Amikor még volt: újsütetű kétütemű
Félreértés ne essen, ma is vannak kétütemű gépek, jellemzően robogók, amelyek ma már maguk állítják elő a keveréket a tankolt benzinből és olajból, de ez egyrészt nem mindig volt így, másrészt pedig egy olyan korba megyünk vissza, amikor még voltak hazai gyártású kétütemű gépek! Ma már tudjuk, hogy a Pannónia P20 voltaképpen a történet vége volt – ami legalábbis a sorozatgyártást illeti -, de 1968-ban ezt talán még nem sejtették.
Borítóképen: Pannónia P20 motorkerékpár – 1977 (forrás: Fortepan / Urbán Tamás)
Vagy ha mégis sejtették, akkor az valahol a KGST főhadiszállásán, a jól hangszigetelt párnázott ajtók mögött maradt… De itthon még nagyban ment a fejlesztés, 1968 végén került a piacra a Pannónia P20!
És – láss csodát! – a P20 piaci megjelenése előtti egy évvel piacra dobott P10 is kapott egy frissítést, a P10 és a P20 közötti átmeneti modellt jelentő P10H.
A Pannónia P20 egy igen komoly lépés volt, hiszen nem csak a hengerszámban, hanem a leadott teljesítményben is nagy fejlődést ért el a P10H-hoz képest is – melynek erőforrása az addigi modellek erőforrásának fejlesztett változatát kapta meg -, miközben a hengerűrtartalom gyakorlatilag változatlan maradt!
Egyébként már a P10H erőforrása is jelentős fejlesztési munka eredménye volt, ugyanis az első Pannóniák még 10 LE körüli teljesítmény adtak le, a P10H már 16 LE-t facsart ki gyakorlatilag ugyanabból a blokkból (amit persze rengeteget reszelgettek!). A P20 viszont még ehhez képest is egy űrugrás volt, hiszen 23 lóereje a legkorábbi Pannóniákhoz képest már több, mint kétszeres volt!
Jól látható, hogy Honecker Hansi-jai bizony nem törték össze magukat a lázas fejlesztőmunkában, ellenben a Pannóniák – az ’58 és ’60 közötti időszaktól eltekintve – folyamatosan fejlődtek, a végén meg egyenesen kilőttek a literteljesítményt tekintve!
Ez pedig kérdéseket vetett fel, mert bizony a teljesítmény növekedésével megváltoztak a termikus viszonyok és a mechanikai alkatrészek terhelése (meg még sok más is), ezért különösen fontos volt a megfelelő kenés biztosítása!
A témát olyannyira fontosnak tartották, hogy dr. Zalai András, a kémiai tudományok kandidátusa, valamint Fernezelyi Ferenc okleveles mérnök vizsgálat-sorozatnak vetette alá a P10H és a P20 motorkerékpárokat! Mielőtt még tovább mennénk, fontos azt is megjegyezni, hogy akkoriban folyamatosan bővült a kétütemű kétütemű motorolaj (AROL 2T) felhasználása:
Akkoriban alkalmazták az 1:33-as – vagyis 3 százaléknyi olajat tartalmazó – keveréket, de az elvi számítások azt mutatták, hogy 1 százaléknyi olaj is elég lenne a kenésre, a többi elég, és a kipufogón át szennyezi a környezetet. A kérdés tehát nem csak technikai volt, hanem gazdasági is, ugyanis, ha csökkentették volna a hozzáadott olajat, azzal 2000 tonna olajat, és annak szennyezését takaríthatták volna meg.
De maradjunk a motoroknál, mert az az érdekesebb téma! A két típus azért volt különösen érdekes, mert a P10H egy régebbi konstrukció fejlesztésével jött létre, míg a P20 erőforrása új fejlesztés volt. És persze az volt a legkomolyabb kérdés, hogy a kenéstechnikai hatérigénybevétel átlépése nélkül üzemeltethetők a motorok 1:33-as keverékkel, vagy magasabb olajtartalmú keverékre van szükség, hiszen ezek a motorok a korábbiaknál erősebbek voltak, így mechanikai- illetve termikus igénybevételük értelemszerűen nagyobb volt.
