MŰSZAKI ALAPISMERETEK MŰSZAKI ISMERETEK MŰSZAKI-BERUHÁZÁSI ISMERETEK KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI AGRÁRMÉRNÖKI BSc TERMÉSZETVÉDELMI MÉRNÖKI BSc GAZDASÁGI ÉS VIDÉKFEJLESZTŐ MÉRNÖKI BSc

ELŐADÁS ÁTTEKINTÉSE Belsőégésű motorok Belsőégésű motorok működése Motorok csoportosítása Motorok fő szerkezeti részei Dízel motorok tüzelőanyag ellátása A tápszivattyú, a szűrők, az adagoló szivattyú, a befecskendezés Motorok hűtése Motorok kenése, levegő ellátása Motorok elektromos berendezései HEFOP 3.3.1.

Belső égésű motorok HEFOP 3.3.1. A mezőgazdaságban használt erőgépek energiaforrása a belső égésű motor. A hengertérben az üzemanyag elégésekor felszabaduló energia alakul át mechanikai munkává. Közös jellemzőjük, hogy az üzemanyag (tüzelőanyag) elégetése és a munkavégzés ugyanabban a térben – a motor hengereiben – játszódik le. A nagynyomású gáz elmozdítja a hengerben lévő dugattyút, s ezáltal munkát végez. A dugattyú egyenes vonalú mozgását forgattyús hajtómű alakítja át forgó mozgássá. HEFOP 3.3.1.

Motorok csoportosítása A belső égésű motorokat működési elvük alapján Otto-motorokra és dízelmotorokra oszthatjuk fel. Az Otto-motorok a szívóütem alatt tüzelőanyag-levegő keveréket szívnak be a hengertérbe. A keverék általában a hengeren kívül, képződik. A keveréket a motor összesűríti, majd – megfelelő időpontban – egy villamos gyújtószikra meggyújtja. A dízelmotorok a szívóütemben tiszta levegőt szívnak be és azt sűrítik. Az égéstérben összesűrített és felmelegedett levegőbe az üzemanyagot a nagy nyomással működő befecskendező rendszer porlasztva juttatja be. A tüzelőanyag-levegő keveréket a sűrítés folytán keletkező hő gyújtja meg. HEFOP 3.3.1.

Motorok csoportosítása Aszerint, hogy egy teljes munkafolyamat (szívás-sürités- terjeszkedés- kipufogás) hány ütemben, vagyis hány dugattyúlöket alatt valósul meg, a belső égésű motorokat négyütemű és kétütemű motorokként különböztetjük meg. Négyütemű motorok: A négyütemű motorok egy teljes munkafolyamata a dugattyú négy lökete alatt játszódik le. Ezalatt a motor forgattyústengelye két teljes fordulatot végez. A töltés (gázcsere) a vezérmű által működtetett szelepeken keresztül jön létre. Szívás Sűrítés Terjeszkedés (munkaütem) Kipufogás HEFOP 3.3.1.

Motorok csoportosítása A kétütemű motorok A kétütemű munkafolyamata két dugattyúlöket, tehát egyetlen forgattyús tengely-fordulat alatt valósul meg. A töltés (gázcsere) a dugattyú által vezérelt be- és kiömlő csatornákon keresztül történik. HEFOP 3.3.1.

Motorok fő szerkezeti részei A belső égésű motorok három fő szerkezeti csoportból állnak: motortest, forgattyús hajtómű, vezérmű. 1. A motortest részei: hengertömb, hengerfej, olajteknő. 2. A forgattyús hajtómű feladata a dugattyú egyenes vonalú, váltakozó irányú (alternáló) mozgását körmozgássá alakítani. Részei: dugattyú, dugattyúcsapszeg, hajtórúd, forgattyús tengely (főtengely). HEFOP 3.3.1.

Motorok fő szerkezeti részei A dugattyú lezárja az égésteret a forgattyúsház felőli oldalon, és a keverék elégetéséből származó nyomóerőt átadja a dugattyúcsapszegen keresztül a hajtórúdnak. Anyaga rendszerint alumíniumötvözet. A dugattyúpalást felső harmadában képezik ki a gyűrűhornyokat, középső részén pedig a dugattyúcsapszeg befogadására alkalmas két, vastag falú csapszemet. 3. A vezérlés A négyütemű motorok gázcsere vezérlése szelepekkel történik. A szelepek nyitását a vezértengely (bütykös tengely ), zárásukat rugók végzik. A vezértengelyt fogaskerék vagy fogazott vezérműszíj hajtja meg a főtengelyről. Az áttétel 2:1, azaz két főtengelyfordulat alatt fordul egyet a vezértengely. HEFOP 3.3.1.

