Üzemanyag ellátó berendezések

Eddig megtudtuk azt, hogy a benzinmotor működéséhez benzin kell, a dízelmotor működéséhez pedig gázolaj. Egy megoldandó probléma az üzemanyag tárolása az autóban, és annak elszállítása az üzemanyag ellátó berendezésekhez. A most következő fejezetben az üzemanyag ellátó berendezésekkel, és azok segédberendezéseivel fogunk megismerkedni. Mivel a motorban lezajló égésnek két fő feltétele van az üzemanyag, és a levegő, ezért ezt a két dolgot egy fejezetben tárgyaljuk.

A benzin útja

Az üzemanyagtartály

Az üzemanyagtartály tárolja az autó haladásához szükséges üzemanyagot. A benzintank (üzemanyagtartály) általában 40-120 literes. A méret függ az autó fogyasztásától, és típusától. Ez a benzin 450-1000 kilométerig elegendő. A benzintank sajtolt rozsdamenetes lemezekből készül (manapság műanyagból). A beöntőnyíláson egy záró fedél van, ami tulajdonképpen egy zárható "kupak" (tanksapka) aminek a tetején, a záron kívül egy szellőzőnyílás van. A

szellőzőnyílásra azért van szükség, mert ahogy a szivattyú kiszívja a benzint a tartályból vákuum jön létre, így ha nem lenne szellőzőnyílás a benzint a szivattyú egy idő után képtelen lenne szívni. A tartályban úgynevezett hullámtörő lemezek vannak, amik a benzin lötyögésekor fellépő "hullámokat" fékezi meg.

Az üzemanyag szállításnak két módja van. Ez a kettő az ejtőtartályos, és az üzemanyag tápszivattyús szállítás.

Az ejtőtartályos üzemanyag szállítást csak a régi autókban használták (Trabant), manapság kismotoroknál alkalmazzák. Ez nem más, minthogy a benzintartály feljebb van, mint az üzemanyag ellátó, így a gravitáció miatt a benzin lefolyik az üzemanyag-ellátó berendezésbe. Ez a megoldás olcsó egyszerűbb, így kevesebb a hibaforrás, viszont akár egy kis szennyeződés is leállíthatja a benzin folyását. Az ilyen autókban egy csap volt elhelyezve, amit a vezető tudott nyitott, zárt, vagy tartalékállásba tartani. Mivel az ilyen autóba általában nem volt a műszerfalon óra, ami mutatta a benzinszintet a tartályba, ezért ha a tartályban már csak kevés (4- 8) liter benzin volt akkor a motor leállt mert nem kapott benzint, ilyenkor ha folytatni akartuk utunkat, akkor a benzincsapot tartalékállásba kellett állítani. Ezt úgy érték el, hogy a tartályba függőlegesen egy csövet vezettek, amibe csak akkor tudott belefolyni a benzin, ha elég magas az üzemanyagszint. Ha a szint lecsökken a motor leáll, mert nem kap üzemanyagot. Ekkor tartalékállásba kapcsolva az üzemanyagtartály aljáig kifolyhat a benzin. Ha a motort leállították, akkor a benzincsapot el szokták zárni.

A tápszivattyús benzinszállítást használják a mai összes autóban. Ennél a megoldásnál a benzintank vagy a hátsó ülések alatt, vagy a csomagtartóba van (ez a ritkább). Korunk autóiban egy elektromos szivattyú szolgáltatja a megfelelő üzemanyag-nyomást. A szivattyú rendszerint az üzemanyagtartályban foglal helyet. Régebbi autókban membrános üzemanyag-szivattyút alkalmaztak, melynek lényege hogy egy körhagyó lökdös egy membránt, ami üzemanyagot szivattyúzik a tankból.

A motor által mozgatott körhagyó a bal oldalon látható kart lökdösi. Az a membránhoz kapcsolódik, ami szelepek segítségével szivattyúzza a benzint.

Elektromos AC pumpa. Előnye a megbízhatóbb működés, és a nagyobb szállítási teljesítmény.