A kérdés tehát az volt, hogy a P10H és a P20 üzemeltethető az 1:33-as keverékkel úgy, hogy hosszú távon (!) nem jelentkezik kenéstechnikai rendellenesség, mechanikai, vagy termikus károsodás.
A kétütemű motoroknál a KGST kivétel nélkül a keverékkenést alkalmazta. A kétüteműek kenésének lett volna más módja is, de azokat nem használták. A keverékképzéstől függetlenül azonban minden kétütemű kenése azonos: a motor által beszívott olaj-benzin-levegő keverék először a forgattyúsházba kerül. Amikor a karterbe jutó keverék a forró falakat érinti, az üzemanyag egyrésze elpárolog, a falakon olajcseppek válnak ki és egyolajfilm képződik a kenendő helyeken kicsapódnak. Újabb keverékbeszívásával a hajtómű olajfilmje állandóan megújul. A hajtóműrészekről és a falakról leváló olajcseppeket a beszívott gáz ismét magával ragadja az égéstérbe. Itt éppen olyan olajcseppek képződnek, mint a forgattyúsházban, csak magasabb hőfokon.
A kétüteműek működési elvéből következik, hogy:
- a kétütemű működési rendszer miatt, mivel minden főtengely fordulatra jut égés, a motor és olajhőterhelése nagyobb,
- a résvezérlés következtében az összefüggő folytonos és egyenletes kenőfilm kialakítása problémát jelent,
- mivel a keverékkenésirendszer az egyes kenési helyekre jutó olaj mennyiségének szabályozását nem teszi lehetővé, ezért a keverékben levő olajjal nem lehet egyeshelyek nagyobb kenőolaj igényét kielégíteni.
A kétüteműek kenésével kapcsolatban voltak még más problémák is, például az, hogy elég tág hőmérsékleti tartományban kellett hatékony kenést biztosítaniuk (a motor egyes részei között akár a 200 ⁰C-t közelítő különbségek is kialakulhatnak!), de ha már teszt, akkor ez arra is jó volt, hogy az 1968-ban új összetétellel gyártott, modernebb kenőanyagként forgalomba kerülő AROL-2T kétütemű motorolajat is kipróbálják, és mérjék.
A tesztekhez két-két P10H és P20 állt rendelkezésre, amelyek azonban nem azonos keveréket kaptak! A P10-hez ugyanis 76 oktánszámú benzin, míg a P20-hoz a 92-es oktánszámú benzin, illetve azoknak az kétütemű motorolajával 1:33-as keverési arányú keveréke volt előírva.
A próbákat 1968 tavaszán kezdték meg, és 1968 októberében fejezték be, ezalatt a motorok 10.500 kilométert teljesítettek!
Fontos tudni, hogy a bejáratás alatt 1:25-ös, azaz 4 százalék olajat tartalmazó keveréket használtak (2.000 kilométer), de – miután az önoldódás céljából 20 százalék előhígító komponenssel gyártott motorolajat használták – a teszten használt 1:33-as keverési arány az előhígító nélküli olajra számolva 1:40-es keverési arányt jelentett.
Azzal kezdték dugattyú, gyűrűk, henger, csapszeg, csapszeg -persely, főtengely elemekre kiterjedő vizsgálatot, hogy minden méret- és súly adatukat lemérték és fejegyezték.
Ebből megállapították, hogy a hajtóművek megegyeznek a műhelyrajzokban foglalt előírásokkal, azaz – bár ezek null-szériás motorok voltak – a kereskedelmi forgalomba is pontosan ilyen elemekből felépített hajtóművekkel látták el a motorokat.
Azt már említettük, hogy mennyit mentek a motorokkal, de azt még nem, hogy milyen használati körülmények között. Nos, a P10H motorokat a gyári előírásoknak megfelelő előírások szerint járatták be, a P20 esetéében pedig a következőket tartották be: 500 km-ig100 km/ó 1000 km-ig 110 km/ó; 2000 km-ig csak rövid időre teljes gáz, illetve végsebesség. Ez egyébként a P10H esetében hasonló lehetett, alacsonyabb sebességekkel.
Fontos tudni, hogy a próbák során nem tisztították a gyertyákat, illetve hangtompítók belső csöveit, ellenben a bejáratás után a lehető legnagyobb igénybevételnek tették ki a motorokat: kétszemélyes terhelés, erős gyorsítás, a KRESZ-t és forgalombiztonságot figyelembe vevő maximális utazósebesség – ezek voltak a jellemző használati körülmények.
