Nagu eespool mainitud, kasutatakse sisepõlemismootorites soojuspaisumist. Kuid me vaatame, kuidas seda kasutatakse ja millist funktsiooni see täidab, kasutades kolb-sisepõlemismootori töö näidet. Mootor on energia-jõumasin, mis muudab igasuguse energia mehaaniliseks tööks. Mootorid, milles mehaaniline töö loodud soojusenergia muundamise tulemusena, mida nimetatakse termiliseks. Soojusenergiat saadakse mis tahes kütuse põletamisel. Soojusmootorit, milles osa tööõõnes põleva kütuse keemilisest energiast muudetakse mehaaniliseks energiaks, nimetatakse kolbmootoriks. sisepõlemine. (Nõukogude entsüklopeediline sõnaraamat)
3. 1. Sisepõlemismootorite klassifikatsioon
Nagu eespool mainitud, on autode jaoks enim kasutatavad elektrijaamad sisepõlemismootorid, milles kütuse põlemisprotsess koos soojuse vabanemisega ja selle muundamine mehaaniliseks tööks toimub otse silindrites. Kuid enamikus kaasaegsetes autodes on paigaldatud sisepõlemismootorid, mis on klassifitseeritud erinevate kriteeriumide järgi: Segu moodustamise meetodi järgi - välise segu moodustamisega mootorid, milles põlev segu valmistatakse väljaspool silindreid (karburaator ja gaas), ja sisemise segumoodustusega mootorid (töösegu moodustub silindrite sees) -diislid; Vastavalt töötsükli rakendamise meetodile - neljataktiline ja kahetaktiline; Silindrite arvu järgi - ühesilindriline, kahesilindriline ja mitmesilindriline; Vastavalt silindrite paigutusele - ühes reas vertikaalse või kallutatud silindrite paigutusega mootorid, V-kujulised, silindrite paigutusega nurga all (silindrite paigutusega 180 nurga all, nimetatakse mootorit nn. mootor, mille silindrid on vastassuunalised või vastupidised); Jahutusmeetodi järgi - mootoritele vedeliku või õhkjahutusega; Kasutatava kütuse tüübi järgi - bensiin, diisel, gaas ja mitmekütused; Surveastme järgi. Sõltuvalt kokkusurumisastmest on olemas
kõrge (E=12...18) ja madala (E=4...9) survega mootorid; Silindri värske laenguga täitmise meetodi järgi: a) vabalthingavad mootorid, millesse õhu või põleva segu sissevõtt toimub silindris oleva vaakumi tõttu kolvi imitakti ajal;) ülelaadimisega mootorid , milles õhu või põleva segu sissevõtmine töösilindrisse toimub kompressori tekitatud rõhu all, et suurendada laengut ja suurendada mootori võimsust; Pöörlemiskiiruse järgi: väike, kiire, kiire; Eesmärgi järgi eristatakse mootoreid statsionaarsetel, autotraktoritel, laevadel, diiselveduritel, lennundustel jne.
3.2. Kolb-sisepõlemismootorite põhitõed
Kolb-sisepõlemismootorid koosnevad mehhanismidest ja süsteemidest, mis täidavad neile määratud funktsioone ja suhtlevad üksteisega. Sellise mootori põhiosad on väntmehhanism ja gaasijaotusmehhanism, samuti jõu-, jahutus-, süüte- ja määrimissüsteemid.
Väntmehhanism muudab kolvi lineaarse edasi-tagasi liikumise väntvõlli pöörlevaks liikumiseks.
Gaasi jaotusmehhanism tagab põleva segu õigeaegse sisenemise silindrisse ja põlemisproduktide eemaldamise sellest.
Elektrisüsteem on ette nähtud põleva segu ettevalmistamiseks ja silindrisse tarnimiseks, samuti põlemisproduktide eemaldamiseks.
Määrdesüsteemi eesmärk on varustada õli vastastikku mõjutavatele osadele, et vähendada hõõrdejõudu ja neid osaliselt jahutada; samal ajal viib õli ringlus süsiniku ladestumiste ja kulumisproduktide eemaldamiseni.
Jahutussüsteem säilitab mootori normaalsed temperatuuritingimused, tagades soojuse eemaldamise kolvirühma silindrite ja klapimehhanismi osadelt, mis töösegu põlemisel väga kuumaks lähevad.
Süütesüsteem on ette nähtud mootori silindris oleva töösegu süütamiseks.