A motorok hengerelrendezése Többhengeres motorok: A mezőgazdasági gépekbe beépített motorok többnyire többhengeres kivitelben készülnek. Ilyen kialakítás esetén a motor járása egyenletesebbé válik és vele nagyobb teljesítmény érhető el. A többhengeres motor előnye a jóval kisebb lendítőkerék, mivel a gyújtási sorrend helyes megválasztásával a gyorsulásokból és a lassulásokból eredő egyenlőtlenségek lecsökkennek. További előny, hogy a kisebb hengerméretek mellett jobb a hengertöltés, jobbak az égés feltételei, jobb a hűtés, nagyobb kompreszszióviszony. A hengerek elrendezése alapján soros motorokat, boxer-motorokat , csillag-motorokat és V-motorokat különböztetünk meg. HEFOP 3.3.1.

A dízelmotorok üzemanyag-ellátó rendszere A dízelmotorok tüzelőanyaggal való ellátása három részből áll: a gázolaj szállításából, szűréséből és befecskendezéséből. A gázolaj szállítását az üzemanyagtartály (1), a tápszivattyú (2) és a vezetékek, szűrését beöntőszűrő, az előszűrő és a főszűrő (3), befecskendezését az adagoló szivattyú (4), a nyomóvezetékek és a porlasztók (5) végzik. Az ábrán látható még a fordulatszám-szabályozó vagy regulátor (6), valamint az önműködő előbefecskendezés-állító (7) elhelyezkedése is. HEFOP 3.3.1.

A tápszivattyú és az üzemanyag szűrők A dízel motorok tápszivattyúja rendszerint dugattyús amely általában az adagoló szivattyú oldalára van szerelve és annak bütykös tengelye működteti. Az üzemanyag szűrők: A dízelmotorok tüzelő anyagát nagyon gondosan meg kell szűrni, mert a benne lévő szennyező anyagok tönkretehetik a nagy pontossággal megmunkált adagoló, porlasztó elemeket. Ezért a szűrés két fokozatú. Az elő és finomszűrők rendszerint filc, papír vagy pamut szűrőelemeket tartalmaznak. HEFOP 3.3.1.

Az adagoló szivattyú HEFOP 3.3.1. A leggyakrabban használatos adagoló szivattyúk többnyire a dugattyús szivattyúk elvén működnek ( Bosch rendszer). A motor főtengelyéről hajtott bütykös tengely állandó lökettel mozgatja a gyújtási sorrendnek megfelelően az elemdugattyúkat, amelyek saját tengelyük körül elforgathatóak. Az elfordítást egy a gázpedállal kapcsolt fogasléc teszi lehetővé. A dugattyúfejen egy függőleges horony és abból kiinduló ferde vezérlőél található. A dugattyú akkor kezd adagolni, amikor felső éle elzárja a beömlő nyílást és az adagolás addig tart, amíg a vezérlőél a beömlőnyílást nyitja. HEFOP 3.3.1.

A befecskendező porlasztó és az égésterek kialakításai az adagoló szivattyú által szállított tüzelőanyagot finom köd formájában fecskendezi az égéstérbe. A befecskendezési nyomást a porlasztón lévő állítócsavarral lehet szabályozni. Az égéstér kialakítása szerint megkülönböztetünk: Osztott égésterű dízel motorokat, ahol a befecskendezés és az égés először egy kamrában történik. Befecskendezési nyomásigényük 100-125 bar, fajlagos fogyasztásuk 280-295 g/kWh. Osztatlan égésterű dízel motoroknál a tüzelőanyagot közvetlenül a a hengerbe vagy a dugattyúfenéken kialakított kamrába fecskendezzük. Nagy befecskendezési nyomás 150-300 bar és kedvező fajlagos fogyasztás jellemző rájuk 220-270 g/kWh HEFOP 3.3.1.

