Mi történik a drága üzemanyaggal motorozás közben?

Ki ne örülne a kertjében egy saját olajkúnak, melynek hozamából annyi benzint tudna előállí­tani, amennyit csak akar. Sajnos, a fekete aranyban fürdő cowboyok képét továbbra is meg kell hagynunk a westernfilmek rendezőinek, magunknak pedig benzinkúra mennünk, ha üzemanyagot akarunk vételezni.

Mi is valójában az a nedű, amit drága pénzért a tankba töltünk?

Hosszú utat jár be a nyersanyag, mire sűrű kőolajból nemes benzin válik belőle. Az időszámí­tásunk előtti időkben, amikor még javarészt ví­z borí­totta a Földet, évmilliók alatt vastag planktonréteg rakódott le a tengerek fenekén. Ez az ún. anyaföldbe beágyazódott, több ezer méter mélyen lévő szerves anyag kémiai változáson ment keresztül az ott uralkodó szélsőségesen nagy nyomás és hőmérséklet, valamint az oxigénmentes környezet hatására. Kőolaj keletkezett belőle, és a kőolaj egy része „crackeléssel” (a láncmolekulák feltörése nagy nyomás és hőmérséklet hatására) több mint 150 Celsius fok hőmérsékleten földgázzá alakult át.

Az iparosodással együtt kezdetét vette a lelőhelytől függően eltérő összetételű kőolaj felkutatása és kitermelése. Mivel a fekete kincs 85 százalékban tartalmaz szenet, 13 százalékban hidrogént, 7 százalékban ként és csak pár százalékban oxigént, nagy fűtőértékű, ideális energiahordozó.

A kőolaj-finomí­tókba beérkező nyersolajat először desztillálják. Ezen eljárás során több más kőolajszármazék mellett a benzin alapanyagául szolgáló illékony szénhidrogén-vegyületek is kicsapódnak. Ami visszamarad, azt mesterséges „feltöréssel” a legkülönfélébb vegyi anyagokká alakí­tják át, melyekből műanyagokat, gyógyszereket, szintetikus olajokat és benzint készí­tenek.

A finomí­tott kőolajat tovább nemesí­tik az üzemanyag-forgalmazásra szakosodott vállalatok. Saját titkos receptjük szerint különféle adalékokkal dúsí­tják, amelyek hozzájárulnak az oktánszám emelkedéséhez, a fagyvédelemhez, vagy a befecskendező fúvókák ill. az égéstér tisztán tartásához. Ezen felül – márka és fajta szerint – szí­nezik is a benzint.

A benzin azonban csak egy azok közül a nyersolajtermékek közül, amelyekre szükségünk van a motorozáshoz. Az úépí­téshez használt bitument leszámí­tva kémiailag átalakí­tott nyersolaj is kell hozzá kenőanyag (motorolaj), műanyagok (idom), kaucsuk (gumik) és habszivacs (üléspárna) formájában.

A fentiekből egyértelműen kitűnik, milyen nagy mértékben függ az ipar és vele együtt az egész társadalom a kőolajtól. E függőségből természetesen busás hasznot húznak a kőolajipar szereplői. Legyen szó akár magukról a kitermelőkről, a gátlástalan tőzsdei spekulánsokról, az adókat kivető államról vagy a maximális haszonnal működő ásványolaj-forgalmazókról, mindenkinek bőven jut a húsos fazékból. Mivel azonban még mindig hevesen lángol bennünk a motorozás iránti szenvedély, töltsük csordultig a tankot, és vegyük sorra, milyen állomásokat jár be a benzin, mire haszontalan kipufogógáz lesz belőle!


Amikor szikrát ad a gyújtógyertya, nagy nyomás uralkodik a hengerben

Aki annak idején figyelt fizikaórán, az tudja, hogy minden égéshez oxigénre van szükség – mindegy, hogy a benzin ég el a motorban, vagy szervezetünk mozgási energiáját biztosí­tandó, a szénhidrátok az izmainkban. A levegő és a benzin elméletileg optimális elegye 14,7 súlyrész levegő és 1 súlyrész benzin. Ezt az arányt lambda ═ 1-nek nevezzük. Hogy jobban érthető legyen: egy kilogramm benzin elégetéséhez kb. 14,7 kilogramm levegőt szí­v be a motor (20 Celsius fokos hőmérsékleten 1,204 kg/m3 a levegő sűrűsége), ami nagyjából 12 köbméternek, azaz egy furgonnyi raktér térfogatának felel meg.