Niisiis koosneb neljataktiline kolbmootor silindrist ja karterist, mis on alt kaetud karteriga. Silindri sees liigub surve- (tihendus-) rõngastega kolb, millel on ülemises osas põhjaga klaasi kuju. Kolb on ühendatud kolvitihvti ja ühendusvardaga väntvõll, mis pöörleb karteris asuvates põhilaagrites. Väntvõll koosneb peamistest tihvtidest, põskedest ja ühendusvarda kannust. Silinder, kolb, ühendusvarras ja väntvõll moodustavad nn väntmehhanismi. Silindri ülaosa on kaetud klappidega peaga, mille avamine ja sulgemine on rangelt kooskõlastatud väntvõlli pöörlemisega ja seega ka kolvi liikumisega.
Kolvi liikumine on piiratud kahe äärmise asendiga, kus selle kiirus on null. Kolvi kõrgeimat asendit nimetatakse ülemiseks surnud punktiks (TDC), selle madalaimat positsiooni nimetatakse alumiseks surnud punktiks (BDC).
Kolvi peatumatu liikumise läbi surnud kohtade tagab massiivse veljega kettakujuline hooratas. Kolvi läbitud vahemaad TDC-st BDC-ni nimetatakse kolvikäiguks S, mis võrdub vända kahekordse raadiusega R: S=2R.
Kolvi põhja kohal asuvat ruumi, kui see on TDC-s, nimetatakse põlemiskambriks; selle maht on tähistatud Vc-ga; Silindri ruumi kahe surnud punkti (BDC ja TDC) vahel nimetatakse selle nihkeks ja tähistatakse Vh. Põlemiskambri mahu Vс ja töömahu Vh summa on silindri kogumaht Va: Va=Vс+Vh. Silindri töömaht (mõõdetakse kuupsentimeetrites või meetrites): Vh=пД^3*S/4, kus D on silindri läbimõõt. Mitmesilindrilise mootori silindrite kõigi töömahtude summat nimetatakse mootori töömahuks, see määratakse valemiga: Vр=(пД^2*S)/4*i, kus i on silindrite arv . Silindri kogumahu Va ja põlemiskambri ruumala Vc suhet nimetatakse survesuhteks: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Surveaste on sisepõlemismootorite oluline parameeter, sest... mõjutab oluliselt selle tõhusust ja võimsust.
Enamikku autosid juhib vändamehhanismiga kolb-sisepõlemismootor (ICE). See disain on laialt levinud tänu oma madalale hinnale ja valmistatavusele, suhteliselt väikestele mõõtmetele ja kaalule.
Kasutatava kütuse tüübi järgi võib sisepõlemismootorid jagada bensiini- ja diiselmootoriteks. Pean ütlema, et bensiinimootorid töötavad suurepäraselt. See jaotus mõjutab otseselt mootori konstruktsiooni.
Kuidas kolb-sisepõlemismootor töötab?
Selle disaini aluseks on silindriplokk. See on malmist, alumiiniumist või mõnikord magneesiumisulamist valatud korpus. Enamik mehhanisme ja muude mootorisüsteemide osi on spetsiaalselt kinnitatud silindriploki külge või asuvad selle sees.
Mootori teine suurem osa on selle pea. See asub silindriploki ülaosas. Pea sisaldab ka mootorisüsteemide osi.
Silindriploki põhja külge on kinnitatud pann. Kui see osa võtab mootori töötamise ajal koormusi, nimetatakse seda sageli õlivanniks või karteriks.
Kõik mootorisüsteemid
- vända mehhanism;
- gaasijaotusmehhanism;
- toitesüsteem;
- jahutussüsteem;
- Määrimissüsteem;
- süütesüsteem;
- mootori juhtimissüsteem.
vända mehhanism koosneb kolvist, silindri vooderdist, ühendusvardast ja väntvõllist.
Vända mehhanism:
1. Õli kaabitsarõnga laiendaja. 2. Kolviõli kaabitsa rõngas. 3. Surverõngas, kolmas. 4. Surverõngas, teine. 5. Surverõngas, ülemine. 6. Kolb. 7. Kinnitusrõngas. 8. Kolvi tihvt. 9. Ühendusvarda puks. 10. Ühendusvarras. 11. Ühendusvarda kate. 12. Ühendusvarda alumise pea sisestamine. 13. Ühendusvarda kaane polt, lühike. 14. Ühendusvarda kaane polt, pikk. 15. Ajami käik. 16. Ühendusvarda tihvti õlikanali pistik. 17. Väntvõlli laagri kest, ülemine. 18. Hammasrattaga kroon. 19. Poldid. 20. Hooratas. 21. Pins. 22. Poldid. 23. Õlisuunaja, tagumine. 24. Tagumine väntvõlli laagrikate. 25. Pins. 26. Tõukelaagri poolrõngas. 27. Väntvõlli laagri kest, alumine. 28. Väntvõlli vastukaal. 29. Kruvi. 30. Väntvõlli laagri kate. 31. Sidepolt. 32. Laagrikaane kinnituspolt. 33. Väntvõll. 34. Vastukaal, ees. 35. Õlisuunaja, ees. 36. Lukustusmutter. 37. Rihmaratas. 38. Poldid.