Motorok jelleggörbéi HEFOP 3.3.1. A motorok üzemi viszonyait jellemző paramétereket a fordulatszám függvényében ábrázolva kapjuk meg a motornyomaték [Nm], a motorteljesítmény [kW] és a fajlagos üzemanyag-fogyasztás [g/kWh] jelleggörbéjét A teljesítmény- és a nyomaték görbéjének együttes futását vizsgálva a fordulatszám függvényében megállapítható, hogy a terhelés növekedésével a motor fordulatszáma csökken, a nyomaték viszont emelkedik. Ez azért kedvező jelenség, mert a motor képessé válik a nagyobb terhelés legyőzésére. HEFOP 3.3.1.

A kipufogógáz turbó feltöltő A turbófeltöltők a kipufogógázok - egyébként veszendőbe menő – mozgási energiáját hasznosítják. A motor kipufogó csatornájába turbinakereket (2) építenek, amely egy vele közös tengelyre szerelt turbókompresszort (1) hajt meg. A kompresszor a levegőellátó rendszerben elhelyezve növelt nyomású levegővel tölti fel szívóütemben a hengereket. Ezzel a megoldással 20-30% teljesítmény növekedés is elérhető. HEFOP 3.3.1.

A hűtés A tüzelőanyag elégetésével keletkező hőnek csak mintegy 20–40%-a alakítható át a belső égésű motorokban mechanikai munkává. A fennmaradó hő részben a kipufogógázokkal, részben sugárzással távozik a motorból. A még mindig visszamaradó káros hőt hűtéssel kell eltávolítani. A „felesleges” hő elvezetése történhet: közvetlenül (léghűtés) menetszél hűtéssel ventillátoros hűtéssel közvetve (folyadékhűtés) oldható meg. Termoszifonos hűtéssel Szivattyús hűtéssel Szivattyús hűtés esetén a motor hőmérsékletet termosztát szabályozza HEFOP 3.3.1.

A motorok kenése A motorban az egymáshoz kapcsolódó szerkezeti elemek súrlódnak egymással. A súrlódási ellenállás veszteség, mert egyrészt levonódik a motor hasznos teljesítményéből, másrészt súrlódási hővé alakul, amely a motor szerkezeti részeit károsan felmelegíti. A kényszerolajozás a korszerű, nagyteljesítményű Otto- és dízelmotorok kenési megoldása. A motor kenésére szolgáló olajat fogaskerék-szivattyú tartja körforgásban. A szivattyúba az olaj az olajteknőből az előszűrővel (szűrőkosár) ellátott szívócsonkon keresztül jut, amely szűrőn át a hengertömb falába fúrt főolajcsatornába nyomja az olajat. Innen a kiágazó mellékcsatornákon keresztül a forgattyús tengely főcsapágyaihoz kerül az olaj, onnan pedig a főtengelyfuratokon át a hajtórúdcsapágyakhoz. Ugyancsak a főcsatornából kapják az olajat a vezérműtengely csapágyai, a szelepemelők és a szelephimbák. A fölösleges olaj a hengeröntvény furatain keresztül (pl. a szelepemelő szárak furatai mellett) folyik vissza az olajteknőbe A traktorokon a centrifugálszürő gyakori megoldás: A centrifugálszűrő szűrőbetétet (1) az olajnyomás hozza forgásba. A nagy fordulatszám következtében a nehéz szennyeződések kifelé sodródnak és összegyűlnek a forgódobbordázat belső falán, így az olajkörforgásba többé már nem kerülnek vissza. Az összegyűlt olajiszapot a karbantartási előírásnak megfelelő üzemóránként el kell távolítani a szűrőház fedél (2) eltávolítása után. HEFOP 3.3.1.

A szívó és a kipufogó rendszer 1. A levegőszűrő A motor a beszívott nagymennyiségű levegővel együtt az üzemeltetés környezetétől függően több-kevesebb port is beszív. A nedvesszűrők egyik korszerű típusa az olajtükrös szűrő. A szűrőház alján előírt magasságú olaj van (1). A levegő egy függőleges csövön áthaladva, nagy sebességgel az olajba ütközik és 180°-os irányváltoztatást végez, minek következtében a benne levő por nagy része az olajtükörre (az olaj felszínére) ragad és leülepszik az olajfürdő fenekére. A visszaáramló levegő még egy olajnedves fémszálas szűrőn (2) is áthalad, így a szennyeződések mintegy 99%-át ki lehet szűrni. 2. A kipufogó berendezés A kipufogócső a munkát végzett égéstermékek elvezetésére szolgál. A nagy nyomású és magas hőmérsékletű égéstermékek közvetlen szabadba áramlása nagy zajt keltene, ezért hangtompító felszerelésére van szükség. A légszennyezettség mérséklése érdekében a motorok károsanyag-kibocsátását is csökkenteni kell. Ezt a célt szolgálják a kipufogórendszerbe iktatott különböző katalizátorok . HEFOP 3.3.1.