A motorkerékpároknál leginkább az jelent problémát, hogy a csekély űrtartalom miatt szí­vóütemenként nagyon kevés üzemanyagot kell bejuttatni a hengerbe alapjáraton vagy kis terhelésnél. A karburátoros motoroknál ez nem volt gond, az elektronikus vezérlésű szekvenciális befecskendezéssel ellátottaknál azonban hihetetlenül rövid idő alatt kell bekerülnie a benzinnek a hengerbe. Ráadásul apró szemcsékre bontva a lehető legegyenletesebben összekeverednie a beszí­vott levegővel. A keverék összetételét a lambda-szonda figyeli a kipufogógázban lévő maradék oxigén mennyiségének mérésével. Az elektronikus motorvezérlés í­gy mindenkor pontos tájékoztatást kap a koncentrációról, és ha szükséges, módosí­tja azt.

Ha 1,35-re nő a lambda-érték, ami nagyon sovány keveréket jelent (vagy 0,75-re csökken, ami már egyértelműen dús elegyre utal) akkor átmenetileg szünetel az égési folyamat, és a benzin mérgező, elégetlen szénhidrogénként távozik a kipufogón át. Jó példa erre a hidegindí­tás, amikor többször is előfordul, hogy leáll a motor, mert az üzemanyag-részecskék fennakadnak a szí­vócsatorna vagy a henger hideg falán ahelyett, hogy elkeverednének a levegővel. Emiatt aztán mindig dúsí­tani kell a keveréket, amí­g hideg a motor. A lambda ═ 0,85 értékre való feldúsí­tás ráadásul pozití­van hat a motor teljesí­tményére és gázadási reakciójára, viszont rontja a fogyasztást.

 Az égési folyamat részletekben

Az égéstér felé vezető úon, a szí­vócsatorna legkisebb keresztmetszetű pontján, a szí­vószelepnél szuperszonikus sebességet, azaz 1188 km/órát (330 m/s) ér el a beszí­vott elegy. Nem véletlenül, hiszen 12000-es percenkénti fordulaton mindössze kb. három ezredmásodpercnyi idő jut a szí­vóütem kivitelezésére. A nagy teljesí­tményű motoroknál a hengerűrtartalom 90-105 százalékának megfelelő benzin/levegő keverék özönlik be a hengerbe (egy 200 köbcentis henger esetében 180-210 cm3). Ez az ún. feltöltöttségi szint határozza meg a motor tényleges sűrí­tési viszonyát.

A friss gázkeverék nagy sűrí­tési viszonyának köszönhetően jó hatásfokkal ég el az üzemanyag. Mindazonáltal határai vannak az elméleti sűrí­tési viszonynak, mivel ha túl nagy a sűrí­tőnyomás, akkor a szélsőséges hőmérséklet miatt robbanásszerűen égnek el a friss gázok röviddel a gyújtás pillanata után, és ilyenkor kopogni (csörögni) kezd a motor, vagyis ugyanazt a tünetet produkálja, mint amikor túl sovány a keverék és korai a gyújtás, vagy a kelleténél kisebb oktánszámú az üzemanyag. Utóbbi esetben csak kimondottan nagy oktánszámú benzin használatával lehet javí­tani a helyzeten. Ilyen például a Shell V-Power vagy az Aral Ultimate, amelyek egyébiránt nem biztosí­tanak mérhető teljesí­tmény-növekedést. Csak akkor válik a teljesí­tmény és a forgatónyomaték javára a drága benzin, ha a sűrí­tési viszony és a motorelektronika is a csúcsteljesí­tménynek van alárendelve, mert kiküszöbölhető vele a motor csörgése. A fűtőérték, vagyis a benzin energiatartalma ellenben valamennyi üzemanyagfajta esetében nagyjából ugyanannyi, szám szerint 12,1 kWh/kg (43 megajoule).

A kemény égést, amit tuningberkekben „detonáció” szóval is szokás illetni „kopogás” helyett, nemcsak a teljesí­tmény, hanem a dugattyúk és a forgattyús hajtás élettartama is megsí­nyli. A kontrollált lágy égés ellenben a gyújtógyertyától kiindulva egyenletes lángfronton terjed szét az égéstérben, és roppant tekintélyes mértékű, 90-100 bar maximális üzemi nyomást eredményez.

Ha csak kicsit van nyitva a fojtószelep, akkor a nagy szí­vóellenállás miatt jelentős teljesí­tményveszteség jelentkezik, melyet a szakzsargonban gázcsere-veszteségnek is neveznek. Ez a lefojtás ahhoz hasonlí­tható, mint amikor az ember a tenyerével befogja a porszí­vó csövét. Rögtön csökken a porszí­vó motorjának fordulatszáma, és erőlködnie kell, hogy legyőzze az ellenállást.

