KURZUS: Járművek
MODUL: Járműszerkezetek
2.2. lecke: Motorok konstrukciós kialakítása
Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg a jellemző motorkonstrukciós kialakításokat. Legyen tisztában a motorok működésével, tanulja meg a szerkezeti elemeket. | |||
Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes | |||
| |||
Időszükséglet: A tananyag feldolgozásához 120 perc szükséges, a tevékenységek és az önellenőrző kérdések megválaszolására, további 180 percet javaslunk fordítani. | |||
Kulcsfogalmak | |||
| |||
Motorház | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a motorház szerkezeti egységeit, tulajdonságait. | |||
A motorház funkcionálisan négy fő szerkezeti részre osztható: | |||
| |||
Léghűtéses motorok esetében ezen szerkezeti elemek mindegyike külön darabból készül. A vízhűtéses motoroknál a hengertömböt és a forgattyúházat legtöbbször egy darabból készítik. A hengertömböt felülről a hengerfej, alulról pedig az olajteknő zárja le. | |||
A forgattyúház konstrukciós jellemzői | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a forgattyúház szerkezeti egységeit, tulajdonságait. | |||
A forgattyúház feladata, hogy átvegye a forgattyús mechanizmusra ható tehetetlenségi- és gázerőket, valamit továbbítsa azokat. Az öntvényben kialakított olajcsatornákon a kenési helyekre vezeti a kenőanyagot, továbbá összefogja a motor üzemeltetéséhez szükséges segédberendezéseket. Míg a kisebb mechanikai terhelésű benzinüzemű Otto-motoroknál elterjedten alkalmaznak ötvözött alumínium öntvényeket, addig a nagyobb terhelésű Diesel-motorok esetében a motorházakat általában öntöttvasból készítik. A hengertömbök esetében fontos követelmény a hengerfuratok kopásállósága. Elterjedt módszer a hengerperselyek alkalmazása. Ennek lényege, hogy a hengerekben kialakított furatokba kopásálló anyagból készített hengerperselyeket illesztenek. | |||
Készítsen szabadkézi ábrát a nedves perselyezésről! | |||
| |||
Ez az eljárás leegyszerűsíti a motorok javíthatóságát, hiszen a károsodott futófelület esetén a javítás könnyen megoldható a hengerperselyek cseréjével. A hengerek konstrukciójában fontos követelmény, hogy minden egyes hengert külön-külön körülvevő hűtővízteret kell kiképezni. A hőelvezetést biztosító hűtőfolyadékot általában oldalirányból vezetik a hengereket körülvevő hűtővíztérbe, ahonnan a felmelegedett hűtővíz a hengerfej irányába áramlik tovább. | |||
Hengerfej | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a hengerfej szerkezeti egységeit, jellemzőit. | |||
A hengereket felülről a hengerfej zárja le. A hengertömbhöz hasonlóan a hengerfej is a terheléstől függően alumínium-ötvözetből (Otto-motor) vagy öntöttvasból készülhet. A sűrítőtérbe torkollik a gyújtógyertya nyílása, valamit a szívó- és kipufogó-csatorna. A hengerfej öntvénye igen bonyolult, vékonyfalú, igényes konstrukció, mivel helyet kell biztosítani a szívó és kipufogó-csatornáknak, a hűtést szolgáló víztereknek, illetve olajcsatornáknak. A hengertömb és a hengerfej között megfelelő tömítést kell alkalmazni. | |||
| |||
A hengerfej tartalmazza a szívó- és kipufogó-csatornákat, a szelepeket (szeleprugóval, rugótányérral, esetleg szelepforgató berendezéssel), szelepvezetőket, szelepülékeket, furatokat, vezérműtengelyt, Otto-motor esetében a gyújtógyertyát, Diesel-motor esetében a befecskendező fúvókát, közvetett égésterű motorok esetében az előkamrát, vagy örvénykamrát. | |||
Forgattyús mechanizmus | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a forgattyús mechanizmus szerkezeti egységeit, jellemzőit. | |||
A forgattyús mechanizmus feladata, hogy a hengerben az alsó- és felső holtpont között változó irányú és sebességű mozgást végző dugattyúra ható gázerőt lehetőleg egyenletes szögsebességgel forgatónyomatékká alakítsa át. Az alternáló mozgás forgómozgássá történő átalakítása a dugattyú, a hajtórúd, és a forgattyú feladata. A forgattyúk egy közös tengelyen, a forgattyús tengelyen vannak kialakítva, amely a forgatónyomatékot vezeti tovább a tengelykapcsoló, ill. a sebességváltó felé. Mivel a tengelyen ébredő nyomaték, illetve a tengely szögsebessége egyenlőtlen, szükség van lendkerékre. | |||
