„A belső égésű hőerőgép egy nagy empirikum”
Empirikum, azaz tapasztalati úton fejleszthető szerkezet. Mondta ezt a dízelmotorok fejlesztésében hatalmasat alkotó Jendrassik György, amikor bemutatta legújabb fejlesztésű Ganz-Jendrassik motorjait. Bár már akkoriban is igen komoly volt a szellemi tulajdonvédelme a szabadalmi jog által, mégis meglepő részletességgel mutatta be világszinten is kiemelkedőnek számító motorokat a Technika 1930. éve 2-3. számában.
Borítóképen: VI Ih 130 típusú Ganz—Jendrassik hajómotor, melynek teljesítménye 43—72 lóerő, fordulata 600—1.000
A címben idézett mondatrész teljes szövegösszefüggésében így került az említett kiadványban megjelent cikkbe:
„Ennek több oka van. Mindenki, aki belső égésű motorokkal, főleg Diesel motorokkal praktikusan foglalkozott, tudja, hogy minden elméleti ismeret és kutatás dacára a belső égésű hőerőgép egy nagy empirikum. Hogy ez mennyire így van, azt akkor látja igazán az ember, ha valami egyszer nem akar a szokásos módon kielégítően dolgozni. Ilyenkor a legnagyobb argumentum, amely a szakembert alátámasztja az, hogy hiszen ennek így kell menni, mert így szokott menni.”
Mondanivalója lényege, hogy a kis hengertérfogatú, gyorsjárású dízelmotorok fejlődése véleménye szerint azért volt olyan lassú, mert nem volt elég a tárgyi tudás, a fejlesztéseket csakis gyakorlati kísérletekkel lehetett igazán hatékonyan elvégezni, de ahogy írja:
Mindez rengeteg időbe, vagy ami ugyanaz, pénzbe kerül.
Milyen szép kifejezéssel élt a dízelzseni, amikor ezt leírta… (az idő pénz). Sokszor öröm olvasni az ilyen mondatokat, mert minden egyes alkalommal rácsodálkozhat az ember a magyar nyelv szépségeire. Na de vissza a témához!
„A kis Dieselmotor megvalósítása szervesen összefügg a gép egyszerűsítésével. Senki sem képzelte, hogy a kisgazda csépléshez 60—70 kg/cm2 nyomáson töltött légtartállyal ellátott kompresszoros 10—20 LE teljesítményű Dieselmotort fog használni, elejétől fogva világos volt, hogy csak a kompresszor nélküli motorok találhatnak alkalmazást a kis fogyasztóknál. A kompresszor kiküszöbölése azonban nem ment valami könnyen.”
Bizony, kezdetben a dízelmotorok nagyon méretesek és nehézkesek voltak, így egyszerűen nem terjedhettek el a kisebb gazdaságokban, márpedig a hazai, egybefügg birtoktestek átlagos méretei abban az időben meglehetősen kicsik voltak. Persze voltak nagyobb birtokok, ott be is váltak a nagyobb gépek, de a teljes mezőgazdaságot tekintve elterjedtségük minimális volt…
„Az első használható kompresszornélküli motorokat a háború alatt Vickers angol cég építette búvárhajók részére, azonban kellemetlen volt, hogy fekete füstjük a felfedeztetés veszélyét fokozta.”
Igen, ez egy nagyon fontos katonai szempont volt, ugyanakkor látni kell, hogy a fekete füst a tökéletlen égésre is utal, hiszen a kormolás – ami egyébként folyamatos problémája a dízelmotoroknak! – egy szint felett bizony a motor nem elég hatékony működését jelzi.
És igen, éppen ez volt a kormolás oka: a kompresszor nélküli motorokban is nagy nyomáson történő befecskendezésre van szükség, amit kompresszor hiányában a befecskendező cső átmérőjének csökkentésével kívántak elérni, de itt egy újabb problémába ütköztek egy idő után. A nyersolaj ugyanis jelentősen összenyomható, és a kis átmérőkkel egy új jelenségcsoport is bevonult a motortechnikába, mégpedig a folyadéktömegek dinamikus jelenségei.
A problémát így írta le Jendrassik György:
„A befecskendezés kezdetén a szivattyúból nyomás és sebességi impulzus indul ki, mely a hang terjedési sebességével terjed a porlasztó felé s oda a befecskendezőcső hosszától függően késve érkezik. A szivattyúban lefolyó folyamatok nem kívánatos eltorzítása annál nagyobb méreteket ölthet, minél rövidebb idő alatt és mennél nagyobb nyomáson folyik le a befecskendezés és minél nagyobb térfogatú a befecskendező csővezeték a löketenként betáplált tüzelőanyag térfogatához képest.”
Ebből pedig azt a következtetést vonja le, hogy „a porlasztó, a szivattyú és a nyomócsővezeték nem külön elemek, hanem szervesen összetartoznak, melyeknek egymással öszhangzatban kell állni”.
