőrıbetétbıl viszont szennyezıdés kerülhet a rendszerbe, ami igen rövid idı alatt nagymérvő kopást okoz.

20 19 Befecskendezı szivattyú: A befecskendezı szivattyú a Diesel-motorok keverékképzésének alapegysége. Feladata, hogy a megszőrt, légbuborékmentes gázolajat a befecskendezı csövön és fúvókán át, nagy nyomással a hengerbe porlassza. A motor egyenletes járása megköveteli, hogy a befecskendezıszivattyú a következı igényeket elégítse ki: - A gázolaj befecskendezésének meghatározott és egyenlı idıközben kell bekövetkeznie úgy, hogy minden hengerbe azonos mennyiségő tüzelıanyag jusson. - A szivattyú ez idı alatt annyi tüzelıanyagot fecskendezzen be, amennyi a motor szabályozásához szükséges. - A porlasztás a motor fordulatszámától függetlenül, a megfelelı nyomással, után csöpögés nélkül menjen végbe úgy, hogy a motor az alapjáraton is egyenletesen üzemeljen. - A befecskendezés minden hengerben azonos forgattyúszög állásnál következzék be úgy, hogy az égés a felsı holtpont közelében menjen végbe. - Az elıbbi feltételeket csakis kemény, kopásálló anyagból készített, ezredmilliméter pontossággal megmunkált és illesztett, gondosan szerelt bonyolult szerkezetek elégíthetik ki. A ma használatos befecskendezı szivattúk dugattyús rendszerőek, amelyek a töltésváltoztatás módja szerint lehetnek: - lökethosszal mőködık: - túlfolyószelepes - forgódugattyús -változó lökethosszal mőködık - lejtıs bütykös Forgódugattyús befecskendezı szivattyú elvi megoldása, mőködése: Az ábrán a forgódugattyús befecskendezı szivattyú vázlatát látjuk. Ha az 1 dugattyú :az alsó helyzetben van, a tüzelıanyag a 2 és 3 furaton, keresztül.folyik a szivattyú hengerébe, onnan a 4 ékhornyon át le az 5 élig és a szivattyúhengert egészen a 6 nyomó szelepig megtölti. Ha a szivattyú dugattyúja felfelé halad, a 2 és 3 furaton keresztül a két furat záródásáig némi tüzelıanyagot kinyom. A dugattyú további felfelé mozgásakor a tüzelıanyag már csak a 6 nyomószelepen keresztül juthat a befecskendezı csıbe, ill. a fúvókához. A tüzelıanyag szállítása a fúvókához tehát abban a pillanatban kezdıdik, ami-kor a dugattyú a 2 és 3 furatot lezárta. A szivattyú dugattyújának további felfelé haladásakor a tüzelıanyag a fúvókához nyomul, de csak addig, amíg a szivattyú dugattyújának 7 ferde, vezér éle a 3 furat alsó élét szabaddá nem teszi, mert akkor a tüzelı anyag már nem a 6 nyomószelepen keresztül áramlik felfelé, hanem a kisebb ellenállás irányában a 3 furaton át folyik vissza a szívó csatornába. Ha a szivattyú dugatytyúját a 8 fogasrúddal pl. jobbra elfordítjuk, akkor a dugattyú felsı éle és a vezérlı él közötti távolság csökken úgy, hogy a tüzelıanyag elıbb áramlik a 3 furatba. Minél jobban forgatjuk tehát jobbra a szivattyú dugattyúját, annál kisebb lesz a nyomószelepen keresztül a motorba fecskendezett tüzelıanyag mennyisége. A szivattyú dugatytyújának elfordításával tehát több vagy kevesebb tüzelıanyagot lehet a motor munkahengerébe fecskendezni. Jármő Diesel-motorokban ma fıként a forgódugattyús befecskendezı szivattyúkat használjuk. A tüzelıanyag szállításának fázisai:

21 20 Befecskendezı fúvókák ( Diesel porlasztók): Rendeltetésük, hogy az égéstérben már bar nyomásra összesőrített, C hımérséklető levegıbe irányítva bar nyomással porlasszák be a tüzelıanyagot. Két alapvetı megoldásuk ismert: a zárt és nyitott fúvóka. /Találkozunk egyesített befecskendezıszivattyúval és porlasztóval is. / A zárt befecskendezı fúvókákat gyakorlatilag az áramló tüzelıanyag vezérli. A fúvókahüvelyben ugyan-is nagy pontossággal illeszkedı tőszelep van, amelynek alsó, kúpos felülete zárja le a kiömlınyílást. Az üzemanyag az ábrán látható ferde furaton áramlik a fúvóka elıterébe. Az itt ébredı folyadéknyomás hat a fúvókatő kúpos felületére, és adott értéket meghaladva - a rugóerı ellenében - felemeli a tőszelepet, vagyis megkezdıdik a befecskendezés. A szelepet nyitó és záró nyomást a rugóerı határozza meg A zárt rendszerő porlasztókban - a motor égéstere felıl - erıs ru góval terhelt szelep zárja el a tüzelıanyag áramlását. A szelepet a tüzelıanyag nyomása nyitja. A szivattyú szállította tüzelıanyag a nyíllal jelzett csatornán keresztül jut a fúvókanyílás elıtti térbe. Az ezen áthaladó szeleptőt két kúp-felülettel látták el. Az egyik (ábránk szerint az alsó) a fúvókanyílást zárja, a másik a felületére (A) ható tüzelıanyag nyomásának (p) hatására nyitja a szelepet. Tehermentesített (a befecskendezések közötti) helyzetben a rugó fészkére szorítja a szelepet. Rugóterhelése (F t ) az égéstér legnagyobb nyomását többszörösen felülmúló fajlagos nyomást ad, ezért tökéletes zárást létesítve feleslegessé teszi a visszacsapó szelep beépítését. Amikor megkezdıdik a tüzelıanyag szállítása, hirtelen megnı a porlasztótérben levı tüzelıanyag nyomása. A szelep azonban mindaddig zárva marad, amíg csonka kúpjának felületére (A) ható tüzelıanyag-nyomás (p) és a belıle származó D átmérıjő fúvókatőre ható emelıerı (F g ) le nem gyızi a rugóerıt (F t ). A szelep emelkedésekor indul meg - a fúvókanyíláson keresztül - a tüzelıanyag áramlása. Ezzel egyidejőleg megnı a folyadéknyomás a terhelt szelepfelületen (most már a tő kúpos záró felületen is érvényesül), és így a szelep erıteljesebben mozdul el. Addig marad nyitva, vagyis addig tart a tüzelıanyag kiáramlása, ameddig a kettıs kúpfelületre ható folyadék-nyomás (pl) - a rugóerı ellenében - felemelt helyzetben tudja tartani a szelepet. A tüzelıanyag befecskendezése tehát csak a rugóerıvel meghatározott nyomásértéken jöhet létre, és megközelítıleg ezen az értéken is fejezıdik be. A nyitott fúvókában nem adott nyomáson kezdıdik a befecskendezés, mivel a tőszelepre nem hat számottevı rugóerı, hanem közvetlenül a 0" nyomásról indulva követi az adagolószivattyú szállítását. Amint az olajnyomás megemeli a fúvókában levı visszacsapó szelepet, a többlyukú fúvókán át bekövetkezik a porlasztás Bár a visszacsapó szelep terhelése minimális, mégis fontos, mivel elısegíti a befecskendezés kezdetének és végének meghatározását. Két befecskendezés között ugyancsak a visszacsapó szelep tartja feltöltött állapotban a nyomócsövet. Az e csoportba tartozó porlasztókban elvileg semmi sem akadályozza a tüzelıanyag útját. A befecskendezés nyomását és sebességét a szivattyú szállítóteljesítménye, valamint a fúvóka keresztmetszete szabja meg. A fúvóka mögött azonban mindig található egy golyós- vagy tányérszelepes visszacsapó szelep, amely csak befecskendezıszivattyú felıli áramlást teszi lehetıvé. Egyben megakadályozza, hogy a terjeszkedés ütemében égésgáz jusson a nyomócsıbe. A visszacsapó szelep rugóterhelése minimális. A nyitásához szükséges túlnyomás azonban mégsem hanyagolható el, ugyanis az segíti elı a befecskendezés kezdetének és befejezésének határozottságát. A visszacsapó szelep tartja tüzelıanyaggal feltöltve a nyomócsövet a befecskendezések közöttii idıszakban. Így válik lehetıvé, hogy a szivattyú szállításával egyidejőleg kezdıdjék meg a befecskendezés. 1, fúvóka tartó 2, fúvóka 3, visszacsapó szelep 4, szeleprugó