Készítsen szabad kézi ábrát a forgattyús mechanizmusról! | |||
| |||
Forgattyús tengely | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a forgattyús tengely szerkezeti egységeit, jellemzőit. | |||
A dugattyúk mozgása váltakozó irányú, egyenes vonalú mozgását a forgattyús tengely alakítja át forgómozgássá. A forgattyús tengelyen az egyes dugattyú-hajtórúd csoporthoz kapcsolt forgattyúkat egymáshoz képest olyan "elékelési szöggel" elforgatva alakítják ki, hogy lehetőleg azonos gyújtásszög-értékek jöjjenek létre. A forgattyús tengely a motorházban kialakított csapágyakban forog. | |||
Készítsen sematikus ábrát a siklócsapágyról! | |||
| |||
A nagysorozatú gyártásban előállított motoroknál túlnyomó többségben siklócsapágyakat alkalmaznak. A csap- és a csapágy közé vezetett kenőolaj egy olyan vékony, teherviselő réteget alkot, amely egy bizonyos határfordulatszám felett megszünteti az együttműködő alkatrészek közötti közvetlen fémes érintkezést. Ezáltal csökkennek a súrlódási veszteségek és a kisebb felületi igénybevétel miatt csökkenő kopással, azaz hosszabb élettartammal számolhatunk. A főtengelyt kovácsolják, ritkábban öntik, majd a tengelyvégeket és a fő- és forgattyús csapokat méretre munkálják, köszörülik. | |||
| |||
Hajtórúd | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a hajtórúd részegységeit, tulajdonságait. | |||
A hajtórúd a dugattyút és a forgattyús tengelyt köti össze, így húzó- és nyomóerőket ad át. | |||
Készítsen sematikus ábrát a hatórúdról! | |||
| |||
A szár két végén a dugattyúcsapszeghez csatlakozó hajtórúdszem, ill. a forgattyúcsaphoz csatlakozó hajtórúdfej található. A csapágyfedelet nagyszilárdságú csavarokkal rögzítik a szár végén kialakított fejrészhez. | |||
Dugattyú | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a dugattyú részegységeit, tulajdonságait. | |||
| |||
A dugattyú a hozzátartozó dugattyúgyűrűkkel és a dugattyúcsapszeggel a motor egyik legkritikusabb alkatrésze. A gázok nyomását fogja fel és továbbítja a forgattyúmű többi részének, érintkezik a munkaközegben kialakuló lángfronttal, extrém hőhatásnak és mechanikai igénybevételnek van kitéve, ezenkívül egyenesbe vezeti a hajtórúd felső részét. | |||
Készítsen szabadkézi ábrát a leggyakoribb dugattyú-csapszeg kialakításokról! | |||
| |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a dugattyú gyűrű tulajdonságait, igénybevételeit, jellemző kialakításokat! | |||
A dugattyúgyűrűk megvezetésére a gyűrűhornyok szolgálnak. Otto motoroknál általában 2-3, Diesel-motoroknál 3-4 gyűrűt alkalmaznak. A felső dugattyúgyűrűk elsődleges feladata a tömítés, ezen kívül a gáznyomások mellett biztosítania szükséges a gáztér jó hatásfokú tömítését, mindezt különböző fordulatszámmal és terheléssel üzemelő motorban. Fontos a gyűrűk és a hengerfal között egy vékony kenőolajréteg kialakítása. Ezt a kompresszió gyűrűk alatt elhelyezett olajgyűrűk biztosítják. A gyűrűk fontos feladata továbbá a hővezetés. A dugattyútetőt érő hőterhelés csökkentése érdekében a dugattyúból a hőt tovább kell vezetni, tehát a hűtött hengerfallal érintkeznek, így adják át a szükséges hőmennyiséget. | |||
| |||
Töltetcsere vezérlés | |||
Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a töltetcsere folyamatát, készítsen szabadkézi magyarázó ábrát! | |||
A négyütemű motorok esetében az égésfolyamathoz szükséges oxigénben dús friss levegőnek a hengerbe juttatásához, majd az égéstermékek eltávolításához a hengerfejben kiképzett beömlő- és kiömlő csatornák keresztmetszetét a motor működési fázisának megfelelő ütemben szabaddá kell tenni, illetve le kell zárni. | |||
| |||