És ezen a ponton következik az a fajta szerénység, ami csak az igazán nagyok sajátja, ugyanis a szerző kifejti, hogy az első gyorsforgású kompresszornélküli kis dízelmotorok Németországban, a Maschinenfabrik Ausburg-Nürnberg (MAN) gyárban készültek el, azonban ezek ismertetésekor nálunk a Ganz és Társa Rt.-nél már erősen folytak a kísérletek a Ganz-Jendrassik motorral.
Nem vindikálja tehát magának az elsőséget, ellenben jelzi, hogy a fejlesztések terén nem egyfajta másolás történ, hanem saját kútfőből végezték a kísérleteket!
Ezen a ponton azt is említi, hogy Németországban több vállalat is foglalkozik gyorsjárású dízelmotorokkal, azonban ezúttal csak a saját gépét ismerteti, és ezzel kapcsolatban megjegyzi, hogy ez így nem teljes kép, hiszen ismerni kell az egymással versengő termékeket. Ma már, így visszatekintve nem is bánjuk, hogy ez a „teljes kép” elmaradt, mert számunkra az a fontos, hogy a magyar zseni gépét megismerjük, arról nem is beszélve, hogy ma már tudjuk, hogy a későbbiek során;
Számos nyugati vállalat megvette a Ganz-Jendrassik motorok licenszét, így pontosan tudjuk, hogy ezek a világ élvonalába tartozó termékek voltak!
Nézzük tehát, hogyan épültek fel ezek a motorok, hogyan működtek, és miként sikerült a fent említett negatív tényezőket kiküszöbölni! Az alábbi ábra a Ganz-Jendrassik motor elégési vagy kompresszióterét mutatja be (ahogy akkoriban nevezte az alkalmazott műszaki nyelv):
Az ábrán a (d) dugattyú a felső holtponti helyzetben van ábrázolva; az elégési tér az (e) korongformájú térből (főelégési tér) és a (b) előkamrából áll, melyek több furaton, így az (a) porlasztóból kilövelt tüzelőanyagsugár irányába eső (c) főfuraton át közlekednek. Ugyanezen sugár irányába esik a dugattyún az (f) szemölcs is, amely a tüzelőanyagot az (e) korongtérben tányérszerűen elosztja, anélkül, hogy az a dugattyú felületére tapadna. Ily módon az (a) porlasztón át befecskendezett, alig elporlasztott tüzelőanyagsugár egy része a (b) kamrában visszamarad, többi része pedig az (f) szemölcs segélyével a főelégési térben oszlik el.
Igen, ez egy előkamrás dízelmotor, ami működését tekintve akkor újdonság volt, és volt egy igen nagy előnye (azok mellett, hogy a korábbi negatív tényezőket megszüntette):
„A jó elégést elősegítő számos tényező feleslegessé teszi a tüzelőanyag gondos porlasztását. Ezért a Ganz-Jendrassik motorok kis befecskendező nyomással dolgoznak s porlasztóik egyszerű, u. n. nyitott porlasztók, melyeknek csak egy furatuk van.”
Mit jelent mindez? Nos, „csupán” annyit, hogy ezeknek a motoroknak a gyártása egyszerű, így pedig viszonyleg olcsó volt! Nem utolsó szempont az sem, hogy a porlasztófurat átmérője elég nagy volt (egy 2,1 literes motoron 1 mm), ami annyit tett, hogy a nem feltétlen legtisztább üzemanyaggal is elment a motor, nem kellett dugulástól tartani. Ezt ma talán úgy mondanánk, hogy a gép jó értelemben véve igénytelen volt.
De volt a kialakításnak más előnye is:
„A kis befecskendezési nyomás, mint további nyereség a tüzelőanyagszivattyú és hajtószerveinek egyszerű és könnyű kiképzésében jelentkezik.”
Nem lehet nem észrevenni, hogy mindenben törekedtek az egyszerűségre, a jó használhatóságra és a tartósságre, ahogy manapság mondanánk, „nem akartak csillagrombolót építeni”, ellenben szerették volna maradéktalanul kiaknázni a rendelkezésre álló technikai- és technológiai tudást, ami itthon rendelkezésre állt. Mert bizony fontos szempont volt, hogy ezeket a motorokat itthon, lehetőleg hazai gyártásban, hazai beszállítók, vagy éppen a Ganz képes legyen előállítani. Fontos volt ez akkoriban a függőségek (anyagi, szellemi és politikai okok miatt) csökkenjenek!