Szűrők

Mint ahogy az olajat is szűrni kell, ugyanúgy szűrni kell a motor felé haladó benzint is. Ha tankoláskor valamilyen kosz kerül a tankba, akkor az a benzinnel előbb utóbb eljut a benzinszivattyúhoz és annál okoz dugulást, vagy ha bejut a motor üzemanyag-ellátó rendszerébe, akkor üzemzavart is okozhat. Ezért a benzinből az apróbb és a nagyobb szennyeződést, sőt még a vizet is ki kell szűrni, mivel a víz nem tud elégni. Ezt a szűrést úgy oldják meg, hogy a benzint először egy ún. vízzsákon folyatják át, ahol a benzinnél nagyobb

fajsúlyú szennyeződés és víz lerakódik az aljára. Ezután papírszűrőn áthaladva a benzin minden szennyeződésétől megszabadul. Karbantartása: Általában a szűrő cseréjét a gyárak 50-60 000 km-enként javasolják.

A levegő útja

Miután megnéztük, hogy a benzin hogyan jut el a karburátorig, nézzük meg a levegő útját is. A levegőt a motor dugattyúja, a benzinnel együtt szívja be (persze csak a benzinmotoroknál) a motor szívócsonkján, valamint az üzemanyag adagoló rendszeren keresztül.

A légszűrők

A légszűrők feladatára nem nehéz rájönni mert a nevében is benne van, hogy a levegőt kell szűrnie. Mint tudjuk a levegő tele van szabad szemmel nem, vagy alig látható szilárd szennyeződésekkel, ami általában, por, és a növények pollenje. Ezen kívül még sok más szennyeződés is van a levegőben, de ezekkel nem kell foglalkoznunk, mert a motort

csak a szilárd szennyeződések tudnák tönkretenni a füst például nem. A levegőszűrőt az üzemanyag adagoló-rendszer elé teszik, hogy a motor által beszívott levegő tiszta legyen.

A levegőszűrők fajtái

Korunk autóit szinte kivétel nélkül papír légszűrővel szerelik. Ez nem más, mint különleges papír harmonika szerűen hajtogatva a nagyobb felület végett. Ezen a papíron a motor számára káros szilárd részecskék fennakadnak és csak a tiszta levegő jut be.

Papír-légszűrő

Régebben alkalmazták autókban is az olajfürdős légszűrőt is. Ebben a légszűrőben sűrűn, fémforgácsot helyeznek el, amit megnedvesítenek olajjal, ezen keresztül áthalad a levegő, és ilyen módon a kosz fennmarad a fémforgácson, sőt az olaj miatt még rá is tapad. Ennek a fajta légszűrőnek a karbantartásánál a piszkos olajat le kell tisztával cserélni, és a fémhálót benzinbe le kell mosni. Manapság nagy lökettérfogatú gépekbe használják, mert azok nagyon sok levegőt használnak el aminek szűréséhez hatalmas papír légszűrőre lenne szükség. Ehelyett elég az ilyen fajta légszűrőbe egy kis olaj, meg egy fémháló.

A levegőszűrők karbantartását nem szabad elhanyagolni, mert a túlzottan szennyezett légszűrővel járatott motor kevesebb levegőt kap, emiatt több benzint éget el, így nő a fogyasztása, azon kívül járása egyenetlenebb lesz.

A porlasztó (karburátor) (Forrás: Wikipedia)

Feladata, a motor üzemidejének minden pillanatában megfelelő minőségű, és mennyiségű benzin-levegő keveréket biztosítani.

A motor üzemeltetése közben különböző körülményekkel kell számolni, amelyek között a karburátornak megfelelően kell működnie, így:

- a motor indításkor lehet üzemi hőfokon, és az alatt is,

- biztosítani kell a motor üresjáratát (alapjáratát) a kocsi egyhelyben állásánál, lejtőn lefelé, kiguruláskor, közlekedési lámpa előtt stb.,

- a keverék mennyiségét a jelentkező terhelésnek megfelelően kell változtatni, emellett megfelelő gyorsulást és az üresjáratból a teljes gázadáshoz átmenetet kell biztosítani anélkül, hogy a motor lefulladna,

- mindezek mellett a karburátornak a terhelés függvényében a keverék minőségét is változtatnia kell,

- végül, de nem utolsósorban a benzinfogyasztást is úgy kell kialakítani, hogy az üzemeltetés gazdaságos legyen.

Mint látjuk ennyi minden tartozik a "motor üzeme" fogalomhoz. A keverék mennyisége alatt azt értjük, hogy a benzinlevegő keverékéből mennyit juttat a karburátor a motorba. Ezek és az egyre szigorodó emissziós szabályok mellett az üzemanyag-levegő keverék előállítása karburátorral ma már gépkocsiknál lehetetlen.

