Kicsi, de létfontosságú motoralkatrészeket fejleszteni nem túl látványos feladat. A világszerte 69 gyárban termelő autóipari óriásbeszállító, a Federal Mogul viszont pont ezzel foglalkozik. A cég Köln melletti fejlesztőközpontjában és gyárában megnéztük, hogyan lesz képes egy háromliteres dízel 381 lóerős teljesítményt leadni, mivel csökkenthető a motorok fogyasztása és hogyan javítható tartósságuk.
Mint a pasaréti lovarda
A helyszín Burscheid, Észak-Rajna-Wesztfáliában. Maga a gyár kicsit olyan, mint a pasaréti villanegyedben megőrződött Honvéd-lovarda: a takaros villaépületek, családi házak között egészen váratlanok az üzemegységek a város közepén.
Friedrich Wilhelm Goetze (1856-1924) alapított itt öntödét, amelyből a világ legnagyobb dugattyúgyűrű-gyártója lett. A cég ezen a szakterületen egyeduralkodó, évente 500 millió darabot készít dízel és benzines motorokhoz. Az Európában eladott dízel személyautók 85 százalékának legalább az egyik dugattyúgyűrűjét itt rendelték meg.
Burscheidban vagyunk, Köln mellett. A kisváros körbenőtte a több mint 100 éves gyárat és öntödét
A gyárban 30 és 1000 milliméter közötti furatátmérőjű motorokhoz készülnek gyűrűk. A háromcentis dugattyú motorkerékpárba való, a legnagyobb hajómotorba, amihez már akkora gyűrű kell, mint egy túlméretes hulahoppkarika. Az alapanyagot Japánból rendelik, mert különleges minőségű acélra van szükség, de kis mennyiségben, amivel kevés acélgyártó hajlandó foglalkozni.
A súrlódás, a főellenség
A karperecre hasonlító alkatrész döntő a motor működésében és amióta a szén-dioxid-emissziós értékből az utolsó grammokat is le kell faragni, tökéletesítése is egyre fontosabb. Az üzemanyagban lévő energia 5-10 százalékát a motoralkatrészek mechanikus súrlódása emészti fel. Ennek lefaragásával javul a fogyasztás, tehát az emisszió. Mivel Nyugat-Európában a szén-dioxid-kibocsátástól függően a tulajdonos adókedvezményt érhet el vagy büntetőadót vehet a nyakába, szintje erősen kihat az autóeladásokra.
A motor összes súrlódási veszteségének nagyjából 15 százaléka jut magára a dugattyúra és 25 százaléka a három dugattyúgyűrűre. A legtöbb az olajlehúzó-gyűrűre. Elméletileg ezen egyszerű javítani, ha kisebb nyomással préseljük az olajlehúzó-gyűrűt a hengerfalhoz. Ám ezzel megugrana az olajfogyasztás, amit sem a vásárló, sem az autógyár nem tolerál. A fejlesztések révén a cégnek sikerült 28-ról 12 newtonra csökkentett erővel is megtartani az eredeti olajfogyasztási értéket.
Nagyon sok múlik a dugattyúgyűrűkön, például a motor olajfogyasztása. Az olajgyűrűkben egy apró rugó is volna
A benzines és dízelmotorokhoz is használható DuroGlide bevonattal a motor 1,5 százalékkal takarékosabbá válik, ami kilométerenként nagyjából 3 grammal csekélyebb szén-dioxid-emissziót jelent. Összehasonlításképp a Citroën C4 1,6 HDi-ben az alapjárati motorleállítás 8 grammot hoz. A megoldás különleges, gyémántstruktúrájú szénbevonatot takar, amivel csökken a tapadási súrlódás és a minimális kopás miatt nő a gyűrűk és a henger élettartama.
Fogyasztáscsökkentés, hőtűréssel
Minden csepp üzemanyag, ami nem az autó hajtását szolgálja, növeli a fogyasztást. Ilyen például a részecskeszűrő kiégetésére befecskendezett többletgázolaj a dízeleknél. A benzineseknél pedig a dúsítás általi hűtés, amikor a vezérlés a szükségesnél több benzint fecskendez be, hogy az égéstérben a hőmérséklet ne lépje túl a kritikus határt.
A dúsítás azzal is korlátozható, ha a motor belső alkatrészeinek jobb a hőtűrése. A beszállító a szelepülékek és a szelepvezetők anyagának továbbfejlesztésével javít ezeken az értékeken, hogy magasabb sűrítésű és jobb hatásfokú motorok készüljenek. (Emelt sűrítéssel javul a motor hatásfoka, de megnő az égési csúcsnyomás, ami az elve magas hőterhelésű feltöltött motoroknál már kritikus volna.)