A futópróbák alatt a P10H motorok 4,82 és 4,92 liter, míg a P20 motorok 5,30 és 5,33 liter keveréket fogyasztottak 100 kilométerenként.
Sok ez, vagy kevés? Mindenesetre az elmondható, hogy a Pannónia P20 tényleg jól sikerült, ugyanis a fogyasztás csak 9 százalékkal emelkedett, miközben a teljesítmény 44 százalékkal nagyobb volt, mint a P10H esetében. Igaz persze, hogy magasabb oktánszámú benzinnel, ami drágább, így az üzemanyagköltségben nagyobb volt a különbség. És az is idetartozik, hogy mivel magasabb volt a végsebessége (130 vs. 115 km/h), lehettek olyan esetek, amikor magasabb sebességgel közlekedtek vele, és persze a gyorsulása is jobb volt.
De mi lett a teszt eredménye? A futópróba során 1.000, 2.000, 5.000 és 10.000 kmnél a kísérlet céljában megfelelően speciális járműtechnikai méréseket végeztek. Mérték a gyújtógyertya-középelektróda, a gyertya-alátét és a henger-hűtőborda hőfokát; fogyasztás-, sebesség- és gyorsulás méréseket végeztek. Értékelték a henger-dugattyú zajt. Vizsgáltuk, hogyan viselkednek a motorok teljes gáznál (teljes gázbíróképesség). Mértük az olajbenzin keverési arány hatását a kipufogófüst sűrűségére.
Nézzük sorban! Lehet, hogy ezek a mérések elsőre elvont, tudományosságnak hatnak, de szerencsére van pár jó grafikon, ami kiválóan szemlélteti a mérések eredményeit, így pedig könnyen érthetővé is teszik!
A dugattyú-megszorulás P10H típusnál a mérések szerint 630-650 ⁰C-os gyertya-középelektródánál következett be.
Az is látható az azonos gyertya-középelektróda hőmérsékletekhez a próbák során egyre nagyobb sebességek tartoztak, azaz a hőmérséklet emelkedésének üteme valamelyest csökkent. De arra mindenképpen fel kell hívni a figyelmet, hogy a 10.000 kilométernél megejtett mérésnél a motor már elérte végsebességét, így azt a következtetést vonták le, hogy a P10H teljes gázbíróképességgel rendelkezik, de ehhez az előírt bejáratás elengedhetetlen! Ebben az esetben 3.000-5.000 kilométertől lehet a teljes gázbíróképességgel számolni.
Ahhoz azonban, hogy ezt egyértelműen pozitív folyamatként értékeljük, tudnunk kellene azt is, hogy az adott mérés időpontjában hogyan alakult a motorkerékpár gyorsulása. Ilyen grafikonunk nincs, ellenben más motorokkal össszevethetjük a P10H fenti adatait. Íme:
Sajnos azt pontosan nem tudjuk, hogy melyik Kawasaki (!) típus adatait látjuk. de az tény, hogy a P10H-nál a japán motor esetében a melegedés közel nem olyan gyors, és alacsonyabb a hőfok is, de a Pannónia P20 még alacsonyabb értékeket produkált.
Ebből pedig azt a következtetést vonták le, hogy a megfelelően bejáratott, és karbantartott P20 esetében semmilyen körülmények között nem lép fel káros melegedés, így ezen okból dugattyú-megszorulás sem következhet be!
A fenti grafikonon a P10H motorok gyújtógyertya-alátét és hengerhűtőborda hőfokának változását ábrázolták a sebesség függvényében, ami érdekes módon azt mutatja, hogy 90 km/h sebesség fölött olyan értékeket mértek, ami meghaladja a dokumentációkban szereplő értékeket.
A hőfok-méréseket megismételték az eredeti 1:33-as keverési arány helyett 1:25-ös keverékkel is, de érdemi eltérést nem mértek. Ha már itt tartunk, az akkori teszten a hőmérsékleti mérések hibahatára ±10 ⁰C volt, tehát ezen értéken belüli eltéréseket mértek. Miért volt ez érdekes?