1. Keverőtér
2. úszóház
3. úszó
4. pillangószelep

A karburátort 1893-ban Bánki Donát és Csonka János találta fel. Kisebb, egyszerűbb motorokon és motorkerékpárokon ma is meg lehet még találni, de a gépkocsiknál gyakorlatilag az üzemanyag befecskendezés - melyet az 1950-es évek óta sikerült kereskedelmileg elfogadtatni - teljesen kiszorította. Motorkerékpárokon most is általánosan elterjedtek olcsóságuk és egyszerűségük miatt, és mert a befecskendező rendszer áramellátása nem mindig biztosítható egyszerűen.

A többhengeres motorok is általában egy porlasztóval rendelkeznek, de vannak kivételek.

Működése

Az ábrán látható egyszerű változatnál a levegő, melyet a szívóütemben a motor dugattyúja szív be, alulról áramlik az (1) Venturi-csőbe. A Venturi-cső az állandó keresztmetszetű szívócsőbe helyezett konfúzor-diffúzor, vagyis szűkülő, majd bővülő keresztmetszetű csőszakasz. A levegő áramlása a Venturi-cső legszűkebb keresztmetszetében Bernoulli törvénye értelmében lecsökkenti a légnyomást és a megfelelően kialakított fúvókából a (2) üzemanyagot apró cseppek formájában kiporlasztja. A köd formájában kiporlasztott üzemanyag a levegővel keveredik és robbanóképes keveréket alkot. A levegő mennyiségét a (4) pillangó-szeleppel lehet szabályozni. Gépkocsikon ezt a fojtószelepet mozgatja a vezető a gázpedál lenyomásával vagy felengedésével.

Az üzemanyag mennyiségét az úszóházban helyet foglaló (3) úszóval (üres lemezhenger, mely úszik az üzemanyagban) mozgatott tűszelep szabályozza. Ha az üzemanyag szintje csökken, az úszó lejjebb mozdul, és nyitja a tűszelepet.

Alkalmazása

Az első porlasztó valóban a fenti elvek szerint működött, de hiányosságai miatt később sok javítást és újítást alkalmaztak, hogy az eltérő üzemviszonyoknak mindenben megfeleljen. Az ideális levegő-üzemanyag arányt a gazdaságos működés végett fent kell tartani különböző teljesítmények mellett, de szigorúan véve az egyszerű porlasztónál ezt mindössze egyetlen teljesítménynél lehet pontosan tartani. Hogy a porlasztó üzemét részteljesítménynél is javítsák, különböző megoldásokat, például kiegyenlítő fúvókás (Zenith) vagy féklevegő-fúvókás (Solex) porlasztókat használtak.

További problémát jelentett, hogy alapjárati fordulatszámon is biztosítani kell a megbízható üzemet, amikor az üzemi fúvókákon a kis áramlási sebesség miatt még nem áramlik hajtóanyag. Ilyenkor a fojtószelep zárva van, a levegő beáramlását egy másik nyíláson, vagy a fojtószelep résén keresztül biztosítják, és egy finoman beállítható üresjárati fúvóka szolgáltatja a megfelelő, 16:1 keverékarányt.

A hideg motor indításakor gazdagabb keverékre van szükség, mert a hideg csőfalra a beporlasztott üzemanyag egy része lecsapódik. A kb. 3:1 keverékarányt a dúsítóval, köznapi néven szívatóval lehet elérni. Ezt korábban egy autóban kézzel kellett a vezetőülésből állítani, és vigyázni kellett, hogy amikor a motor már felmelegedett, kiiktassuk. A korszerű megoldások automatikus szivatót használnak.

Gépkocsiknál fontos, hogy a motor jól gyorsuljon. Ehhez átmenetileg szintén gazdagabb keverék (kb. 8:1) szükséges. Ehhez gyorsító fúvókákat használnak, ezen keresztül csak a gázpedál hirtelen benyomásakor áramlik üzemanyag.

Alapjáraton amikor motorféket használunk, - tehát a fordulatszám nagy, a fojtószelep pedig zárva van - az alapjárati rendszer működése felesleges, egy membránnal vezérelt tűszelep az üzemanyagot elzárja innen, a fogyasztás csökkentése miatt.

