A rendellenes égés problematikája Otto-motoroknál

Kutatások a Karlsruhei  Technológiai Intézetben

Az úgynevezett „kopogás”, melynél a tüzelőanyag nagy motorterhelésen már a gyújtóív megjelenése előtt kontrollálatlanul, magától begyullad, az Otto-motorok ősi ellensége. Különösen napjainkban, ugyanis a nagymértékű feltöltés, a közvetlen befecskendezés, a kis lökettérfogat és nagy teljesítmény mind-mind kedvez a kopogásos égés létrejöttének.

„Igaz, hogy csak ritkán lép fel a probléma, de mivel nem zárható ki teljesen, a szériamotorok esetében a töltőnyomást kisebb értéken kell tartani, mint ami az optimális égésfolyamathoz szükséges lenne” – hangzik a Karlsruhe-i Technológiai Intézet (KIT) közleményében. A kutatások szerint a modern benzinmotorok 30%-kal hatékonyabban dolgozhatnának, ha a motor számára káros rendellenes égéseket kizárhatnánk. A vizsgálat során megállapították, hogy a rendellenes égés leginkább a dugattyútető közelében vagy a hengerfalnál alakul ki, főképp a közvetlenül az égéstérbe fecskendezett tüzelőanyagcseppek és a hengerfal kölcsönhatása révén.

Számos intézkedést hoztak azért, hogy a kopogásra való hajlamot csökkentsék. Például, hogy jobb keveredésű tüzelőanyag-levegő keverék alakuljon ki a hengerben, a motorba beáramló levegő gyorsulását egy meghatározott értéken kell tartani. Ez a szívócsőben elhelyezett, elektromosan állítható szeleppel érhető el. Befolyásoló tényező maga a befecskendező-rendszer is. Az egy lyukkal rendelkező befecskendezőfúvókáról a hatlyukúra történő átállással csökkenthető a rendellenes égések száma, mivel a tüzelőanyag a hengerben egyenletesen oszlik el és kevesebb jut a hengerfalra.

Természetesen a tüzelőanyag és motorolaj tulajdonságai is befolyásolják a kopogás kialakulásának gyakoriságát a KIT-közlemény szerint. A tüzelőanyag teljes párolgása csak nagy hőmérsékleten lehetséges, a befecskendezősugárnak mélyebbre kell hatolni az égéstérben, nagyobb valószínűséggel benedvesítve a hengerfalat. A kutatók szerint az olajba kevert adalékoknak is nagy hatásuk van a kopogás kialakulásának valószínűségére.

Az így nyert ismeretek segítségével a fejlesztők a jövőbeni hajtásokat úgy méretezhetik, hogy az effektív középnyomást a mai maximális 20–24 bar-os értékről 30 bar-ra emelik. „Ez főleg akkor érdekes, ha kis fordulatszámról gyorsítunk”– magyarázta a projektfelelős, Ulrich Spicher. „A jövő motorjai nagyobb nyomatékkal és jobb dinamikával szolgálhatnak, ellenben fogyasztásuk kisebb lesz.”