Az akkumulátor és a generátor Az akkumulátor a villamos energia tárolására szolgál. Gépjárművekben általában savas akkumulátorokat alkalmaznak. Mivel az elemi kénsavas ólomakkumulátor kapcsai közötti névleges feszültség csak 2 V, az akkumulátor sorba kapcsolt elemi akkumulátorcellákból épül fel. Az akkumulátor feszültségét így a sorba kapcsolt cellák száma határozza meg. A gépjárművekhez és a mezőgazdasági gépekhez általában 12 V-os feszültségű ólomakkumulátorokat használnak. korszerű belső égésű motorokat háromfázisú generátorokkal szerelik fel. A dinamóval szembeni előnyei: kisebb mérete ellenére nagyobb a teljesítménye, hatásfoka 80–85%, míg a dinamóké csak 50–60%, üzembiztosabb, nagyobb fordulatszámon működtethető, alacsony (üresjárati) fordulatszámon is tölti az akkumulátort. A generátorban az állórész három tekercse egymástól 120°-ra helyezkedik el. A forgórész mágnes pólusainak forgása közben tehát három, egymástól független, egyfázisú feszültség indukálódik, amit Graetz-kapcsolásba kapcsolt hat darab diódával egyenirányítanak. HEFOP 3.3.1.

Az indító motor A belső égésű motorokat a forgattyús tengely megforgatásával indítjuk el. A minimális fordulatszámot gyújtási vagy indítási fordulatszámnak nevezzük. Az indítási fordulatszám: négyütemű Otto-motornál: ni =  50–60  1/min, kétütemű Otto-motornál: ni = 100–150 1/min, dízelmotoroknál: ni = 120–150 1/min. A ma használatos csavarhornyos indítómotor indításakor a behúzó relé mágneses ereje behúzza a vasmagot, a csavarmenet miatt a fogaskerék a tengelyen elfordulva kapcsolódik össze a lendkerék fogas koszorújával. A motor beindulása után a relé rugója eredeti állapotába húzza vissza a fogaskereket. A vissza hajtást egy szabadonfutóval lehet elkerülni. HEFOP 3.3.1.

ÖSSZEFOGLALÁS Belsőégésű motorok Motorok csoportosítása körfolyamat szerint (Otto, Dízel), ütemek száma szerint (2, 4). Motorok fő szerkezeti részei Dízel motorok működése, tüzelőanyag ellátó rendszere A tápszivattyú, a szűrők, az adagoló szivattyú, a befecskendező porlasztó működése. Motorok jelleggörbéi A kipufogógáz turbófeltöltő működése Motorok hűtése, kenése, levegő ellátása Motorok elektromos berendezései (akkumulátor, generátor, indító motor) HEFOP 3.3.1.

ELLENÖRZŐ KÉRDÉSEK Csoportosítsa a motorokat, nevezze meg fő szerkezeti részeiket! Ismertesse a Dízel motorok működését, tüzelőanyag ellátását! Ismertesse a motorok hűtését, kenését, levegő ellátását! Ismertesse a motorok elektromos berendezéseit! HEFOP 3.3.1.

Szakirodalom Szente Márk – Vas Attila (2004) Mezőgazdasági traktorok elmélete és szerkezete Vas Attila (1997) Belsőégésű motorok az autó és traktortechnikában Laib L.- Vas A. (1998) Traktorok - Autók Takátsy Tibor (2000) Erőgépek HEFOP 3.3.1.

KÖSZÖNÖM A FIGYELMÜKET KÖVETKEZŐ ELŐADÁS CÍME: Traktorok Előadás anyagát készítették: Dr. Hagymássy Zoltán HEFOP 3.3.1.