Ezt a feladatot a kúpos tömítő felülettel ellátott kör alakú szelepekkel oldják meg, melyeket a töltetcsere-vezérlés működtet. A dugattyú a friss töltetet a beömlő- vagy szívócsatornán keresztül beszívja, majd a kipufogószelep által szabaddá tett kiömlő- vagy kipufogó csatornán keresztül a hengerből kitolja. A motor maximális teljesítménye attól függ, hogy a töltetcsere során milyen mértékben sikerül a hengert friss töltettel kitölteni, hiszen ez határozza meg, hogy ütemenként milyen mennyiségű tüzelőanyag elégetésére elegendő oxigén áll rendelkezésre. A szelepek működtetése a szelepvezérlés feladata, ezek működését vezérlő bütykökkel oldják meg, vezérmű- vagy bütykös tengely kialakításával. A bütykös tengely a forgattyús tengelyről kapja a hajtást, így biztosítható a dugattyúmozgással szinkron szelepműködtetés. A motor szerelésekor úgynevezett szelephézag értéket kell állítani, hogy a felmelegedett motor esetében a szelepek rendesen zárjanak. | |||
A hengertöltet növelésének lehetőségei | |||
Írjon le a füzetbe példákat a hengertöltet növelésének lehetőségeiről. Az egyes példákat fejtse ki. | |||
A motor nagy fajlagos teljesítménye érdekében alapvető cél a lehető legnagyobb mértékű hengertöltet biztosítása. Az alábbiakban röviden összefoglaljuk ennek lehetőségeit: | |||
Többszelepes technika: A hengerfejben kialakított be- és kiömlő csatornák átmérőjének növelése, ennek azonban korlátja van. Otto-motoroknál a szelepeket nem a hengerfej síkjában, hanem pl. a közel félgömb alakú égéstér határfelületén alakítanak ki. Alkalmaznak hengerenkénti 1-1 szelep helyett több szelepet, pl. 2-2 szívó és kipufogó szelepet, vagy akár 3 szívó és 2 kipufogószelepet. | |||
| |||
Keverékképzés | |||
Tanulja meg a keverékképzés elvét. | |||
A jó hatásfokú égés feltétele, hogy a tüzelőanyagot és a levegőt egyenletesen elkeverjük, azaz olyan keveréket hozzunk létre, ahol a levegőben a tüzelőanyag mindenütt azonos koncentrációban fordul elő. A létrehozott keverék alapvető jellemzője a keverési arány (K), ami a motorba bejutó levegő és a hozzáadott tüzelőanyag tömegáramának hányadosát jelenti. | |||
Keverékképzés és égés a benzinüzemű motorokban | |||
Az Otto-motor hengerében az égés folyamán a benzin kémiai energiája hőenergiává, majd mechanikai munkává alakul. Mivel a benzin égéséhez oxigén szükséges, az Otto-motor ennek megfelelően benzin-levegő keverékkel üzemel. | |||
A benzinüzemű motorokat külső keverékképzésű, külső szikragyújtású motorként jellemezhetjük, ez azt jelenti, hogy a benzin-levegő keveréket a munkatéren kívül, a szívócsőnek egy arra alkalmas helyén hozzuk létre. Régebbi konstrukciójú motorok esetén a karburátorban, korszerű motoroknál pedig a befecskendező rendszer segítségével. | |||
Karburátor | |||
Tanulja meg a karburátor működését, készítsen magyarázó ábrát a füzetbe. | |||
A legegyszerűbb karburátor az elemi karburátor, ami egy úszóházból, egy benzincsőből, az abba beépített benzinfúvókából és egy szabályozó fojtószelepből áll. | |||
| |||
A forgó motor esetében a szívócsőben légáram jön létre. A motorba belépő levegő mennyiségét a fojtószelep helyzete, a légtorok keresztmetszete, valamint az áramlási veszteségeket kifejező átfolyási tényező határozzák meg. A szívócsőben áramló levegő a légtorok kisebb keresztmetszetéhez érve felgyorsul, sebessége nagyobb lesz. A depresszió következtében a benzinfúvóka két oldalán nyomáskülönbség jön létre, ami a csőben lévő benzinoszlopot áramlásra készteti. A légtorokba jutó levegőt az ott felgyorsuló levegőáram magával ragadja, a benzint apró cseppekre porlasztja, így hozva létre a motor működéséhez szükséges keveréket. A karburátor jellemzője, hogy a szívócsőben szabaddá váló nagyobb keresztmetszet megnöveli a légtorkon keresztüláramló levegő mennyiségét, a létrehozott szívóhatás pedig ezzel arányosan növeli a fúvókán átáramló benzin mennyiségét. | |||
Elektronikus benzin-befecskendezés | |||
Jegyzetelje ki a füzetébe és tanulja meg az elektronikus benzin-befecskendezés előnyeit. | |||
Az elektronikusan vezérelt befecskendező berendezésnél a tüzelőanyag elektromágnessel működtetett befecskendező szelepből jut a szívócsőbe, majd innen a motor hengerébe. Megkülönböztetünk kisnyomású, szívócső-befecskendezésű és nagynyomású, közvetlen befecskendezéses rendszereket, ahol a benzin befecskendezése direkt módon a motor hengerébe történik. | |||
