11.1. A motorindítás
Az áramforrásra kapcsolt villanymotor külső segítség nélkül azonnal képes forgásba lendülni.
Ezzel szemben a belsőégésű motor főtengelyét külső energiával kell megforgatni, mert önál-lóan nem képes beindulni, önindítóra van szüksége. Ennek az a magyarázata, hogy indítás előtt a hengerbe friss töltetet vagy levegőt kell juttatni, azt össze kell sűríteni. Ehhez a folya-mathoz a főtengelyt az indítási fordulatszámra kell pörgetni. Az átlagos méretű gépjármű-motorok indítási fordulatszáma:
benzinmotor: 60…100 1/perc,
dízelmotor: 80…200 1/perc.
A beindításhoz szükséges teljesítményt és nyomatékot a motor lökettérfogata határozza meg:
benzinmotor: kW liter liter
Például egy 2000 cm3 összlökettérfogatú benzinmotor indítási teljesítménye 400 W, indítási nyomatéka 80 N·m.
A benzinmotoroknál a hideg hengerfalra lecsapódik a tüzelőanyag egy része. A dízelmo-toroknál a sűrítési csúcshőmérséklet kisebb. Hidegben az olaj viszkozitása nagy, ez megnöveli a súrlódást. Ezzel magyarázható, hogy hidegben a motorok indítása nehezebb.
A következő indító-berendezések terjedtek el:
indítás kézzel (lábbal): ma már csak a kis robogókon, kéziszerszámokon alkalmazzák,
villamos indítómotor (önindító): a gépjárművek többségén ezt találjuk,
pneumatikus indító: nagy lökettérfogatú stabil motorokhoz használják,
benzinmotoros indító: nagy lökettérfogatú munkagépeken alkalmazzák,
lendkerekes indító: repülőgépmotorok indításához használják.
A villamos indítómotor (önindító)
A villamos indítómotor az állórészből és a forgórészből álló egyenáramú kefés motor. Az állórész által létrehozott mágneses térben forog a forgórész. A mágneses teret létre lehet hozni állandó mágnesekkel. Ezek 100 cm3-nél kisebb lökettérfogatú motorok indítására alkalmasak.
A nagyobb önindítók soros gerjesztésű villanymotorok (11.1.1. ábra). Ezekben az állórész elektromágnes. A forgórész és az állórész tekercse sorba van kapcsolva. Az indítás pillanatá-ban az állórész és a forgórész árama maximális (ezt a tekercsek ohmos ellenállása és az ak-kumulátorfeszültség határozza meg). A nagy áramerősség miatt nagy a mágneses gerjesztés, nagy erő hat a forgórész tekercsére, ezért a soros gerjesztésű motor indítónyomatéka nagyon nagy. A fordulatszám növekedésével a forgórészben indukált feszültség nő (ez a külső fe-szültséggel ellentétes irányú), ezért csökken a motoron átfolyó áram, ez kisebb gerjesztést kelt, így csökken a motor nyomatéka is.
11. A MOTOR INDÍTÁSA ÉS HŰTÉSE 169
11.1.1. ábra. A soros gerjesztésű önindító
Az indító-fogaskerék egy görgős szabadonfutóval kapcsolódik az indítómotor forgórészé-nek tengelyéhez (11.1.2. ábra). Indítás előtt az indító-fogaskereket össze kell kapcsolni a len-dítőkerékre szerelt fogaskoszorúval. Az indítómotor és a főtengely közötti áttételi arány 10…15 között szokott lenni.
11.1.2. ábra. Önindító
A görgős szabadonfutó viszi át az önindító nyomatékát az indító-fogaskerékre. Ha nem lenne szabadonfutó, akkor a belsőégésű motor beindulása után nem az önindító hajtaná a mo-tort, hanem a motor az önindítót. A nagy áttételi arány miatt az önindító forgórészének fordu-latszáma olyan nagy lenne, hogy tönkremenne. (Ha például a belsőégésű motor fordufordu-latszáma 4000 1/perc, az áttétel 15, a forgórész fordulatszáma 60 000 1/perc lenne.) A szabadonfutó ezt akadályozza meg, mert nyomatékot csak egy irányban visz át: az indítómotorról a belsőégésű motorra. (Szerepe és működése hasonlít a kerékpárok szabadonfutójáéhoz.)