Repülőgépmotoroknál és nagy tengerszint feletti magasságon üzemelő Otto-motoroknál további probléma, hogy a levegő sűrűsége kisebb, tehát egy magassági korrektorral az üzemanyag mennyiségét - aminek a sűrűsége nem csökken a magassággal - a légnyomás-eséssel arányosan csökkenteni kell.

A karburátor érzékeny a helyzetváltozásokra is, az úszóházból az üzemanyag csak egy bizonyos helyzetben áramlik pontos mennyiségben. Amikor a járművel együtt megbillen, akkor olyan helyzet áll elő, mintha az úszó által beállított szint megváltozott volna. Ezért az úszóházat a járművön a szívócső vonalában jobbra, vagy balra tervezik, mert az oldaldőlés általában csekély és az emelkedőn vagy lejtőn haladáskor a relatív szint nem változik. Repülőgépeknél a nagy szögelfordulással járó manővereket (orsó, bukórepülés, és meredek emelkedés) nem is teszi lehetővé, a motor leáll. A jelentős függőleges gyorsulások is lehetetlenné teszik a megfelelő szint úszó-beállítását, mert nem csak az úszó súlya hat a tűszelepre, hanem a tehetetlenségi erő is, az üzemanyag sűrűsége pedig közben nem változik.

A benzinbefecskendezés

Korunk autóit egytől egyig befecskendezéses motor hajtja. Lényege, hogy a beszívott levegő tömege alapján, és a motor aktuális üzemét (hőmérséklet, terhelés, kipufogógáz oxigéntartalma, stb.) figyelembe véve kiszámolja a megfelelő benzinmennyiséget. Maga a befecskendező vagy a szívócsonkban, (nem-közvetlen befecskendezés) vagy a hengerfejben (követlen befecskendezés) van elhelyezve.

Kipufogóberendezés

Feladata, a motor égéstermékeit a kipufogógázokat, elvezetni úgy, hogy azokat az utasok ne lélegezzék be. Ezenfelül csillapítania kell a kipufogás zajait.

Részei: gyűjtőcsövek (leömlő), melyek feladata mindegyik kipufogószeleptől összegyűjteni a gázokat. A kipufogó dobok, melyek feladata a zajcsillapítás. Végül, de nem utolsó sorban a katalizátor, mely feladat a kipufogógázok bizonyos összetevőinek ártalmatlanítása.

Kipufogó csövek, és dobok

Katalizátor

Korunk autóinak mindegyikében található katalizátor. Feladata a kipufogógázok megszűrése, mielőtt az a szabadba jutna. A katalizátor nagymértékben csökkenti a károsanyag-kibocsájtást. A kipufogógáz nagymértékben tartalmaz szén-dioxidot, és ami még károsabb az élő szervezetre, szén-monoxidot. A katalizátor a következő képen működik: A katalizátor a hangtompítóhoz hasonló dob, amelyben nagy felületű kerámia, vagy fém hullámlemez van, amely sok párhuzamosan futó csatornácskából áll, ezek belső falát igen vékony platina és ródium réteg borítja. A katalizátoron keresztüláramló kipufogógázok káros vegyületei egészségre nem ártalmas anyaggá, a szén-monoxid és az elégetlen szén-hidrogének oxidáció során szén-dioxiddá és vízzé, és a nitrogén-oxidok a redukció folyamán nitrogénné alakulnak

át. A gyárak az új autókat kizárólag katalizátorral ellátva forgalmazzák. A gépkocsi nem megfelelő üzemeltetése esetén a katalizátor meghibásodhat. A katalizátor védelmében be kell tartani a következőket:

- Kizárólag ólommentes benzint tankoljunk, mert az ólmozott (etilbenzin) tönkreteszi a katalizátort.

- A motor mindig kifogástalanul, üzembiztosan működjön. Ha a gyújtóberendezés, a befecskendező rendszer hibája miatt elégetlen benzin kerül a katalizátorba, vagy ha a levegő-benzin keverék arány nem megfelelő, akkor a katalizátor élettartama (a túlmelegedés miatt) jelentősen csökken.

-Az elégetlen benzin a katalizátorba kerülve meggyulladhat, a katalizátor túlmelegszik, és tönkremegy. Ezért kerülni

kell:

- Többszöri egymás utáni hidegindítást;

- hogy az üzemanyagtartály, menet közben teljesen kiürüljön (nem megfelelő keverési arány túlmelegedést okoz);

- a motor betolással, vagy behúzatással történő indítását (elégetlen benzin kerülhet a katalizátorba).