Homok öntőformákkal készülnek a dugattyúk. A felhasznált homok 95 százaléka újrahasznosítható, különben nem volna elég az alapanyag
A jövőben a kicsi, de feltöltéses motorok használata kikerülhetetlen lesz a világ legnagyobb autópiacává avanzsáló Kínában is. Ma a tömegmodellek még elketyegnek szívócső-befecskendezéssel és feltöltés nélkül, de 2020-ig ott is szigorú fogyasztási és emissziós határértékek jönnek. A kínai átlagpolgár pont olyan kis hengerűrtartalmú és hengerszámú turbómotorokkal találkozik majd a szalonokban, amilyen nálunk a Dacia Sanderóban van vagy az Opelekben lesz Szentgotthárdról.
A súrlódáscsökkentést szolgálja három éve bevezetett IROX bevonat is, amely réteg a motor siklócsapágyain található. Ennek terjedése a stop-start rendszerekkel párhuzamosan halad, mert a gyakori indítás igen nagy terhelés a motorcsapágyaknak, amikor a főtengelyen fém súrlódik a fémhez. A saját fejlesztésű bevonat által a csapágy élettartama az ötszörösére növelhető.
Kétliteres dízel 272 lóerővel?
Fajsúlyos alkatrészek gyártójaként a vállalat fejlesztői előre látják, milyen teljesítményszintekre számíthatunk a dízelmotoroknál. Bár nekik nem lóerőkben, hanem nyomás- és hőmérsékleti értékekben szabják meg az elvárásokat, további ugrásokra számíthatunk – tudtuk meg a technológianapon a cég szakembereivel beszélgetve.
Kisebb kerámia is elég az új fejlesztésű, SureFire Plus gyertyákkal. Ez fontos, mert a modern, hengerenként többszelepes motorok égéstere így is zsúfolt, mert a befecskendező is ide nyúlik be. A megoldás előnyeként nagyobb vízköpeny alakítható ki, ami javítja a motor hűtését
Szériaautóban a literenként 100 lóerős teljesítményt már rég meghaladták a dízelmotorok, elsőként a BMW négyhengerese, amely 204-218 lóerőt tud modelltől függően. A következő álomhatár a 100 kW (136 LE) literenként, amihez a BMW 381 lóerős, háromezres hathengerese már most is közel jár 127 LE/liter eredménnyel.
Áttörést mindig az hoz, ha egy autógyártó úgy dönt, hogy a kocsihoz egyáltalán nem lesz hat (8, 10 stb.) hengeres motor és kisebb gépekkel fedi le a legmagasabb sávot, miként ez a BMW-nél is történt a V8-as dízel nyugdíjazása után.
Bár a beszállítók a legritkább esetben beszélhetnek konkrét megrendelőikről, úgy hírlik, hogy a következő Passatban lehet olyan négyhengeres dízel, amely elérheti a literenként 136 lóerős teljesítményszintet. Így két literrel számolva legalább 272 lóerőt hozna ki. Ehhez nemcsak a befecskendezési nyomás nő majd, hanem a motor fordulatszáma is. A benzinesek a feltöltéssel egyre kevesebbet, a csúcsdízelek a nagyobb teljesítményért egyre többet forognak majd.
Köln a dóm, a római kori emlékek és a Ford-gyár mellett elsősorban a kétdecis poharakban felszolgált Kölschről híres. Az apró poharak miatt nagy a pörgés egy jó huzatú társaságnál, a Sion egy jónak számító helyi márka
A közeljövőbe látó fejlesztőmérnökök szerint megállhat a hengerszám csökkenése. A luxusautóknál várhatóan négy henger marad az alsó határ, mint a dízel S 300 BlueTEC Hybridben vagy az Otto-motoros Audi A8 Hybridben.
A kisebb és olcsóbb autóknál talán henger lehet az alsó határ. Nagyon úgy fest, hogy az ügyfelek, a motor tudásától függetlenül, idegenkednek a FIAT-féle kéthengeres benzinestől, amely a való életben messze nem olyan takarékos, mint a szabványos mérési ciklusban.
Egymillió km személyautóban?
Utolsó kérdésem arra vonatkozott, milyen futásteljesítményre számíthat az átlagautós a modern, turbós motoroktól. Konkrét számok nincsenek, de paramétereik alapján 300-350 ezer kilométert el kell mennie javítás nélkül a dízel és a benzines motoroknak is. Ez a motor belső elemeire (pl. hengerek, csapágyak, dugattyúk, hajtókarok) vonatkozik. Az injektor, a feltöltő, az üzemanyag-szivattyú kopóalkatrésznek számít és bekrepálhat hamarabb.
Az egyik fejlesztési vezető megsúgta, hogy a kisteherautókban használt motorokra 2-3 szoros élettartamot írnak elő a gyártók. Aki kiugróan nagy élettartamú motort keres, vegyen olyat, amit 3,5 tonnás áruszállítókban is használnak, csak ne a legmagasabb teljesítményszinttel! A személyautók és a dobozosok motorjai között kicsi az átfedés, de a VW-konszern kétliteres TDI-je vagy a Mercedes-Benz Vito és a Sprinter 2,15 literes négyhengerese mindkét műfajban szolgál.
