KURZUS: Járművek

MODUL: Járműszerkezetek

2.1. lecke: Motorok

Ebben a modulban megismerheti a napjainkban használatos személy- és tehergépjárművek fő szerkezeti egységeit, jellemzőiket, mindezek alapján megértheti a működésüket.

Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg a közúti közlekedésben részt vevő járművek hajtására alkalmazott motorok jellemző kialakításait. Legyen tisztában az alkalmazott motorok hőtani folyamataival. Ismerje meg a járművekben alkalmazott tüzelőanyag-ellátó rendszerek különböző konstrukciós változatait.

Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes

  • felsorolni a napjainkban alkalmazott motorok alapvető sajátosságait
  • megadni a jellemző motorelrendezéseket
  • szabad kézi rajzon ábrázolni a tipikus motorelrendezéseket
  • felsorolni és megfogalmazni a 4-ütemű motor jellemző üzemállapotait
  • lerajzolni az Otto körfolyamatot az egyes szakaszok és folyamatok feltüntetésével
  • a valóságnak megfelelő sorrendben felsorolni a 4 ütemű motor ütemeit és megfogalmazni a tulajdonságaikat
  • összehasonlítani a 2- és 4 ütemű motorokat a tulajdonságaik alapján
  • lerajzolni az Diesel körfolyamatot az egyes szakaszok és folyamatok feltüntetésével
  • lerajzolni az Seilinger körfolyamatot az egyes szakaszok és folyamatok feltüntetésével
  • felsorolni a motorház szerkezeti egységeit

Időszükséglet: A tananyag feldolgozásához 120 perc szükséges, a tevékenységek és az önellenőrző kérdések megválaszolására további 120 percet javaslunk fordítani.

Kulcsfogalmak

  • henger
  • soros motor
  • kiforgatott motor
  • V-motor
  • Boxer motor
  • Otto motor
  • Diesel motor
1. Tananyag

A járműmotorok feladata, hogy a tüzelőanyagban  kémiailag kötött energiát felszabadítva magas hőmérsékletű munkaközeget állít elő és ennek az energiáját alakítja át mechanikai munkává.

jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg napjaink motorjainak alapvető követelményeit.

Napjaink motorjainál alapvető követelmény:

  • a motor tömegére, vagy lökettérfogatára vonatkoztatott magas fajlagos teljesítmény
  • kis fogyasztás
  • a jármű igényeihez a különböző üzemállapotokban optimálisan illeszkedő paraméterek
  • az előírásoknak megfelelő károsanyag kibocsátás
  • kis karbantartást igénylő üzemelés mellett hosszú élettartam
Hengerszám, hengerelrendezés

Készítsen szabadkézi rajzot a jellemző motorelrendezésekről, jegyzetelje ki és tanulja meg a tulajdonságaikat.

A járművek hajtására használt motorok nagy többségben több hengerből állnak. Megkülönböztetünk soros-, V- elrendezésű, és kiforgatott motorokat. A soros motorok esetében a hengerek egymás mellett vannak, egy síkban helyezkednek el, míg a V elrendezésű- és kiforgatott motoroknál a hengerek páronként egymáshoz képest 60-90 fokkal kiforgatva helyezkednek el. A V-motorok egy továbbfejlesztett változata a W- elrendezés. Ez a motor ötvözi a soros-, illetve a V-motor előnyeit. A kiforgatott motorok speciális esete a Boxer-motor, amely 180°-os kiforgatási szögnek felel meg.

Hengerelrendezési típusok
1. ábra

A gyakorlatban (1)-2-3-4-5-6-8 hengeres motorokat alkalmaznak, ahol a 2-4 hengeres változatok elsősorban személygépkocsiknál, az 5-8 hengeres motorokat pedig a haszonjárműveknél alkalmazzák.

2. A belsőégésű motorok munkafolyamat szerinti fajtái

Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a 4-ütemű motor jellemzőit.