FELADATOK
1. Egy dízelmotor lökettérfogata 2000 cm3.
a) Becsülje meg a motorindításhoz szükséges önindító teljesítményét. [1,8 kW]
b) Az önindítót 12 V-os akkumulátorról tápláljuk. Indításkor mekkora áramot vesz fel az önindító? [150 A]
11.2. A motor hűtése
Üzem közben az égő tüzelőanyaggal és a forró kipufogógázzal érintkező alkatrészek (henger-fej, szelepek, dugattyútető, gyűrűk, hengerfal) fölhevülnek. Az egymáson elmozduló olajozott felületeken kialakított olajfilm 150…200 °C-on elég. Ha nem hűtenénk ezeket az alkatrésze-ket, olajréteg hiányában szárazon csúsznának egymáson, ezért berágódnának, tönkremenné-nek. A szerkezeti anyagok mechanikai szilárdsága csökken, ha nő a hőmérsékletük. A tüzelő-anyag elégetésekor fölszabaduló energia 25…30%-át hűtéssel kell elvezetni a motorból.
A tartós üzemet csak hűtéssel lehet biztosítani.
A hűtésnek biztosítani kell a motor legkedvezőbb üzemi hőmérsékletét különböző motor-terhelés mellett hidegben és melegben egyaránt. A túl meleg vagy a túl hideg motor élettarta-ma lerövidül, hatásfoka rossz.
Ha a benzinmotor túlmelegszik, csökken a töltési hatásfok és a teljesítmény, a túlmele-gedett olaj kenési tulajdonsága romlik, a melegszilárdság rosszabb. A túlhűtött motorban a tüzelőanyag egy része lecsapódik a hengerfalra, és az olajteknőbe jutva fölhígítja az olajat.
Olajfilm nélkül az alkatrészek (gyűrűk, hengerfal) gyorsan kopnak, a motor hamar tönk-remegy. A túlhűtés csökkenti a motor indikált hatásfokát. A legkedvezőbb hengerfal-hőmérséklet 100…130 °C. A gépjárműmotorokat léghűtéssel vagy folyadékhűtéssel látják el.
11.2.1. A léghűtés
A léghűtéses gépjárműmotorok hűtendő részeit (hengerfej, henger) a körülöttük áramló leve-gő hűti. A hűtés hatékonyságát úgy növelik, hogy a hengerfej és a henger külső felületét bor-dákkal megnövelik. A nagyobb hőterhelésnek kitett részeknél a hűtőbordák mérete és sűrűsé-ge nagyobb. Az A felületű bordázat és a levegő közötti hőátadás hőárama:
borda levegő
levegőAT T
Φ ,
ahol αlevegő a borda és a levegő közötti hőátadási együttható. A hűtőbordákat matt feketére festik (eloxálják), így növelik a sugárzásos hőáramot.
A motorkerékpárok motorja szabadon van, a menetszél közvetlenül éri és hűti (11.2.1. áb-ra). A menetszél-hűtés mértékét csak a jármű sebessége szabályozza: ha a jármű sebessége nagyobb, a hűtés intenzívebb, ha kisebb, akkor csökken a hűtés.
11.2.1. ábra. Léghűtésű motor (1958)
11. A MOTOR INDÍTÁSA ÉS HŰTÉSE 171
A gépkocsik motorja a motortérben, zárt helyen van, a menetszél nem éri. Ezért a léghűté-ses gépkocsik motorját mesterségesen létrehozott légárammal hűtik A légáramlást a főten-gelyről meghajtott ventilátor állítja elő, ez a ventilátoros léghűtés. A hűtőbordákkal ellátott hengerek mindegyikét lemezburkolat veszi körül. Az egyenletes hűtést úgy érik el, hogy min-den egyes hengerhez külön csatornán vezetik a hűtőlevegőt. Az áramló levegő mennyiségét termosztát szabályozza. (A burkolt robogóknak is ventilátoros léghűtése van.) A léghűtéses motor hőmérsékletét a hengerfej vagy az olaj hőmérséklete jellemzi.
