Technika

2016. január 20. szerda, 05:51

Jönnek a kétütemű dízelek? - Taktusolók

A két ütem lehet a dízelek túlélésének útja a személyautókban is.

Az egyre szigorodó emissziós előírások alaposan megbonyolították és meg is drágították a dízelmotorok kipufogógáz-kezelő rendszereit. A részecskeszűrő meg az egyszerű oxidációs katalizátor egy ideje alap, és már itt van a nitrózus összetevők ellen hatásos redukciós rendszer is, kétféle formában. Az összetett tisztítók autónkénti ára lassan a komplett turbós benzinmotorokét közelíti. A sarokba szorított konstruktőrök, akik a dízelek benzinesekénél jóval magasabb (40% körüli) hatásfoka miatt is ragaszkodnak a gázolajos hajtáshoz, igyekeznek a motorok szerkezetén megkeresni az árkülönbözetet, természetesen az élettartam rövidítése nélkül, így legújabban kéthengeres és kétütemű dízeleken törik a fejüket.

A Renault 730 köbcentis kéthengeres kétütemű dízelét turbó és kompresszor is lélegezteti, létük a működéshez is elengedhetetlen, mert a motor nem tud szívni. A csúcsváltozat 68 LE-s, a kipufogószelepeket szíjhatású vezérműtengely mozgatja. Mivel a dugattyúk a négyütemű kéthengeresekéivel ellentétben itt nem egyszerre, hanem 180 fokos elékeléssel járnak, a kiegyensúlyozás is kisebb feladat

Íme, a működés megértéséhez egy kis kétütem-tan. A motorból alapesetben elhagyható a teljes vezérlés, ettől jóval könnyebb, olcsóbb és egyszerűbben is javítható. Ahogy a neve is jelzi, minden egyes főtengelyfordulatra jut benne munkaütem, minden hengerben, amitől elvileg azonos lökettérfogatból kétszer akkora teljesítmény hozható ki, mint a csak minden második fordulatában dolgozó négyüteműből. A hagyományos, résvezérlésű kétütemű benzinesek a forgattyúsházukba szívnak (benzin-levegő keveréket), a dugattyú alá, akkor, amikor az éppen felfelé tart, és így az alsó térben vákuum keletkezik (a szívónyílást a dugattyú nyitja-zárja). Lefelé jövet a töltetet ebből a térből megkerülő csatornákon (felömlőkön) keresztül nyomja fel maga fölé (amíg a dugattyúpalást a szívónyílást nem zárja el, egy kicsi vissza is megy a szívócsőbe). Újra felfelé menetben összesűríti, miközben maga alá újra szív. A felső holtponton gyújt, lefelé a dugattyú éle kinyitja a kipufogó csatornát, és a forgattyúsházból feláramló friss töltet meg az égési nyomás együtt kiviszi a hengerből a kipufogógázokat. A dízelműködéssel (és a közvetlen befecskendezéses benzinessel is) az egyik óriási hátrány azonnal könnyen kiküszöbölhető: biztosan nem jut elégetlen üzemanyag a kipufogóba, mert a motor tisztán levegőt szív, amibe csak a sűrítési ütem végén, közvetlenül a felső holtpont előtt érkezik meg a gázolaj.

A téma másik nagy kutatója amerikai. Az Achates Power kétütemű, kompresszoros dízelének prototípusa

A kétütemű dízelek –- benzinesből is létezik ilyen -– ráadásul nem is a forgattyúsházukba szívnak, feltöltő (turbó, vagy kompresszor) nyomja beléjük a friss levegőt, hengerfali csatornákon át. Ezeket a csatornákat itt is a dugattyú éle zárja el felfelé menet, így fejeződik be a „szívási” szakasz. Lefelé jövetben, a terjeszkedésikor sem hagyományos réseken át távozik a kipufogógáz, hanem vezérműtengellyel mozgatott kipufogószelepeken. A szelepek már a dugattyú lefelé haladása közben kinyitnak: amit a nyomás ilyenkor nem visz ki, azt a dugattyú tolja ki már a friss töltetet sűrítve, felfelé menetben. Ekkor óhatatlanul jut egy kis friss levegő is a kipufogóba, és bár a szelepek hosszabb nyitva tartása a hengerek átöblítésének jót tesz, a kompressziót és vele a hatásfokot is lerontja. Ez ellen a feltöltési nyomás megemelésével lehet védekezni. A kenés a kétütemű dízeleknél is komoly gond, a benzineseknél korábban szokásos keverék itt –- mivel a töltet nem megy le a forgattyúsházba — nem használható, és környezetvédelmileg is aggályos lenne. A témát komolyan kutató Renault legújabb, 730 köbcentis kéthengeres dízelje, nyomott olajozású, a szívócsatornákon a feltöltőkből pedig állandóan érkezik befelé a nagy nyomású levegő, így ott nem igazán jut ki kenőanyag.

A kétütemű dízelmotor működése lépésről lépésre

A Renault csak kevés részletet árult el, de azt tudni, hogy a prototípus egy 1,5-ös DCi elfelezésével született, így blokkja öntöttvas (furat x löket: 76,0×80,5 mm), hengerfeje pedig alumínium. Kipufogószelepeit (hengerenként kettőt) szíjhajtású vezérműtengely nyitogatja, a feltöltés kettős, kis fordulatszámon kompresszor, feljebb turbó lélegeztet. Természetes elem a közteshűtő, a teljesítmény a töltőnyomástól függően 48 és 68 LE közötti (112–145 Nm). A tömegmegtakarítás is jelentős, a kéthengeres 40 kilóval könnyebb az 1,5-ös DCi-nél, és kétütemű működésmódjából adódóan a hangja olyan, mint egy négyütemű négyhengeresé. A kis motor kipufogórendszerében minden megvan, ami a többi Renault-dízelében, így Euro6-os tisztaságú, termikus hatásfoka állítólag az 50 százalékot közelíti, becsült gyártási költsége azonban nem éri el egy 1,2-es négyhengeres turbós benzinesét! A Renault komolyan dolgozik az ügyön, a kéthengeres a márka összes mai padlólemezével kompatibilis, és akár hibridhajtásokban is szerepet kaphat, már egy-két éven belül.