A hengerben alternáló mozgást végző dugattyúnak két véghelyzetét holtpontnak nevezzük, az alsó és felső holtpont között bejárt utat pedig löketnek. Ez az érték, valamint a henger átmérője határozza meg a henger lökettérfogatát, egyszersmind a motor karakterisztikáját is.
Ha a dugattyú a felső holtponton áll, felette, a hengerfejben marad egy kis tér, melynek lökettérfogathoz viszonyított mérete igen fontos, tudniillik, a két térfogat arányát nevezzük sűrítési viszonynak. Ez egy elméleti érték, aminek a jelentőségét akkor értjük meg, ha belegondolunk abba, hogy a sűrítés valójában a szelepek, csatornák zárása után kezdődik, nem az alsó holtpontban.
Ha megnézünk például egy japán és egy európai motorkatalógust, azt vehetjük észre, hogy előbbiben kisebb értéket adnak meg a sűrítési viszonynál, mert távol-keleti barátaink nem az alsó holtponttól számolnak, hanem a kipufogócsatorna (2T), illetve a szívószelep (4T) zárásától. Azt hihetnénk, hogy ez így jobb, de az igazság „féltávon” keresendő, mert - jól működő szívó- és kipufogórendszer esetén - a sűrítés kezdetén már van bizonyos nyomás a hengerben a gázlengések miatt. Különösképpen igaz ez a feltöltős motorokra, hiszen ezeknél a levegő-üzemanyag keverék a sűrítés kezdetkor már elősűrített állapotban van - ha ezeknél akkora lenne a sűrítési viszony, mint egy atmoszférikus motornál, biztosra vehetnénk a detonációt és persze a hajtómű károsodását.
Adott motor sűrítési viszonyának megállapítása és a szükséges adatok mérése
A 125-ösnek mondott motorok csak a legritkább esetben 125 köbcentisek, hiszen a gyártók szeretnek kerek furat és löket értékekkel dolgozni, ezek azonban ritkán adnak ki kerek térfogatértékeket. Ha pontosan utánaszámolunk, általában kiderül, hogy van 2-3 köbcenti differencia, sőt néha több is. Fontos továbbá, hogy a felújítások során, a hengerfúrások alkalmával változik a furat átmérője, ezáltal a hengertérfogat is.
A pontos értéket csak a valós méretek ismeretében tudjuk megállapítani. Ha megvannak az adatok a következő képlet alapján számolhatjuk ki, hogy hány köbcentis is valójában a henger: a furat átmérőjének négyzetét megszorozzuk 3,14-gyel, ezt osztjuk 4-gyel, majd a megszorozzuk a löket értékével. (V=d2*π/4*llökethossz). Ha minden adatot centiméterben viszünk be, a végeredményt köbcentiméterben kapjuk.
A dolog azonban csak ezután válik cifrává, az égéstér térfogatát ugyanis nem tudjuk (egyszerűen) kiszámolni, ehhez egy különleges megoldáshoz, a köböléshez kell folyamodnunk. Vegyünk egy injekciós fecskendőt, töltsük fel benzinnel, nézzük meg, hogy a feltöltés után pontosan melyik rovátkánál áll az üzemanyag szintje, majd kezdjük el a gyertyanyíláson át befecskendezni a folyadékot a hengertérbe, úgy hogy a dugattyú a felső holtponton áll! Ha a gyertyamenet aljáig megtelt a henger, hagyjuk abba a befecskendezést és nézzük meg, mennyi benzin fogyott a fecskendőből - amennyi hiányzik, annyi az égéstér térfogata.
Az eljárás komoly előkészületeket igényel. Biztosítanunk kell például, hogy a mérés során ne szökhessen meg a dugattyúgyűrűk mellett folyadék (a hibátlan állapotú gyűrűk sem zárnak tökéletesen), ezért a réseket ideiglenesen ki kell töltenünk valamilyen anyaggal, pl. kenőzsírral. Emellett figyeljünk rá, hogy a gyertyanyílás a művelet alatt az égéstér legmagasabban fekvő pontja legyen, s arra is, hogy a folyadék beöntése közben ne maradjon benn levegőbuborék! Ha gyakran csinálunk ilyen méréseket, egy a mért motorhoz illő gyertya kibelezésével, átalakításával célszerű ún. köbölőgyertyát készíteni.
