No. 2671
HÁNY CILINDER?

by John H. Lienhard

Ma hány henger? A Houstoni Egyetem Mérnöki Főiskolája bemutatja ezt a sorozatot azokról a gépekről, amelyek civilizációnkat működtetik, és azokról az emberekről, akiknek találékonysága létrehozta őket.

Hány hengerrel kell rendelkeznie egy autómotornak? A legtöbb autónkban vagy négy henger van egymás után, vagy V alakú elrendezésben – két vagy három henger mindkét oldalon. Akkor minek ez a sok fanifikáció? Miért nem csak egy nagy henger?

Nos, gondoljunk csak a dugattyúra, ami ide-oda jár a hengerben, és forgatja a forgattyús tengelyt. Két fordulatonként egyszer röviden meghajt egy tengelyt. Az autómotorjaink négyütemű ciklusokban működnek. Megtörténik a gyújtás és a dugattyú lefelé tolódik. Ezután a kipufogógázt kiüríti, miközben felfelé halad. Ezután lefelé haladva új levegő és benzin keverékét szívja be. Végül felfelé halad, és ezt a keveréket összenyomja. Ezután újabb gyújtás következik, és a ciklus ismétlődik.

Az egyhengeres motor az első ütemben felgyorsul, majd a négyütemű ciklus két fordulatának hátralévő részében lelassul. Ettől egy ilyen motor rázkódna és vibrálna.

Ezért kell egy nagy lendkerék, hogy a gyújtások között mozgásban tartsuk. Több hengerrel és dugattyúval minden egyes dugattyú összekötőrúdját a forgattyútengelyen más-más szöghelyzetbe tudjuk rögzíteni — aztán úgy időzítjük a robbanásokat, hogy mindegyik a két fordulat alatt rúgja tovább a forgást. És a lendkerék is sokkal kisebb lehet.

Karl Benz egyhengeres motort használt az 1885-ös első autójában. Ford első T-modelljének motorjában négy henger volt egymás után. Az 1920-as évek néhány luxusautójának soros motorja akár nyolc hengerrel is rendelkezett. Akár 12 vagy több hengeres soros motorokat is használtak, de főleg nagyméretű tengeri és helyhez kötött motorokban.

A sima futás természetesen csak az egyik cél. A több henger kisebb lendkeréktömeget ad, de nagyobb gyártási és fenntartási költségeket is jelent. Aztán ott van még a tömörség. A Duesenberg soros nyolcas a 20-as években a gazdag filmsztárok kedvence volt. De a tengelytávja 12 láb volt. Képzeld el, hogy párhuzamosan parkolhatsz ezzel a szörnyeteggel.

A válasz a V-8-as motor volt – két négyes sor V alakban. Még Karl Benz is kísérletezett V-2 motorral, miután megépítette az egyhengeres motorját. A V elrendezés még azt is lehetővé teszi, hogy két henger egy közös forgattyústengelyt meghajtva, különböző szöghelyzetben tolja azt. És itt a bonyolultság növekszik: A mérnökök mindenféle furfangos forgattyústengely-konstrukciókat alkottak, hogy mindenféle helyzetben lévő hengereket használhassanak — V-4-esek, V-6-osok, lapos-4-esek, lapos-6-osok.

A repülőgépek más tervezési korlátokat szabtak. Egy soros motor kevés homlokellenállást kínál. A Wright testvérek egy soros négyes motort használtak, de elég nehéz lendkerékkel. Ezután a korai építők kilenc hengeres motorokat alkalmaztak, amelyek egy központi központból indulnak ki sugárirányban. A dugattyúk a tengely körül forogtak, és nem volt szükségük sem lendkerékre, sem hűtőrendszerre.

Néhány új technológiának van egy legjobb formája. Néhányan azonban egynél több jó lehetőséget találnak, majd folyamatosan versenyeznek a versenytársak között. Gondoljunk csak a PC-kre vs. Mac-ek, a klasszikus zenére vs. country zenére — gondoljunk csak a hengerekre a végtelennek tűnő elrendezéseikben.

John Lienhard vagyok a Houstoni Egyetemen, ahol a feltaláló elmék működésével foglalkozunk.

(Témazene)
Lásd a Wikipedia bejegyzéseit az összes vonatkozó témában. Keress rá az olyan szavakra, mint autómotor, soros négyes, sima hatos, V8-as, négyütemű motor stb. A Google sok egyszerű és világos oldalra is elküldi Önt, mint például erre.

Minden fotót J. Lienhard készített. Toyota motorok a Mike Calvert Toyota,Houston, TX.

A legrégebbi fennmaradt Wright motor (New England Air Museum). Ez egy egyenes négyes. Figyeljük meg, hogy a külső dugattyú-csavarrudak a belső kettőhöz képest 180 fázistól eltérően vannak a forgattyústengelyhez rögzítve. Figyelje meg a nehéz lendkereket is a kép jobb szélén.

A Toyota Camry egyenes négyes motorja oldalra szerelve.

The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2010 by John H. Lienhard.