Újfajta dugattyúk és csapágyak

Nagyapámék mosókonyhájában szedtem szét életem első motorját, tizenhat évesen. Itt csengenek a fülemben a nagyfater szavai: olyan tisztának kell lennie a dugattyúnak, hogy enni lehessen róla. Az öreg, bár az utca legnagyobb gánymestere volt, gépészettel ismerkedő unokájába jó szándékkal próbálta belenevelni a precízséget, hátha majd én. Pedánsan elpucoltam az utolsó Seeger-gyűrűt is, a viaszos vászonra terített molyrágta rongyon sorakoztattam fel az alkatrészeket, majd esténként, mielőtt dolgom végeztével szertartásosan leterítettem volna egy leselejtezett neglizsével, egyenként nézegettem őket, mi miért olyan, amilyen.

Rácsodálkoztam a hajtókarra, amiről aztán később, az egyetemen megtanították, hogy azt bizony hajtórúdnak kellene hívni helyesen. Ez a kilós vasdarab ingázik másodpercenként százszor, amikor üveghangon taposom neki? Így néz ki egy dugattyú, ami fölött a benzin a pokol haragjával lobban lángra a gyújtógyertya szikrájától? Ezek a siklócsapágynak mondott vacak kis görbe lemezkék tartják helyén a húszkilós főtengelyt, amikor az a gumik sikításáig csavarja a lendkereket?

Minden végtelenül természetesnek, magától értetődőnek tűnik, amikor már készen van és működik. A sok nézelődésben viszont megtanultam tisztelni a technikát. Ahogy gyűltek a felismerések, hogy miért nem mindegy, milyen irányban tesszük fel a kompressziógyűrűt, miért olyan puha a csapágyfém, vagy miért olyan furán karcos a hengerfal, úgy értékeltem egyre nagyobbra az alkatrészekbe szorult tudományt. Már a hatvanas években, amikor azt a bizonyos motort tervezték, annyit tudtak a fémekről, a megmunkálásról, a méretezésről, mint én soha sem fogok. Hát még ma, amikor radioaktivitással szennyezik az alkatrészeket, hogy működés közben tudják mérni a kopásukat.

Múlt héten a Federal Mogul sajtótájékoztatóján jártam, és azt mondták, műanyagréteget visznek fel a legújabb siklócsapágyakra. A huncutok. Hát persze, tök logikus, a teflon is jobban bírja a serpenyőben, mint a csupasz fém. Mondom, amikor valamit készen kapunk a kezünkbe, hajlamosak vagyunk legyinteni: nagy ügy, ezt bárki kitalálhatta volna. De azért sejtem, ebben a téglavörös bevonatban munkaórák ezrei, kísérletek százai mentek bele, amíg meglett az összetétel, az eljárás, a tudomány, amitől aztán egy szokványos fehérfém-csapágynak a többszörösét tudja élettartamban. Nem véletlen, hogy az Irox néven szabadalmaztatott siklócsapágyból jelenleg nem tudnak annyit gyártani, amekkora a kereslet.

Lehet, hogy a Federal Mogul nem egy húzónév a köznyelvben, de akik jártasabbak az autós bizniszben, tudják, hogy ők az egyik alkatrészbeszállító nagyhatalom. Olyan márkák tartoznak hozzájuk, mint a Champion, amiről talán mindenki hallott, meg még pár tucat Nüral, Goetze, Glyco és hasonlók. Szép nagy részét lefedik az autóiparban a beszállítóktól rendelt alkatrészeknek - Ferraritól BMW-ig, Kamaztól John Deere-ig aládolgoznak mindenkinek.

Ez már csak így működik a globalizálódott autóiparban, és a fejlesztések mechanizmusa is megváltozott, mondta Krózser József, a Federal Mogul magyarországi ügyvezetője. Manapság az autógyárak kitalálják,  mit szeretnének, és becsöngetnek a beszállítóhoz: jó napot, tudnak gyártani olyan dugattyút, ami kibír 300 baros csúcsnyomást? Aki tud, azé az üzlet. Ezért a legerősebb beszállítóknak tulajdonképpen előre kell érezniük, mik lesznek a trendek.