Egy liter benzinnek csupán az egynegyede hasznosul mozgási energia formájában

Akkor tud jó hatásfokkal működni egy belső égésű motor, ha kb. 90 százalékos terhelésen dolgozik, és a gyújtást követően nagy erővel mozdul el lefelé dugattyú, továbbá a hajtókaron és a forgattyúscsapon keresztül nagy nyomaték hat a főtengelyre. Ezért is van az, hogy a legnagyobb forgatónyomaték közelében üzemel a legjobb fajlagos fogyasztással.

Valamennyi emelődugattyús motor hátránya, hogy a dugattyú a hajtókar többé-kevésbé ferde helyzetéből adódóan az üzemi nyomás által meghatározott erővel nekinyomódik a henger falának, ami a hajtókar és a forgattyústengely siklócsapágyainak súrlódásával együtt meglehetősen nagy veszteséget okoz, í­gy a befektetett energia egy része súrlódási hőként elvész a motorolajban. Ezenkí­vül a generátor, valamint az olaj- és a ví­zpumpa működése is generál súrlódási veszteséget. A betáplált energia másik része a szelepvezérlésen megy veszendőbe, mivel mind a vezérműlánc, mind a vezérműtengely-csapágyak, mind pedig az összenyomódott szeleprugók, melyek csak kis fordulaton, kirugózáskor tudják leadni a bennük eltárolt energia egy részét, negatí­van befolyásolják a működés hatásfokát. Nagy fordulaton ellenben a szelepek visszaállí­tására fordí­tódik a rugóerő. A Ducati dezmodromikus rendszere mellőzi a rugókat, í­gy ennél kisebbek a veszteségek.

A drága üzemanyag legnagyobb része azonban akár 800 Celsius fok hőmérsékletű kipufogógázként haszontalanul füstölődik el a szabadba. Ezen túlmenően a hengerről a hűtőví­zre, majd onnan a környezeti levegőre adódik át az égési hő formájában felszabaduló energia. íltalánosan érvényes megállapí­tás, hogy a hideg motor jóval többet fogyaszt, mint az, amelyikben meleg az olaj és a hűtőví­z. A dolog magyarázata: minél kisebb a hőmérséklet-különbség a hengerfal/motoralkatrészek és a hűtőközegek, azaz a ví­z és az olaj között, annál csekélyebb a hőtranszfer. A hőmérséklet növekedtével ráadásul egyre javul az olaj viszkozitása, és könnyebben átpréselődik a kenőcsatornákon.

 Súrlódási veszteségek és hőképződés




További veszteségforrás, hogy az égéstér alakjától és térfogatától függően több-kevesebb robbanóelegyet nem ér el a lángfront, és ez elégetlen mérgező szénhidrogénként távozik a motorból a kipufogógázzal együtt. Széndioxid és nitrogénoxidok is keletkeznek az égés során, ám ezeket a mindenkori lambda-érték függvényében ártalmatlaní­tja a katalizátor.

Mindent egybevetve legfeljebb a felhasznált üzemanyag 33-38 százaléka alakí­tható át hajtóteljesí­tménnyé a négy ütem, vagyis a szí­vás, sűrí­tés, gyújtás és kipufogás alatt. Nagy fordulaton még markánsabb a veszteség. Ilyenkor nő ugyan a csúcsteljesí­tmény, hiszen kellően sokszor ismétlődik a munkaütem, de a súrlódás aránytalanul nagy mértékű, progresszí­v növekedése miatt egyből veszendőbe is megy a megnyert teljesí­tmény egy része.

E tényt konkrét értékekkel alátámasztandó, a Motorrevü az új Honda Transalppal végzett fogyasztásmérést. A tesztpilóta állandó 130 km/óra sebességgel haladt a motorral (ehhez pontosan 23 lóerőre van szükség). Rendes üzemi körülmények mellett, tehát legnagyobb sebességfokozatban és 5600-as percenkénti fordulaton viszonylag keveset, 4,6 litert fogyasztott a Honda száz kilométeren. Utána harmadik sebességben is teljesí­tette a 130 km/órás gyakorlatot, igaz, ekkor kisebb terheléssel, vagyis kevésbé ráhúzott gázkarral, de közel 40 százalékkal nagyobb fordulaton (7600/min.). Az eredmény egészen meglepő volt: ugyanakkora sebességnél és ellenállás mellett pontosan három literrel több üzemanyagot gurí­tott le a torkán a Transalp.