Otto-motor

Az Otto-motor tüzelőanyaga a benzin, a dugattyú által a hengerbe beszívott benzin-levegő keverék meggyújtását külső szikragyújtással indítják el. A keverék minőségét, tehát a keverékben a benzin-levegő arányát a motor teljes üzemi tartományában, közel állandó értéken kell tartani. Az égésfolyamat következtében felszabaduló hőmennyiség okozta nyomásnövekedés már a terjeszkedés-ütemben kifejti hatását a lefelé mozduló dugattyúra.

A motorban lejátszódó valóságos folyamatot megközelítő idealizált körfolyamat az alábbi állapotváltozásokkal jellemezhető:

Rajzolja le a füzetbe a az Otto körfolyamat ábráját, jegyzetelje le az egyes szakaszokhoz tartozó folyamatokat.

Idealizált Otto-körfolyamat
2. ábra
  • 1-2 a szívást követő adiabatikus sűrítés a motor hengerében
  • 2-3 isochor, tehát állandó (változatlan) térfogaton lejátszódó égésfolyamat (hőbevezetés) a felső holtpont környezetében
  • 3-4 adiabatikus terjeszkedés (munkavégzés)
  • 4-1 isochor, tehát állandó térfogaton lejátszódó kipufogás

Annak érdekében, hogy az égésfolyamat alatt bekövetkező nyomás- és hőmérsékletnövekedés hatására a még el nem égett keverék ne "lobbanjon be", ne okozzon kopogásos égést, az Otto-motorok kompresszióviszony-értékét e = 7...11 közé kell korlátozni.

Négyütemű Otto-motor

Az Otto-motor működése 2 vagy 4 ütemben zajlik le. Napjainkban legelterjedtebb a 4-ütemű működés. A motor működése közben a dugattyú alternáló mozgást végez a hengerben, a hajtórúd és a főtengely ezt a mozgást alakítja át forgómozgássá. A keverékképző rendszerben a levegő és tüzelőanyag megfelelő arányban keveredik. Ennek a keveréknek a beömlése a szívószelepen történik, az elégetett gáz a kipufogószelep vezérlésével távozik. A szelepek működtetését a bütykös tengely végzi, amit egy lánc vagy fogas-szíj segítségével a főtengely hajt meg. A megfelelő időpontban a gyújtóberendezés a gyújtógyertyán létrehozott elektromos gyújtóív segítségével a kellő időben begyújtja a keveréket (levegő-tüzelőanyag).

Négyütemű Otto-motor ütemei

Jegyzetelje ki a füzetbe és tanulja meg a 4-ütemű motor ütemeit, azok tulajdonságait, definícióit.

1. ütem: szívás (depresszió)

A dugattyú a felső holtpontból az alsó holtpontba halad, ilyenkor a szívónyílás nyitott, a  kipufogó szelep zárt állapotban van. Amikor a dugattyú az alsó holtponti helyzetét eléri a szívószelep zár.

2. ütem: sűrítés (összenyomás, kompresszió)

A dugattyú felfelé halad, alsó holtpontból a felső holtpont felé, eközben a keveréket összesűríti. Ezalatt mindkét szelep zárva van.

3. ütem: terjeszkedés (expanzió)

A megnövekedett gáznyomás a dugattyút a felső holtpontból az alsó holtpont felé löki, ilyenkor mind a kipufogó, mind a szívó szelep zárva van.

4. ütem: kipufogás

A dugattyú alsó holtpontból ismét felfelé halad, a kipufogó szelep nyitva, a szívószelep zárva van, majd kicsivel az alsó holtpont előtt újra nyit.

Kétütemű Otto- motor

Ennél a motornál nincs szükség semmi féle különleges vezérlőegységre a töltéscseréhez. A töltet cseréjét a dugattyú és a rések vezérlik részben forgótolattyúval.

3. Motortípusok összehasonlítása

Fogalmazza meg a saját szavaival és írja le a füzetbe a 2 és 4 ütemű motorok közti különbségeket.

