Szívás - kipufogás

Egy szűrőn és a szívócsövön keresztül jut be a levegő a motorba. A szívócső a hengerfejben kialakított szívócsatornában folytatódik. A kipufogócsatorna folytatása a kipufogócső. 
A benzinmotor szívócsőbe építették a karburátort, illetve kezdetben a a benzinbefecskendező fúvókáját. A szívócső és a szívócsatorna közé építik a térfogatkiszorításos feltöltőt.A kipufogócsőbe építik a katalizátort és a hangtompítót. 
A szívó- és a kipufogócső közé építik a turbofeltöltőt. 

A korszerű motorok szívó- és kipufogócsöveinek a kialakítására nagy gondot fordítanak, külünösen a hosszára, "hangolására". A nyomáshullámok figyelembevétele ugyanis jelentősen javíthatja a töltési hatásfokot (dinamikus feltöltés - magyar találmány), továbbá csökkentheti a kipufogási ellenállást és a zajt.

A jobb oldali ábrán a sokféle kialakítás közül példaként kettőt mutatunk be, az alsónál a variálhatóságot is. Sok motoron a szívócső hossza változtatható a folyamatos hangolhatóság érdekében.

A korai levegőszűrőkben fémforgács volt, amit az edény aljában lévő olaj nedvesített. A szennyeződés a fémforgácshoz ragadt, ezért azt időnként ki kellett mosni. 


A mai légszűrőkben papírbetétet alkalmaznak. 

Eleinte ezek hengeralakúak voltak, később korongalakúak, ma legtöbbször lapos tálcához hasonlítanak.

Természetesen itt mosásra nincs szükség, egyszerűen cserélik a papírbetétet.

 


A teljesítmény fokozása érdekében alkalmazott feltöltőknek két fő típusa ismeretes, a térfogatkiszorításos (Roots-fúvó és csavarkompresszor, régebben szárnylapátos is), valamint a turbó. 

A Roots-fúvó lényegében "fogaskerékszívattyú", amiben két-, három- vagy négyfogú "fogaskerekeket" alkalmaznak. Természetesen ilyen kis fogszám esetén nem elég az egyik "fogaskereket" forgatni, egy külső, valódi fogaskerékkel kell forgatni a másikat (jobb oldali kép).

Míg a Roots-fúvó a tengelyirányra merőlegesen fújja a levegőt, addig csavarkompresszor (két szélső ábra) tengelyirányban.

Az alsó ábra turbófeltöltőt mutat. Itt a feltöltőt egy gázturbina hajtja, amit a kipufogógáz forgat. Előfordul, hogy a gázturbinát maga a motor hajtja valamilyen mechanikus vagy villamos erőátvitellel. 


A turbótöltő igen nagy (20...100 ezres) fordulatszámmal jár, teljes terheléskor a turbinaház vörös izzásig fel tud melegedni. 

A tengelyek csúszócsapágyait olajozni kell, az olajat pedig hűteni.

A turbótöltő nem tud a teljes üzemi tartományban eredményesen működni. Ezen úgy is lehet segíteni, hogy a rögzített vezetőlapátok helyett állítható vezetőlapátokat alkalmazni, mint például az itt látható esetben:

De az is segít, ha a turbótöltőt az üzemi tartomány felső (nagyobb fordulatszámhoz tartozó) szakaszához illesztik, s az alsó szakaszhoz pedig a szívó-kipufogó csöveket hangolják (dinamikus feltöltés).

A kipufogócsőbe épített katalizátor feladata a kipufogó gáz tisztítása. 

Az első (egyágyas, oxidációs) katalizátorokban levegőbefúvás segítségével a CO és  HC oxidációja valósult meg, a későbbi (kétágyas, oxidációs-redukciós) katalizátorban már az NOx redukálására is sor kerult. A mai, szabályozott keverékképzésű (benzinbefecskendezés!) motorokban a hármas hatású katalizátor a lambda-szonda segítségével mindhárom káros anyag kibocsátását csökkenti, jól működő katalizátor esetében az 1 és az 1,01 légviszony közötti "lambda ablakban" a hatásfok megközelíti a 100 %-ot. 

Maga a katalizátor egyébként acél vagy kerámia vázra felhordott platina, ródium stb. rétegből áll.

A lambda-szonda (oxigén-szenzor) méri a kipufogógáz oxigéntartalmát (a katalizátor előtt, de ha a katalizátor után is van, akkor az a katalizátor hatásfokáról is jelzést adhat). A jeleket a számítógép folyamatosan értékeli, s annak alapján vezérli a befecskendezést.


 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

A szonda egyik vége a kipufogócsőbe nyúlik, a másik vége a szabad levegővel érintkezik. A (sárga színű) kerámia hüvely felülete (piros színnel jelzett) porózus platinával van bevonva. A külső és a belső platinaréteg között az oxigéntartalom mértékével arányos feszültségkülönbség lép fel: a 0,2 V közeli érték sok oxigént (szegény keveréket) jelent, az 1 V közeli érték már jó minőségű kiopufogógázhoz tartozik. A szonda ezt a feladatát csak akkor tudja ellátni, ha már 300 fokra felmelegedett, ezért az utóbbi időben már olyan szondákat gyártanak, melyeknek a belsejébe fűtőszálat építettek. 

A szonda élettartama nem végtelen, az elhasználódás jele lehet például az, hogy a jármű haladása egyenetlenné válik, megnő a fogyasztás, a kipufogógáz összetétele romlik. A szonda meghibásodását egy jelzőlámpa is jelezni szokta, s természetesen az autó számítógépe is hibát jelezhet.


A kipufogócső másik elmaradhatatlan eleme a hangtompító, mely több elven működhet. A legegyszerűbb un. abszopciós hangtompítóban (a) valamilyen lágy fémforgács, fémfonat stb. egyszerűen "elnyeli" a hangot (jobboldali ábra).

A b ábra soros, a c ábra párhuzamos rezonanciakamrás megoldást mutat. Az interferencia-kamrás hangtompító (d) azon az elven alapszik, hogy a hang a lyukon keresztül áthatol a vastagabb csőbe, majd a cső végén visszalép. A kilépő hang azonban hosszabb utat tesz meg, ezért visszalépéskor - helyes hangolás esetén - az eredeti hanggal ellentétes fázisban érkezik, ezért a két hullám kioltja egymást. A e kamrában az irányváltoztatás csökkenti a hangerőt. 

Mivel ezek a kamrás hangtompítók mindig csak egy-egy frekvencia-sávban hatásosak, a valós szerkezetekben ezeket kombinálják:


.
.
.
.

...és egy kis lazítás!