A gyártó fogyasztási adatait az 1:25-ös – tehát 4 százalék olajtartalmú! – keverékre adta meg, de mint kiderült, hőmérsékleti szempontból a keverek ilyen arányú változása nem okozott semmilyen változást.
A hőfokmérések eredményeit összegezve megállapíthatták, hogy a P10H motorok hőállapota magas, a P20-asoké viszont rendkívül kedvező volt.
Ezzel együtt az is kiderült, hogy az 1,33-as – tehát 3 százalék olajtartalmú! – keverékkel üzemeltetett P10H menetdinamikai adatai jobbak voltak, mint a gyár által megadott, és 1:25-ös keverékkel mért értékek! Hogyan derítették ki ezt? Íme:
10.000 km lefutása után gyorsulás méréseket is végeztek: 0-ról 60 km/órára, illetve 0-ról 80 km/órára. Az eredmények például a két P-10H motornál a következők voltak: 8,2 és 7,7, illetve 13 és 14,5 másodperc. Ezek az értékek a gyár által megadottaknál (8,4 és 15 másodperc) kedvezőbbek.
Magyarul: a sebességmérések eredménye szerint is üzemeltethető a P10H és a P20 1:33-as keverékkel, sőt még jobb menetteljesítményeket is biztosít!
Ez eddig rendben van, de mi a helyzet a környezetvédelemmel? Ez különösen fontos, mert itt mégiscsak kétütemű gépekről van szó, amelyek – mint tudjuk – nem éppen a környezetterhelésük alacsony szintjével tűnnek ki… A méréshez átvilágításos módszert használták, amely során a füst sűrűségét mérték azzal, hogy átvilágították. Az alábbi ábra függőleges tengelyén a 100-as érték a tejesen átlátszatlan, míg a 0 érték a teljes átláthatóságot jelenti.
Ez a mérés nem tűnik túlságosan szofisztikáltnak, de akkoriban nemzetközi szinten elterjedt használata, Hartridge-módszer néven. De a lényeg nem is ez, hanem a füstsűrűség, amit viszont kiválóan mutat a fenti grafikon. A lényeg az, hogy a keverék olajtartalmának lineáris (százalékpontonként változó) csökkenése nem lineáris csökkenést jelent a füstsűrűségben, ugyanakkor az 1:25-ös (4 százalék olaj) keverékhez képest még mindig jelentős a füstsűrűség csökkenése az 1:33-as (3 százalék olaj) keverék esetében!
Az eredmények azt mutatták meg, hogy a P10H üzeme többnyire a füsthatár alatti, míg a P20 esetében minden tartományban a füsthatár alatt marad az 1:33-as keverékkel.
Azt már csak mi tesszük hozzá, hogy a nem látható kibocsátás is környezetszennyező, de élünk azzal a feltételezéssel, hogy a jobb hatásfokú P20 motor – éppen jobb hatásfoka okán! – kevésbé szennyezte a környezetet – még talán a magasabb fogyasztással együtt is.
Eddig tehát a hőmérsékleti mérések, valamint a füstölésre (ami nem egyenlő a kibocsátással!) vonatkozó mérések egyértelműen azt bizonyították, hogy az 1:33-as keverék használata nem csak lehetséges, de még jobb eredményeket is ad! Igen ám, de mi van a mechanikai kérdésekkel? Vajon a kopás, elhasználódás, a lerakódások terén milyen eredményeket kaptak?
Csak röviden:
- A dugattyúknál kapott kopásértékek megfeleltek a 10.000 kilométer lefutása után várható értékeknek.
- A különböző helyeken mért hengerkopás értékek mindegyik motornál közel azonos átlagos hengerkopást eredményeztek. A maximális hengerkopások mértéke is hasonló volt. A kapott értékek a Motorkerékpárgyárnál korábban végzett futópróbák eredményeinél (0,05 mm) lényegesen kedvezőbb adatokat hoztak, ami gyakorlatilag a motorok élettartamának növekedését jelenti.
- A dugattyúgyűrűk kopása méret- és súlyváltozásuk alapján ugyancsak kedvezően alakult.
- A csapszegek kopása megfelelt a várható értékeknek.
- A csapszegperselyek kopása P-10-eseknél még éppen megfelelő, a P20-asoknál kedvező volt. Egyébként a csapszegpersely a kopás szempontjából egyik legveszélyeztetettebb alkatrész, 0,1mm-es kopás mellett már erős csörgés jelentkezik.
