A belső égésű motorokkal kapcsolatos gazdasági kérdések

A gazdaságosság kérdése kritikus fontosságúvá vált a belső égésű motorok számára az elmúlt időszakban. Az energiakészletek minél hatékonyabb felhasználása, valamint az alternatív technológiákkal való versenyzés arra sarkallja a gyártókat, hogy minél olcsóbban állítsák elő a motort, a felhasználót pedig arra, hogy minél kevesebb anyagi ráfordítással üzemeltesse azt.

Fontos azonban, hogy a belső égésű motorok viszonylatában sem lehet a gazdaságosságot általános értelemben vizsgálni, hanem csak az alkalmazás céljának rendeltetésszerűen megfelelő motorok között lehet rangsorolni.

Az alábbi cikkben röviden sorra vesszük azokat a gazdasági kérdéseket, melyek a jelenkor dugattyús autómotorjaival kapcsolatosan felmerülnek az iparágban.

Ár és költség

A motorok előállítási költségét sok tényező határozza meg. Ezek közé tartozik például az anyag, a megmunkálási technológia, a gyártott darabszám és az egységnyi ráfordított energia. A célirányos, pontos működés érdekében ezeket a faktorokat már a tervezési fázisban figyelembe kell venni.

A gyártóknak ráadásul van egy olyan kötelezettsége, hogy a motorokhoz akár évtizedeket keresztül csereszabatos pótalkatrészeket kell gyártaniuk – ez pedig eleve meghatározza a gyártási pontosságot. Az ehhez szükséges gépek, szerszámok bekerülési költsége rendkívül magas, ezért csak akkor térülhet meg a beruházás, ha a gyártott darabszám nagy. Személyautós alkalmazásoknál ez akár 100 000 darabot is jelenthet évente, haszongépjárműveknél általában ez a darabszám egy nagyságrenddel kisebb.

A tervezés során törekedni kell a minél kisebb mértékű anyagfelhasználásra olyan módon, hogy még így is megfelelő szilárdsági mutatókkal rendelkezzen az alkatrész, mindemellett sorozatban olcsón gyárthatónak kell maradnia, nem szólva az élettartamáról. Az utóbbi évek motorjaiban kiemelkedő szerepet kaptak a tudományos és kutatási eredményeken alapuló új gyártástechnológiák, mint például a nyomásos öntés, vagy a zsugorkötéses rögzítés.

A modern CNC-vezérelt, minimális anyagleválasztással járó esztergálás és marás lassan elavul számos területen, ahol alkalmazható a 3D alkatrésznyomtatás.

Az alkatrészek tervezésekor mindig figyelembe kell venni a gyártáshoz rendelkezésre álló megmunkálógépek kapacitását, teljesítményét, és egyéb paramétereit, majd ehhez igazítani a konstrukciót. Vitán felüli, hogy a tervezés során már az előgyártmányra is kiemelt figyelmet kell fordítani, ugyanis a megmunkálás többletköltsége a késztermékben fog jelentkezni. Jelentős a különbség például, ha a forgattyústengelyt egyetlen tömbből esztergáljuk ki, vagy ha kovácsolt, illetve öntött előgyártmányt állítunk elő, melyet készre munkálnak. A tervezőcsapatnak tehát releváns és alapos gyártástechnológiai ismeretekkel kell rendelkeznie.

A motor árára vonatkozó csökkentési kísérletek is folyamatosak. Az egyik lehetőség a minél több szabványosított, megvásárolható alkatrész felhasználása (csapágyak, csavarok, egyéb kötőelemek). Egy mai korszerű üzem rengeteg alkatrészt beszállítókon keresztül vásárol, melyeket az ezekre specializált gyárakban, koncentráltan fejlesztenek, nagy darabszámban állítanak elő (turbófeltöltő, szelepek, tömítések, befecskendezők stb.).

A motorok árának összehasonlítása komplex feladat, mert a piaci körülmények mellett sok más tényező is befolyásolja az eredményt.