A polimerbevonatos siklócsapágyakat például elsősorban a stop-startos motorokhoz találták ki. Tudjuk, hogy az NEDC-ciklus árnyékában a mérnökök elképesztő ámokfutásokra képesek egy-egy gramm megspórolt szén-dioxidért, és az ádáz harcban a méretcsökkentés a legélesebb szablyájuk - a főtengelycsapágyak pedig ebben a folyamatban igencsak a rövidebbet húzzák - de én például nem tudtam, hogy egy stop-startos motorhoz a tucatnyi elektromos vackon kívül más siklócsapágyak is kellenek.

Pedig logikus: a csapágyak jó esetben csak akkor szenvednek el bármilyen kopást, amikor nem kapnak rendes olajellátást, vagyis indításkor, és ez egy stop-startos autónál kicsit gyakrabban fordul elő, mint egyébként. Konkrétan 3-500 ezer indítási ciklusra kell méretezni őket, ami nem kis kihívás. A rendezvényen kezünkbe vehettünk egy 300 ezer indítást elszenvedett közönséges csapágyat: szemmel láthatóan az élettartama vége felé járt. Az Irox műanyagbevonatos párján lényegében a kopás nyomait is alig lehetett látni.

A téglavörös bevonatnak az egyik óriási előnye, hogy képes magába ágyazni az egészen apró fémkopadékot, ami ahelyett, hogy karistolná a főtengelyt és csapágyat egyaránt, annak részévé válik. Ezenkívül az okos műanyagkeverékbe szilárd kenőanyagot is bele lehet csempészni, ami az indítás kellemetlen, száraz vagy vegyes súrlódásos állapotát elviselhetőbbé teszi. A szilárd kenőanyagok közé tartozik például a grafit, hogy valami könnyen elképzelhetőt mondjak, bár az Iroxban nem biztos, hogy van ilyen.

A végeredmény mindenesetre az, hogy az Irox-csapágyak a gyártó állítása szerint ötször hosszabb ideig élnek, mint a hagyományos társaik. Ne higgyük persze azt, hogy akkor a velük készülő motorok is ötször annyit bírnak majd - az új technológiát természetesen figyelembe veszik majd a tervezésnél, és annyival kisebbet építenek be -, de a modern motoroknál különben sem jellemző, hogy a forgattyús mechanizmussal lennének bajok.

Az idei év másik nagy újdonsága a Federal Mogulnál az újraolvasztott dugattyú. Pardon, ezt DuraBowlnak illik hívni. Szemre nem látni semmilyen különbséget egy régebbi közvetlen befecskendezéses dízel dugattyújához képest, esetleg azt furcsállhatjuk, ha tisztában vagyunk a mai dízelek teljesítményéből következő igénybevételekkel, hogy alumíniumból van.

Amikor az ezredforduló környékén a karlsruhei egyetemen a Mercedes egyik motorfejlesztő mérnökének előadásán ültem, csodálkoztam, hogy a 200 baros csúcsnyomást valami mágikus határként kezelték, amit nem szabad túllépni. Dízelmotoroknál a csúcsnyomás a hengerben akkor jön létre, amikor a beszívott és szépen összesűrített levegőben elkezd égni a befecskendezett üzemanyag. A dugattyú ekkor kapja a legnagyobb pofont, itt dől el, berogyik-e a teteje, esetleg kettétörik, vagy csak megreped. És ez a nyomás határozza meg többek között, hogy adott hengerűrtartalmú motorból mekkora nyomatékot és teljesítményt lehet kihozni.