Segédberendezések | |||
A motor működéséhez szükség van néhány olyan kiegészítő funkcióra, melyeket a segédberendezések biztosítanak. | |||
Kenőolaj-ellátó rendszer | |||
Foglalja össze a saját szavaival és írja le a füzetébe a kenőolaj ellátó rendszer működését. | |||
A motor olyan szerkezeti elemeket tartalmaz, melyek üzem közben egymással érintkeznek, egymáson elcsúsznak, legördülnek, vagy éppen egymáshoz ütköznek. Az ebből adódó felületi károsodások csökkentése és a súrlódási veszteségek minimalizálása céljából az érintkező felületek közé kenőolajat kell juttatni. | |||
Készítsen szabadkézi ábrát a kenőolaj-ellátó rendszerről! | |||
| |||
Ezt a feladatot a kenőrendszer látja el. A fentiek mellett a kenőolaj fontos feladata még a tömítés (pl. a dugattyúgyűrűk és a hengerfal között), a hűtés (pl. csapágyak vagy a hűtött dugattyúk esetében) és a motorban alkalmazott szűrőkkel együttműködve a motor belsejének tisztántartása. | |||
Motorok hűtése | |||
Jegyzetelje ki a füzetébe és tanulja meg a motorok hűtőrendszerének részegységeit. | |||
A belsőégésű motorok hűtését annak érdekében szükséges biztosítani, hogy a motor alkatrészeinek hőmérséklete ne haladja meg azt a határt, amely fölött az egyes alkatrészek meghibásodásával kellene számolni. Ezért elsősorban az égésteret határoló alkatrészek felől (henger, dugattyú és hengerfej) meghatározott mennyiségű hő elvezetése válik szükségessé. | |||
| |||
Folyadékhűtés esetében egy zárt hűtőrendszerben szivattyúval keringetett hűtőfolyadékkal történik a hő elvezetése. Legtöbbször túlnyomásos hűtést alkalmaznak. Ez egy olyan zárt rendszer, amelynek fontos eleme a kiegyenlítő tartály, amelyet a hűtőfolyadék csak részben tölt meg. Ez a tartály biztosítja, hogy a hőmérsékletnövekedés hatására táguló folyadék ne feszítse szét a rendszer elemeit. A rendszerbe biztonsági szelepeket is beépítenek. | |||
Szűrők | |||
A motor alapvetően egy nyitott tribológiai rendszer, ahol szennyezők bekerülésével is számolni kell, illetve a rendszerben működő alkatrészek kopását is figyelembe kell venni, ennek elkerülése úgy lehetséges, ha megfelelő szűrők alkalmazásával megakadályozzuk a szennyezők motorba kerülését (levegőszűrő, tüzelőanyag-szűrő, kenőolajszűrő). | |||
Levegőszűrők | |||
A motorba beszívott levegőt mindig meg kell szűrni, mivel a hengerbe jutó por a hengerek, dugattyúk és dugattyúgyűrűk gyors kopását okozza. Levegőszűrőként személygépkocsikban és haszongépjárművekben is egyaránt papírszűrőt alkalmaznak. | |||
Olajszűrők | |||
Biztosítja, hogy a kenési helyekre csak szennyezés-mentes kenőanyag juthasson. Korszerű motorokban elsősorban papírszűrőket alkalmaznak. Ezeket a szűrőket speciális műgyantával impregnálják, hogy a kenőolaj vagy az olajba jutó tüzelőanyag a viszonylag nagy nyomás és hőmérséklet ellenére se károsítsa azokat. | |||
| |||
Személygépkocsikban a leggyakrabban szűrőpatronokat alkalmaznak, amelyek egy megkerülő szelepet tartalmaznak. A megkerülő szelep gondoskodik arról, hogy a sűrűbb olaj eljusson a kenési helyekre. Mivel ez az olajmennyiség a szűrő után közvetlenül az olajtartályba folyik vissza, ezért nincs szükség biztonsági szelep alkalmazására. |
Önellenőrző kérdések | |||||||||||||||||||
1. Melyik(ek) nem a motorház szerkezei egysége(i)?
![]() | |||||||||||||||||||
2. Írja le a forgattyús tengely feladatát, működését! | |||||||||||||||||||
3. Fogalmazza meg a keverékképzés elvét! | |||||||||||||||||||
4. Melyek nem az elemi karburátor részei?
![]() | |||||||||||||||||||
5. Fogalmazza meg az elektronikus befecskendezés folyamatát! | |||||||||||||||||||
6. Fogalmazza meg, hogy miért van szükség a motor hűtésére! | |||||||||||||||||||
7. Az alábbiak közül melyik nedves persely? ![]()
![]() | |||||||||||||||||||
8. Nevezzen meg a hengerfej részei közül 6 db-ot! | |||||||||||||||||||