Az ártendenciákat úgy szokták vizsgálni, hogy egy 100 milliméter hengerátmérőjű dízelmotor 1 kW teljesítményre vonatkoztatott árát veszik alapul, és ezzel mérik össze a különböző méretű erőforrásokat. Fajlagosan a legolcsóbbak a kb. 110 mm hengerátmérőjű dízel- és a 90 mm körüli benzinmotorok, mert ezekből készül a legtöbb. Hozzá kell tenni, hogy utóbbinak így is 30-40%-kal alacsonyabb a teljesítményre vonatkoztatott ára. Ez elsősorban a kisebb tömegnek, méretnek, az olcsóbban előállítható alkatrészeknek, és a magas gyártási volumennek köszönhető.

Üzemanyag-fogyasztás

Bármennyibe is kerül aktuálisan a benzin vagy a gázolaj, általánosságban elmondható, hogy a motor üzeme annál gazdaságosabb, minél kisebb a fogyasztása, legfeljebb az üzemeltetési költségekben szereplő hányada változik.

A motorok fajlagos tüzelőanyag-fogyasztása egy lényeges, összehasonlítható adat, melyet meghatározott motorállapotok mellett determinálnak.

Mivel a belső égésű motorok többsége váltakozó részterheléssel üzemel, gazdaságos működésének megítélésére elengedő a maximális terhelési állapothoz tartozó fajlagos fogyasztást mérni.

A fogyasztás, mint gazdaságossági mutató értékelésénél a következő (néha ellentétes) szempontokat is figyelembe kell venni:

• A különböző alkalmazási célra készült motorok eltérő motorikus jellemzői
• A felhasználó érdeke (minél nagyobb teljesítés minél kisebb ráfordítással)
• Hatósági kötelező érvényű előírások (csak akkor tudunk fogyasztást csökkenteni, ha a fejlesztés nem ütközik a károsanyag-emissziós normákkal)
• A közúti közlekedés változó körülményeihez való könnyű alkalmazkodás
• A fogyasztás csökkentése nem mehet a motor élettartamának rovására

A motor élettartama

A gazdaságos üzemű motor mindenképp tartós, tehát hosszú élettartamú. Idealizált helyzetben a motor minden egyes alkatrésze pontosan egyidőben menne tönkre. Ez azonban nem lehetséges, hiszen a különböző szerkezeti részek teljesen más terheléseknek vannak kitéve – például a kopásnak ki nem tett alkatrészek (motortömb, forgattyúház fedelei) elég jó eséllyel nem fognak tönkre menni, legalábbis semmiképp nem egyidőben a kopásnak kitett alkatrészekkel.

A belső égésű motorokat mostanság sokkal inkább üzembiztonság oldaláról vizsgálják. Hiába jó a motor üzemanyag-fogyasztása, ha a gyakori meghibásodások következtében a javítások költsége – és akár a termeléskiesésből keletkező költségek is terhelik.

A motorok gazdaságos felhasználhatóságának megítéléséhez olyan összehasonlító jellemzők is szükségesek, melyek nem konstrukciós jellegűek, ám mégis utalnak az adott szerkezetű motor gyakorlati alkalmazhatóságára. Figyelembe kell azonban venni, hogy az ilyen jellegű értékelés jelentős mértékben függ az alkalmazás területétől. Egy tehergépkocsi-motor reputációja tehergépkocsi-üzemben kiváló, de ugyanez egy rakodógépben nem bizonyul megfelelőnek.

Azok a tényezők, melyek egy belső égésű motor üzembiztonságára hatással vannak, annyira összetettek, hogy a motor műszaki jellemzőiből semmiféle összehasonlításra alkalmas tényezőt nem lehet meghatározni. Ennélfogva a csak statisztikus adatokból meghatározott jellemzők kiértékelésekor nagy körültekintéssel kell eljárni.