„A kis lökettérfogatú, kompresszornélküli Diesel motorok tüzelőanyagszivattyúinak igen nehéz feladatot kell megoldani. Ez abban áll, hogy kis nyersolajtérfogatot — pl. az egyik gépünknél 100 mm3 olajmennyiséget — nagyon rövid idő — pl. 1/700 sec— alatt kell nagy nyomáson a szivattyútól esetleg tetemes távolságban levő porlasztón át a kompressziótérbe fecskendezni. Emellett még bizonyos egyéb feltételeket is ki kell elégíteni, így azt is, hogy a porlasztóból kilépő tüzelőanyag minden részletének sebessége nagyobb legyen egy bizonyos legkisebb értéknél, vagyis nem kezdődhetik, vagy nem fejeződhetik be a befecskendezés fokozatosan, hanem lehetőleg határozott kezdete és vége legyen. (Ez a tökéletes elégés szempontjából kívánatos.) Ezért a szivattyúk belső kompresszióterét lehetőleg kicsinyre kell szerkeszteni, azonban a nyomócsövek belső térfogatát nem lehet szerkesztéssel leszorítani, mert akkor a benne lévő folyadék tehetetlenségi erői túlságosan nagyra nőnek.”
Ezeken a nehézségeken csak a dinamikus összehangolás segít, amely lényegében azt jelenti, hogy a porlasztó, a nyomócső és a szivattyú méreteit úgy határozzák meg, hogy a porlasztó a befecskendezés folyamata alatt hozzá megérkező tüzelőanyag térfogatot éppen azon nyomás mellett engedje a kompressziótérbe kilépni, melyet a nyomócsőben a nyersolaj szivattyú az adott dinamikus viszonyok mellet előállított. Íme tehát a szivattyú felépítése:
A szerkezet éppen abban az állásában van ábrázolva, amikor a befecskendezés bekövetkezik. Eddig az időpontig a (g) alapemeltyűn a (q) forgócsapon ágyazott (h)szabályozóemeltyű egyik vége a (p) pecek közvetítésével az (m-n) párhuzamos ékpárra, a másik vége pedig az (f) bütyökre támaszkodik és egyensúlyt tart a (j) befecskendező rúgó erejével, mely a (g) alapemeltyűt az (/) ütközők felé igyekszik szorítani. Az ábrázolt helyzetben azonban az (f) bütyök elhagyja a (h) szabályozó emeltyűt, miáltal a (j) rúgó a (g) alapemeltyűt és az (i) pecek közvetítésével a szivattyú (a) dugattyúját előrelöki, amíg a (g) alapemeltyű az (l) csavarba ütközik. Az alapemeltyű ütközésével a nyomólöketnek vége, és az (a) dugattyú megáll, közben az (f) bütyök a nyíl irányában tovább forog és excentrikus része eléri a (h) emeltyűt, melynek végét leszorítja. Ekkor az (a) dugattyú lefelé mozog, a szivattyú szív mindaddig, amíg a bütyök újra a rajzolt helyzetbe kerül.
Ezeket a részleteket csak azért közöljük, hogy látható legyen, a gép minden egyes része, minden millimétere, és szerkezeti kialakítása terén semmiféle esetlegesség nem volt, minden egyes legapróbb részlet is megtervezett, és természetesen kipróbált volt, és ez talán rámutat arra, hogy miért is volt a kialakítás olyan fáradtságos, miért volt olyan hosszas, és miért volt tehát drága!
Éppen ezért azt kell mondjuk, hogy a magyar géniusz megint nagyot alkotott, és szerénységében még ezt sem felejtette el, hogy nem az általa megálmodott, és létrehozott motor az egyetlen lehetséges és jó megoldás, hiszen mint Jendrassik György írta:
„Az előkamrás rendszerű motoroknak azonban nemcsak előnyei, hanem hátrányai is vannak a közvetlen befecskendezésű motorokkal szemben. Az előkamrás gépek elégési tere tagozott, sokkal nagyobb falfelületekkel bír, mint az egységes elégési terű közvetlen befecskendezéssel dolgozó motorok és így hőveszteségei is nagyobbak ezekénél. Üzemközben ennek nincsen nagy hatása, mert a gép gazdaságosságát alig befolyásolja és ezt is csak nagy egységeknél, azonban kellemetlen a hideg gép megindításánál.”
Azt tehát tudjuk, hogy a motorok előállításánál az egyszerűségre, az olcsóságra törekedtek, azt is tudjuk, hogy a feladatot kiválóan oldották meg – még ha nem is csak ez az egy módlétezett -, de arra még nem kaptunk magyarázatot, hogy mindez a sok idő és pénz miért érte meg! Nos, erről is ír a szerző:
„A nyersolajmotorok tüzelőanyag költsége tehát a benzinmotorok tüzelőanyag költségének 43,5%-a, a petróleummotorokénak 61,2%-a, a karbantartási költségek pedig közel egyformák. A nyersolajmotorok beszerzési költsége valamivel nagyobb a karburátoros motorokénál, teljes gazdaságossági számításnál természetesen ez is figyelembe veendő. A nyersolajmotor további nagy előnye a benzinmotorral szemben a teljes tűzveszélytelenség.”
A motor műszaki bemutatása nem teljes, természetesen a szerző még hosszan bemutatta minden egyes elemét a Ganz-Jendrassik motornak, de talán ez a kis ízelítő is elég ahhoz, hogy megmutassuk, milyen rettenetesen komplikált volt már akkor is egy motor kifejlesztése, és ezt a feladatot milyen kiválóan oldották meg a magyar mérnökök!