Ha megvannak az értékek, a következőképpen számolhatjuk ki a motor elméleti sűrítési viszonyát. A teljes térfogatot, tehát a hengerét és az égéstérét összeadjuk, és elosztjuk az égéstérével. Például ha egy 125-ös motoron 10 cmᵌ égésteret mérünk, akkor a sűrítési viszony 13,5:1-nek adódik, ami egy mértékegység nélküli viszonyszám.
Az alacsony vagy a magas sűrítési viszony a jó? Meddig lehet növelni és mi a növelés veszélye?
Egy minimális érték mindenképpen kell a motor működéséhez - 8,0:1 alatt nemigen találunk még az öreg vasak között sem. A mai, benzines járművek nagy többsége valahol 10,0:1 és 12,0:1 közötti értéken működik, keményebb négyütemű sportmotoroknál sem találtam 13,0:1 fölötti számokat. Kétüteműeknél viszont 14,0:1–15,0:1 is előfordul, sőt a kétütemű gokartoknál olyan sűrítésekről (pl. 20,0:1!) mesélnek, amelyek már-már dízelmotornál is elmennének. A magasabb érték magasabb teljesítményt eredményez, méghozzá úgy, hogy a fogyasztásra is kedvező hatással van, de egyúttal nagyobb igénybevételt is jelent a forgattyús mechanizmusra nézve. A felső határt mégsem a sűrítési viszony nagysága jelenti, hanem az alkalmazott benzin, pontosabban annak oktánszáma.
Az oktánszámot fordíthatnánk úgy is, hogy kompressziótűrő-képesség. Ha ezt a határt feszegetjük, a benzin-levegő keverék a sűrítési ütem vége felé, a nagy nyomás és hőmérséklet hatására magától meggyulladhat. Hurrá - mondhatnánk, nem kell gyújtógyertya, de ez az égés kontrollálhatatlan, ráadásul nagyon-nagyon gyors. A normál égési sebesség 10-15-szöröse(!), ami kalapácsütésként hat a dugattyú tetejére és az egész forgattyús mechanizmusra. Ezt nevezzük kopogásos égésnek, a jelenséget figyelő érzékelőt pedig kopogásszenzornak. Utóbbi a hengerfej égéstér közeli részére szerelve, mint valami mikrofon figyeli a motor hangját: kiszűri ezeket a kalapácsütéseket, majd jelzi a motorvezérlő elektronikának a bajt. Tapasztalt vezetők, versenyzők füllel is észreveszik…
Hogyan befolyásolható?
Ha növelni vagy csökkenteni szeretnénk a sűrítési viszonyt, több lehetőségünk is adódik. Az alkalmazott tömítések vastagsága például jelentősen befolyásolja az értéket, ezért a megvalósítás kétütemű motoroknál felettébb egyszerű, többnyire ezt is alkalmazzák. Főként a hengerfejtömítés és a hengertalptömítés méretváltozása van hatással a sűrítési viszonyra, igaz, utóbbi cseréje a henger emelésével-süllyesztésével a vezérlést is módosítja. Ez akár még jól is jöhet, de csak átgondolt konstrukcióknál, „véletlenül” csak igen ritkán hoz pozitív változást. Dugattyúkból sok típushoz kínálnak úgynevezett emelt kompressziójú kivitelt, ezek teteje, fejmagassága kissé nagyobb, így érik el a kívánt hatást.