Négyütemű motor

  • drága, szelepvezérelt, sok mozgó rész
  • nyomóolajozás
  • mindne 2. körülfordulásnál két fordulatonkénti munkaciklus
  • forgatónyomaték nem túl egyenletes
  • tüzelőanyag fogyasztás csekély
  • hatásfok 21-29%
  • kisebb teljesítmény ugyanazon lökettérfogatnál
  • hengertöltés 70-90%
  • sűrítési arány 8:1-11:1

Kétütemű motor

  • egyszerű, olcsó, kevés mozgó elem
  • résvezérelt
  • keverék-olajozás
  • minden körülfordulásnál fordulatonkénti munkaciklus
  • forgatónyomaték egyenletesebb
  • tüzelőanyag fogyasztás jelentős
  • hatásfok 17-19%
  • nagyobb teljesítmény ugyanazon lökettérfogatnál
  • hengertöltés:50-70%

Diesel-motor

Rajzolja le a füzetbe a Diesel körfolyamat ábráját, jegyzetelje le az egyes szakaszokhoz tartozó folyamatokat.

Ideális diesel körfolyamat
3. ábra

A Diesel-motor belső keverékképzéssel működő motor. A motor a szívási fázisban tiszta levegőt szív be és ezt a levegőt sűríti össze. A belső keverékképzés azt jelenti, hogy az égésre alkalmas keveréket magában a munkatérben, azaz a hengerben hozzuk létre. A Diesel-motor égésfolyamatát az adiabatikus sűrítést követően egy időben elhúzódó, közel állandó nyomásértéken lejátszódó (isobar) hőbevezetés jellemzi. Az égés befejezését követően a folyamat az Otto-motorhoz hasonlóan adiabatikus terjeszkedéssel folytatódik.

  • 1-2 a szívást követő adiabatikus sűrítés a motor hengerében
  • 2-3 isobar, tehát állandó (változatlan) nyomáson lejátszódó égésfolyamat (hőbevezetés), közben terjeszkedés (munkavégzés)
  • 3-4 adiabatikus terjeszkedés (munkavégzés) folytatása
  • 4-1 isochor, tehát állandó térfogaton lejátszódó kipufogás

A motor hatásfoka javul, ha az égésfolyamat sebességét növelni tudjuk. A Diesel-motor esetében a fejlesztések elsősorban a keverékképzési eljárások és égésfolyamatok fejlesztésére összpontosultak, mivel lassú az égésfolyamat, ennek következtében tökéletlen az égés. A Diesel-motorokban lejátszódó folyamatok Seiliger-körfolyamattal jellemezhetőek.

Rajzolja le a füzetbe a Seilinger körfolyamat ábráját, jegyzetelje le az egyes szakaszokhoz tartozó folyamatokat.

Legfontosabb jellemzője, hogy 2 fázisra osztható fel: egy állandó térfogat- és egy állandó nyomás mellett lejátszódó égésfolyamatra.

Seiliger-körfolyamat
4. ábra
  • 1-2 a szívást követő adiabatikus sűrítés a motor hengerében
  • 2-3 isochor, tehát állandó térfogaton lejátszódó égésfolyamat (hőbevezetés)
  • 4. isobar, tehát állandó (változatlan) nyomáson lejátszódó égésfolyamat (hőbevezetés), közben terjeszkedés (munkavégzés)
  • 5. adiabatikus terjeszkedés (munkavégzés) folytatása
  • 5-1 isochor, tehát állandó térfogaton lejátszódó kipufogás

A bemutatott idealizált körfolyamatok messze nem tükrözik a motorok hengerében lejátszódó valóságos folyamatokat, csak az egyes alapelvek közötti különbségeket szemléltetik.

Önellenőrző kérdések

1. Sorolja fel napjaink motorjainak alapvető követelményei közül legalább 3-at!

2. Fogalmazza meg a jellemző motorelrendezéseket és tulajdonságait!

3. Fogalmazza meg a 4-ütemű Otto-motor jellemzőit!

4. Melyik(ek) nem az Otto-körfolyamatot szakaszai(k)!

5. Hasonlítsa össze a 2- és 4-ütemű motorokat a tulajdonságaik alapján!