Mielőtt átjutna a hátsó kerékre a motor nyomatéka, minden fogaskerékpár, vagyis a primer hajtás és a váltó két százalékot elvesz a rendelkezésre álló teljesí­tményből, és a láncos vagy kardántengelyes véghajtás is további három százalékkal rontja az energiamérleget. A bevitt energia utolsó dézsmálója a hajtónyomatékot az úra átvivő hátsó kerék, amely súrlódástól és kipörgéstől függően 1-2 százalékkal kurtí­tja meg a teljesí­tményt. Egy liter benzinből tehát jó esetben kb. 2,5 dl hasznosul mozgási energia formájában. Ha ráadásul nagyon kihúzatják a motort, ennél is silányabb, mindössze 15 százalékos lesz az energiamérleg. Ez a számadat vélhetően még a megrögzött száguldozókat és gázkargyilkosokat is elgondolkodásra készteti.


Kevesebb benzin, nagyobb élvezet – A Motorrevü tanácsaival a motorozás élvezetének csorbulása nélkül, hatásosan csökkenthető a fogyasztás

Nem vitás, hogy aki motorozik, az mindezt a szabad ég alatt való haladás dinamikus élvezetéért teszi, és nem keresi a dolog értelmét vagy hasznát. Ettől függetlenül minden motoros megtakarí­that pár liter benzint, ha odafigyel rá, hogyan vezet.

Kis fordulaton. Mindegy, hogy lakott területen, országúon vagy autópályán vezet az ú, ötödik vagy hatodik sebességfokozatban érezhetően csökken a fordulatszám és a fogyasztás. Főleg olyan országúi szakaszokra érvényes ez, amelyeket állandó sebességgel, kevés fékezéssel és gyorsí­tással tesz meg a pilóta.



Nem kell húzatni.
Főleg a nagy hengerűrtartalmú motorokra jellemző, hogy a maximális forgatónyomatékhoz tartozó fordulaton vagy jóval az alatt is kiváló erőben vannak.



Ha bármilyen szennyeződés
vagy a motor légtelení­tő szelepén távozó olaj eltömí­ti a légszűrőt, felborul a levegő és az üzemanyag aránya. A lambda-szonda nélküli motorok ilyenkor dúsabb keveréket szí­vnak be, ezért nő a fogyasztásuk.



A mechanikus szí­vatóval gyártott
régebbi motoroknál előfordulhat, hogy a laza bowden vagy a nehezen járó dugattyú miatt nem zárnak teljesen a kiegészí­tő fúvókák. Emiatt aztán állandóan több üzemanyag jut be a hengerekbe a kelleténél, és megnő a fogyasztás, valamint bekormozódnak a gyújtógyertyák, és időnként kihagy a gyújtás.



A rosszul megolajozott, kopott vagy túl feszesre húzott hajtólánc
jelentős súrlódása rontja a működés hatásfokát, és megnöveli a fogyasztást, kiváltképp nagy sebességnél.



A nagy légellenállás
előnytelenül hat a fogyasztásra. Szükségtelenül sok üzemanyagot fecsérel el, aki dagadó széldzsekiben vagy üres oldaltáskákkal ill. topcase-szel repeszt az autópályán. Ha testhez simuló motoros ruhában és dagályos topcase helyett erősen rögzí­tett csomagzsákkal kel úra, akár egy liter benzint is megtakarí­that száz kilométerenként. Egyszemélyes használat esetén fokozottan ki vannak téve a menetszélnek a csomagtáskák, mert a motoros teste mellett elhaladva ismét középre húz, és teljes erővel nekik feszül a légáramlat. A topcase csak akkor van szélárnyékban, ha utas is ül a motoron.



Az abroncsnyomás
is hat a fogyasztásra, mivel befolyásolja a gördülési ellenállást. Autópályára ezért mindig érdemes a legnagyobb ajánlott nyomásértéket választani. Országúon ellenben előnyt élvez a tapadás és a rugózás, ott a gépkönyvben megadott értéket célszerű alkalmazni.



Egyenes úon
tanácsos gazdaságos vezetési stí­lust alkalmazni, kanyargós úszakaszon ellenben a megfelelő dinamizmusra, nem pedig a fogyasztásra tekintettel lenni. Persze itt is az érvényes, hogy inkább fél fordulatról gyorsí­tson ki az ember, mint hogy esztelen húzatással elpocsékolja a benzint. Végezetül vannak olyan helyzetek, ahol egyáltalán nincs helye takarékoskodásnak. Előzéskor például a lehető legintenzí­vebben kell gyorsí­tani, és akár a piros tartományig kihúzatni a motort.