Meg kell említenem még a hengerfúráskor növekvő lökettérfogatot, ami durván módosítja a sűrítési viszonyt, főleg a big bore-szettek és az ötvenesről hetvenesre-nyolcvanasra átalakítások esetében. Ilyenkor rendkívül körültekintően kell eljárnunk, mert az eredeti égéstértérfogat (a felső holt pont feletti rész, ugye) nem biztos, hogy megfelelően kiszolgálja a megnövekedett lökettérfogatot. Ha más megoldás nincs, kétütemű erőforrásnál készíthetünk másik égésteret is, de arra is van példa, hogy betétezett a hengerfej, azaz az égéstér egyszerűen cserélhető a hengerfej öntvényében.
.JPG)
Hasonló eredményt hozhat, ha lemunkálunk a hengerfej tömítősíkjából, vagy ha a motortömbből maratunk, köszörültetünk le. Más kérdés, hogy ezt - a Ladánál bevált módszert - egy mai modern blokknál csak nagy pontossággal alkalmazhatjuk, mert gyárilag is szűk a hely az égéstérben. Mindemellett könnyen előfordulhat, hogy a dugattyú vészesen közel kerül a hengerfejhez vagy a szelepekhez, és a vezérműlánc is belazul ilyenkor, s bár a feszítő bizonyos mértékig képes korrigálni, a pontos vezérlés elállítódhat. Ennek okán egy fokolható vezérműtengely is szükségessé válhat. Egyes modelleknél, a különböző évjáratoknál a hajtókarok hosszával variáltak a gyártók. Bontóban vásárolt hajtókaroknál figyeljünk, mert a ránézésre alkalmasnak tartott alkatrész megtréfálhat minket!
.jpg)
Az oktánszám jelentése
Mint fentebb említettem, az oktánszám a benzin sűrítéssel szembeni ellenálló-képességét jelzi. Minél magasabb ez a szám, annál nagyobb sűrítési viszonyú motorban használható a kopogásos égés veszélye nélkül. Ha nem elégszünk meg a kutakon használt üzemanyagokkal, vásárolhatunk 100-as oktánszámú felettit is, jóllehet, elég borsos áron (a 106 körüliek literje például 750-800 forint is lehet). Épített Pannónia P20-asomnál például a budaörsi repülőbenzint 50:50 arányban kevertem a mezei 95-ös „utcai” benzinnel, és 16,0:1-es sűrítési viszonyt is sikerült elérnem anélkül, hogy kopogásos égés alakult volna ki.
Fontos, hogy ha megnöveltük motorunk sűrítési viszonyát, már csak magasabb oktánszámú üzemanyagot használhatunk, jól gondoljuk meg tehát, hogy mit szeretnénk, s milyen hosszú távra tervezünk! Ha a sűrítési viszonynak megfelelő benzint használjuk, de mégis fellép a kopogásos égés, többek között az alábbiakat okolhatjuk:
- elégtelen hűtés (túlmelegedés),
- alacsony hőértékű vagy hibás gyújtógyertya,
- túl nagy előgyújtás,
- előnytelen égéstér-geometria,
- erősen kokszosodott égéstér, szeleptányér vagy dugattyútető,
- szegény benzin-levegő keverék (pl. fals levegő szívása miatt),
- eltömődött kipufogó-rendszer.
Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb egy motor elméleti sűrítési viszonya, annál nagyobb lesz a sűrítésivégnyomás-mérő (népnyelvben helytelenül: kompressziómérő) által mutatott érték vizsgálatkor. Ugyanakkor azonban - jó állapotú motornál - a valós sűrítési viszonynál nagyobb értéket kapunk, mert a mérés során a benzin-levegő keverék erősen melegszik, s ez szintén hozzájárul a nyomásnövekedéshez. Egy 11,0:1-es sűrítési viszonyú motor esetében akár 13-14 bart is mérhetünk!
A fentiek tükrében kijelenthető, hogy komoly eredményeket érhetünk el a kompresszióviszony módosításával, de csakis akkor, ha tudatosan, a motorkonstrukció és a felhasznált üzemanyag tulajdonságait figyelembe véve, precízen megtervezzük a módosítást. Aki ilyesmire vállalkozik, mérjen-számoljon háromszor, s ha nem érzi magát biztosnak, kérje ki tapasztaltabb szakember segítségét!