- A főtengelygörgőzés állapota – mindegyik motornál – a 10 000 km lefutása után is kifogástalan volt.
A tesztelők ezen a ponton azt állapították meg, hogy az akkor piacra dobott, modernebb összetételű AROL-2T kétütemű motorolaj kedvező kopáscsökkentő hatása okán kaptak jó eredményeket, így ez az olajat kiválónak minősítették.
De ez még nem minden, a kopás csökkentése csak az egyik ismérve az olaj minőségének. A másik nagy kérdés az, hogy az olaj milyen mértékben képes csökkenteni a lakk, korom vagy koksz formájában történő lerakódásokat, illetve az ezek következményeként előálló gyűrűbeszorulást, esetleg dugattyú-besülést, felömlő és kipufogónyílások, kipufogódob eltömődését, főtengely, égéstér lerakódásokat stb. és az ezek által okozott karbantartási és javítási költségeket.
Az eredményeket az alábbiakban, rövid formában közöljük:
- A dugattyúgyűrűk nem szorultak be a horonyba, állapotuk jó volt.
- A dugattyúpalástokon csak minimális lerakódás keletkezett.
- A felömlőcsatornák teljesen tiszták voltak, a kipufogónyílásokban csak minimális, teljesítményveszteséget nem okozó lerakódás keletkezett.
- Az égéstérben a lerakódás normális volt, öngyulladást nem okozott, könnyen el lehetett távolítani.
- Gyertyazárlat, beszakállasodás egyik motornál sem fordult elő. Tisztítás nélkül bírták ki a próbát.
- A forgattyúsház és főtengely mindegyik motornál teljesen tiszta és hibamentes volt.
- A kipufogódob-betéteken minimális és könnyen eltávolítható, fojtást nem okozó lerakódást találtak.
És most jöjjenek azok a megállapítások, amelyek a teszt eredményeit összegezték, és ami alapján a tesztelők javasolták a gyárnak, hogy – AROL-T2 kétütemű olaj használatával! – térjenek át az 1:25-ös keverékről az 1:33-as keverékre.
1. Az új AROL-2T motorolaj a P10H és P20típusú motorok olajminőség igényének megfelel, kedvező kopáscsökkentő hatása érvényesült.
2. Az 1,33 keverékkel üzemelt kísérleti motoroknál kenéstechnikai rendellenesség nem mutatkozott. Olaj, illetve kenés által okozott üzembiztonságot csökkentőmotorhiba nem történt. 3. Motorikus és mechanikai károsodás nélkül lehetséges az 1:33 arányú olaj-benzin keverék használata.
4. A keverési arány 1:25-ről 1:33-ra történt változtatása:
- a motorok hőállapotát gyakorlatilag nem befolyásolta,
- a henger-dugattyúzajra nem volt hatással,
- a kopások mértékét nem növelte,
- a fogyasztási és menetdinamikai tulajdonságokat kismértékben kedvezően befolyásolta,
- az égéstér, gyertya és kipufogóvezetékek lerakódásait jelentékeny fokban mérsékelte,
- a motorok kipufogó füstölését nagymértékben csökkentette.
Ezzel együtt a tesztelők óvatosságát és szakmai igényességét mutatja, hogy hozzátették: a Motorkerékpárgyárnak kell eldöntenie, hogy az átállást a 2-2 motorral végzett kísérlet alapján vállalja, vagy szélesebb területen további megfigyeléseket végez az átállás előtt.
Nos, azt nem boncolgatjuk, hogy adott esetben volt némi politikai ráhatás is abban a tekintetben, hogy milyen eredmények szülessenek a teszteken (ezt nem állítjuk, de nem is zárhatjuk ki, ismerve az azokban az időkben követett gyakorlatokat), de ha ez így is volt, a tesztelők szakmai igényessége, és az ebből adódó kitételük elvette ennek az élét, ezért pedig élünk a gyanúperrel: a tesztek eredménye hitelesnek tekinthető!
Hogy aztán a gyakorlatban hogyan is működött a keverékek előállítása – akár az állami olajtársaságnál, akár „házilag” -, az már egy teljesen más kérdés!