Ha azt nézzük, hogy a nyolcvanas években, a dízelkorszak kezdetén 88 lóerőt hoztak ki egy háromliteres dízelből a Mercedes 300D-ben, ma pedig 381 lóerőt tud a BMW M550d ugyanannyi köbcentiből, sejthetjük, mennyivel nagyobb terhelést kapnak a motoralkatrészek. A 200 baros határértéken ma már csak mosolyognak a mérnökök, a dugattyúgyártók viszont kevésbé. A dugattyú volt ugyanis az egyik alkatrész, amely annak idején nem bírt többet. Ezért sokan áttértek az acél dugattyúkra, amelyek akár 3-400 bart is elviseltek, csak szörnyű nehezek voltak, ami egy pörgősebb motornál komoly baj. A Nüral DuraBowl megint alumíniumból készül, de olyan trükkökkel, hogy majdnem olyan masszív, mint egy sokkalta súlyosabb acél dugattyú.

A közvetlen befecskendezéses dízeleknél, ahol a dugattyútetőben van kialakítva az égéstér, az apró üst pereme a legkritikusabb rész. Magát a dugattyút meg tudják tervezni olyan erősre, hogy elviselje a rá ható szörnyű erőket, a hűtését is meg tudják oldani a felső részébe spriccelt olaj ügyes körbevezetésével. Nagy probléma viszont a 420 fok körüli hőmérsékletre felhevült dugattyútető mechanikus szilárdsága, egészen pontosan a kis perem, ami hajlamos a repedezésre. Márpedig ha egy repedés megindult, ritkán áll meg magától, vagyis feltétlenül meg kell gátolni a repedés kialakulását. Erre találtak ki egy újszerű, természetesen szabadalmaztatott megoldást a Federal Mogulhoz tartozó Nüralnál.

A kérdéses peremet az előmunkált öntvény stádiumában újraolvasztják, majd ismét lehűtik. Ezzel az edzéshez némileg hasonló eljárással megváltozik az alumíniumötvözet molekulaszerkezete - a kritikus rész sokkal erősebb lesz. Ezután a hegesztési varratra hasonlító felületet természetesen készre munkálják, és már mehet is a dugattyú a blokkba. Ha nem tud megindulni a repedés, nem történhet baj. Az új, könnyű, ámde strapabíró dugattyút viszik is, mint a cukrot. Ezt sem tudják elég drágán adni ahhoz, hogy elég legyen a gyártókapacitásuk. Többek között a VW és a BMW áll sorba értük.

Ahogy beszélgetek a szakemberekkel, és nézegetem a dugattyúkat, csapágyakat, szóba kerül a úgynevezett aftermarket, ami jelen esetben a motorfelújítás. Eszembe jut, amikor a 700 ezret futott Focusszal jártunk a Ford-gurunál, mesélte, hogy a Ford-motorokhoz már évek óta nem adják ki a motorfelújításhoz szükséges technológiai paramétereket, komplett fűzött blokkot kell venni, ha valami tönkremegy. Ráadásul amúgy is inkább a külső alkatrészek, a befecskendező rendszer és társai szokták feladni mostanában, egy jól sikerült motorblokk sok százezer kilométert kibír.

Ebből azt gondolhatnánk, hogy túlméretes dugattyúkat, csapágyakat egyre kevésbé lehet eladni, de ez tévedés. A motorfelújítás - gyári vagy más technológiával - változatlanul virágzik, csak éppen Magyarországon mindenhol szeretnek spórolni. A Federal Mogul pedig inkább a felső kategóriát képviseli a Glyco csapágyakkal, Nüral dugattyúkkal, Goetze gyűrűkkel, így aztán főleg dugattyúból, ahol nagyok az árkülönbségek, gyakran választják az olcsóbb konkurenseket.

Kezemben egy egyliteres VW-benzines dugattyújával, ami körülbelül úgy néz ki, mint egy nyolcvanas évekbeli versenymotoré, arról ábrándozok, mi lenne, ha egy régi motort fel lehetne újítani a modern technológiás alkatrészekkel: polimer-bevonatos csapágyakkal, súrlódáscsökkentő réteggel ellátott, könnyű dugattyúkkal. Örök élet. De egyelőre örülnek, ha az új motorokhoz, és azok pótalkatrész-ellátásához eleget tudnak gyártani. Amíg ki nem találják a konkurenciánál, hogyan lehet megkerülni a szabadalmat.