A léghűtés előnye a vízhűtéssel szemben:
a hengerfej és a henger egyszerűbb, könnyebb, olcsóbb,
azonos teljesítmény mellett a léghűtéses motor tömege kisebb,
karbantartási igénye kisebb,
üzembiztosabb,
télen nem igényel külön óvintézkedést (nincs fagyveszély),
a motor gyorsabban eléri az üzemi hőmérsékletet,
a motor üzemi hőfokát nem korlátozza a hűtőfolyadék forráspontja.
Hátránya:
a ventilátor meghajtása nagyobb teljesítményt igényel, mint a vízszivattyúé, ez rontja a motor hatásfokát,
a motor hőmérséklete kevésbé szabályozható, a hőmérséklet erősebben ingadozik,
a léghűtéses motor zajosabb, az utastér fűtése rosszabb.
11.2.2. A folyadékhűtés
A folyadékhűtésű motor hengerfejét és hengerét hűtővízköpeny veszi körül. A hengerfej és a henger kettős falú, a két fal közötti résben áramlik a hűtőfolyadék (víz és glikol alapú fagy-álló folyadék keveréke). A köpenyben fölmelegedett hűtőfolyadékot egy szivattyú keringteti a motor és a hűtő között. A hűtőfolyadék és a hengerfal közötti hőátadás hőárama:
fal víz
vízAT T
Φ ,
ahol αvíz a fal és a hűtőfolyadék közötti hőátadási együttható, ennek értéke több százszor na-gyobb, mint a léghűtés αlevegő hőátadási együtthatója.
A keringtetett folyadék qV térfogatárama, ρ sűrűsége, c fajhője, valamint a motorba való Tbe belépési és Tki kilépési hőmérséklete segítségével a hűtőfolyadék által elvont hőáram:
Tbe Tki
ρq c
Φ V .
A be- és kilépési folyadékhőmérséklet különbsége 5…8 °C.
A hűtőfolyadékot centrifugálszivattyú áramoltatja (11.2.2. ábra). A vízszivattyú a főten-gelyről kapja a meghajtást.
11.2.2. ábra. Vízszivattyú járókereke
A hűtőfolyadék áramlási útját egy termosztát vezérli. Amíg a motor hideg, a termosztát zárt helyzetben van, a folyadék áramlási útja: szivattyú kilépő csonkja, hengerek körüli hűtő-köpeny, hengerfej, szivattyú belépő csonkja. Amint a motor eléri az üzemi hőmérsékletet, a termosztát fokozatosan nyit, és a hengerfejből kilépő forró hűtőfolyadék egyre nagyobb ré-sze áramlik át a hűtőn, ott lehűl, és visszaáramlik a szivattyú belépő csonkjához.
A hűtőrendszerhez csatlakozó kiegyenlítő-tartály biztosítja a fölmelegedő folyadék szabad hőtágulását (11.2.3. ábra).
11.2.3. ábra. A folyadékhűtésű motor [4], 114. o.
A hűtőfolyadék által a motorból fölvett hőt a folyadék a hűtőben adja át a környező leve-gőnek. A hűtő egy felső és egy alsó gyűjtőkamrából áll. A két kamrát kis keresztmetszetű hűtőcsövek kötik össze. A motorból kilépő forró hűtőfolyadék a felső kamrába lép be. Mi-közben a hűtőcsöveken keresztül lefolyik az alsó kamrába, lehűl. A hűtőcsövek külső hőleadó felületét a csövekre húzott vékony lamellákkal növelik meg.
A hűtő a rajta átáramló levegőnek adja át a hőt. Stabil motoroknál a levegőáramlást venti-látor tartja fönt. Gépjárműveknél álló helyzetben és kis sebességnél szintén ventiventi-látor biztosít-ja a levegőáramlást. Nagyobb sebességnél a ventilátor kikapcsol, és a menetszél hűti a motort.