Az autó egy olyan kényelmi eszköz, amit a legtöbben napi rendszerességgel használunk, mégis csak kevesen vannak tisztában azzal, hogyan is működnek az egyes alkotóelemei. Most következő sorozatunkban azoknak szeretnénk kedveskedni, akik még csak most ismerkednek az autó felépítésével, működésével. Lássuk hát az autó legfontosabb elemeit alapfokon.
Miből és hogyan lesz az erő?
Előző írásunkban a motor alapvető felépítéséről volt szó. Most pedig megnézzük tüzetesebben, hogy hogyan is működik. Lássuk, hogyan alakítja át az autó az üzemanyagot mozgási energiává.
Tehát a belsőégésű motorban végbemenő munkafolyamatról lesz szó, melynek során a jármű az üzemanyagot mozgási energiává alakítja. Ez leggyakrabban kettő vagy négy munkafázis (ütem) alatt történik. Mivel autók esetében már egyáltalán nem és a motoroknál is egyre kevésbé alkalmazzák a kétütemű változatot, így arról majd egy későbbi írásunkban lesz szó. A négyütemű motorok munkafázisairól már bizonyára mindenki hallott. Ez az a bizonyos: beszívás, kompresszió (sűrítés), gyújtás és kipufogás. Ez az egész autó lelke. Bár a munkavégzés a benzines és a dízel autóknál is nagyon hasonlóan működik, ám azért akad néhány fontos, lényegi eltérések a kettő között. Ezért ezúttal a négyütemű benzinmotorokról lesz szó (a dízelekkel később foglalkozunk majd).
A négy ütem:
1. ütem – beszívás
Az első ütemben a dugattyú lefelé mozog a hengerben. Ezalatt a vezérműtengely elfordul, a bütyke pedig kinyitja a szívószelepet, ezzel utat engedve az üzemanyag-levegő keverékének a hengerbe. A keverék előállításáért a karburátor (más néven porlasztó) felel, ami a folyékony üzemanyagot permetté alakítja, hogy minél jobban elkeveredhessen az oxigénnel. Ezt az egyveleget szívja be a rendszer a hengertérbe.
Amikor a dugattyú eléri az alsó holtpontot, a vezérműtengely elfordulása bezárja a szívószelepet. Ekkor a dugattyú fölötti hengertér már teljesen feltöltődött a benzin-levegő keverékkel. Ettől a pillanattól kezdődik a második ütem.
2. ütem – kompresszió (sűrítés)
Mivel a szelepek zárva vannak, az előző ütemben beszívott benzin-levegő keverék nem tud kiáramlani a hengerből. A főtengely forgása felfelé tolja a dugattyút a hengerben, ennek következtében a dugattyú a fölötte lévő keveréket összepréseli (sűríti). Amint a dugattyú ismét eléri a felső holtpontot, kezdődik a harmadik ütem (bár a gyártók mostanában már egyre gyakrabban alkalmazzák, hogy a felső holtpont elérése előtt 1-2 pillanattal már elindítják a harmadik ütemet).
3. ütem – gyújtás
Egy-két pillanattal azelőtt, hogy a dugattyú a felső holtpontot elérné (ahol a megfelelő – előre meghatározott – sűrűségű benzin-levegő keverék keletkezik), a gyújtógyertya szikrája begyújtja az összepréselt keveréket, ami rendkívül gyorsan elég (ezt az égést sokan – tévesen – robbanásnak nevezik).
Az égés során a gázok (benzin-levegő keverék) hirtelen kitágulnak és a keletkező óriási nyomása a dugattyút fentről lefelé löki a hengerben. Ezt nevezzük terjeszkedésnek (expanziónak). A négy ütem közül ebben az egyben végez a motor hasznos munkát (a további fordulatok csak a működés járulékos veszteségeként foghatók fel).
4. ütem – kipufogás
Miután a dugattyú eléri az alsó holtpontot, ismét felfelé indul a hengerben. Ekkor nyit a kipufogószelep, és a dugattyú kitolja maga előtt a kipufogócsőbe a keverék elégetése során keletkezett égésterméket.
Mikor a dugattyú ismét eléri a felső holtpontot, bezáródik a kipufogószelep, kinyílik a szívószelep, és az egész folyamat kezdődik elölről.
Tehát a négy ütemből a harmadik a legfontosabb, hiszen ekkor történik a tényleges munkavégzés. Miután a gyújtógyertya szikrája meggyújtotta a benzin-levegő keveréket a hirtelen kitáguló gázok lefelé lökik a dugattyút a hengerben. Ez a mozgás a hajtókar segítségével elforgatja a főtengelyt. Így alakítja át a motor az üzemanyagot forgómozgássá, ami a főtengelyről a sebességváltón keresztül jut el az autó meghajtott kerekeihez.
Sűrítési arány
Azt mutatja meg, hogy a dugattyú lefelé mozgása során a hengerbe beszívott üzemanyag-levegő keveréket a sűrítés során eredeti térfogatának hányad részére nyomja össze a felfelé haladó dugattyú, mielőtt a gyújtógyertya szikrája berobbantaná azt.
Ha például a keveréket a dugattyú eredeti méretének nyolcadrészére sűríti, akkor 8:1-es sűrítési arányról beszélünk.
Gyújtási sorrend
Azt a sorrendet, ahogy a gyújtógyertyák a motor egyes hengereiben meggyújtják az üzemanyag-levegő keverékét gyújtási sorrendnek nevezzük. A megfelelő sorrendért a gyújtáselosztó felel, ami a megfelelő pillanatban juttatja el az elektromos jelet a gyújtógyertyákhoz a motor működése során.
Egy soros elrendezésű motornál a hengereket általában elölről hátrafelé haladva számozzák. Így a legmagasabb számú henger az lesz, amelyik oldalon a váltó a motorhoz csatlakozik.
Ha a gyertyák sorban egymás után (1-2-3-4) adnák a szikrát, akkor a dugattyúk egymás utáni löketeinek köszönhetően a motor nagyon egyenetlenül járna és igen komoly mértékű vibráció lépne fel.
Ezért egy négyhengeres motorban a vibrációt a gyújtási sorrend megváltoztatásával igyekeznek minimálisra csökkenteni. Például 1-3-4-2 vagy 1-2-4-3.