Kolb asub silindri voodri sees. Kolvitihvti abil ühendatakse see ühendusvardaga, mille alumine pea on kinnitatud väntvõlli väntpoldi külge. Silindri vooder on auk plokis ehk malmvooder, mis sobib ploki sisse.
Silindri vooder koos plokiga
Silindri vooder on ülalt suletud peaga. Väntvõll on kinnitatud ka selle alumises osas ploki külge. Mehhanism muudab kolvi lineaarse liikumise väntvõlli pöörlevaks liikumiseks. Sama pöörlemine, mis lõpuks paneb auto rattad pöörlema.
Gaasi jaotusmehhanism vastutab kütuseauru ja õhu segu suunamise eest kolvi kohal olevasse ruumi ja põlemisproduktide eemaldamise eest läbi ventiilide, mis avanevad rangelt teatud ajahetkel.
Nõutava koostisega põleva segu valmistamise eest vastutab peamiselt elektrisüsteem. Süsteemiseadmed salvestavad kütust, puhastavad seda ja segavad õhuga, et tagada vajaliku koostise ja koguse segu valmistamine. Süsteem vastutab ka kütuse põlemisproduktide eemaldamise eest mootorist.
Kui mootor töötab, tekib soojusenergiat rohkem, kui mootor suudab mehaaniliseks energiaks muundada. Kahjuks nn soojuslik kasutegur, isegi parimate proovide puhul kaasaegsed mootorid ei ületa 40%. Seetõttu tuleb suur hulk “liigset” soojust ümbritsevasse ruumi hajutada. See on täpselt see, mida see teeb, eemaldab soojust ja hoiab mootori stabiilse töötemperatuuri.
Määrimissüsteem. See on täpselt nii: "Kui sa ei määri, siis sa ei lähe." Sisepõlemismootoritel on suur hulk hõõrdeagregaate ja nn liugelaagrid: seal on auk, milles võll pöörleb. Määrimist ei toimu ning seade läheb hõõrdumise ja ülekuumenemise tõttu rikki.
Süütesüsteem ette nähtud kütuse ja õhu segu süütamiseks rangelt teatud ajahetkel kolvi kohal olevas ruumis. sellist süsteemi pole. Seal süttib kütus teatud tingimustel spontaanselt.
Video:
Mootori juhtimissüsteem, kasutades elektroonilist juhtseadet (ECU), juhib mootorisüsteeme ja koordineerib nende tööd. Esiteks on see vajaliku koostisega segu valmistamine ja selle õigeaegne süütamine mootori silindrites.
Mootori kolb on silindriline osa, mis teeb silindri sees edasi-tagasi liigutusi. See on üks iseloomulikumaid mootoriosi, kuna sisepõlemismootoris toimuva termodünaamilise protsessi rakendamine toimub just selle abil. Kolb:
- gaasirõhu tunnetamine, edastab tekkiva jõu edasi;
- tihendab põlemiskambrit;
- eemaldab sellest liigse soojuse.
Ülaltoodud fotol on näha mootori kolvi neli takti.
Ekstreemsed tingimused määravad kolbide valmistamiseks kasutatava materjali
Kolb töötab ekstreemsetes tingimustes, mida iseloomustavad kõrge rõhk, inertsiaalsed koormused ja temperatuurid. Sellepärast on selle valmistamise materjalide peamised nõuded järgmised:
- kõrge mehaaniline tugevus;
- hea soojusjuhtivus;
- madal tihedus;
- madal lineaarpaisumise koefitsient, hõõrdumisvastased omadused;
- hea korrosioonikindlus.
Kolvid võivad olla:
- valatud;
- võltsitud.
Kolvi disainiomadused määratakse selle eesmärgi järgi
Peamised tingimused, mis määravad kolvi konstruktsiooni, on mootori tüüp ja põlemiskambri kuju, selles toimuva põlemisprotsessi tunnused. Struktuurselt on kolb tahke element, mis koosneb:
- pead (põhjad);
- tihendusosa;
- seelikud (juhtosa).
Kas bensiinimootori kolb erineb diiselmootori omast? Bensiini- ja diiselmootorite kolvipeade pinnad on struktuurselt erinevad. IN bensiini mootor pea pind on tasane või selle lähedal. Mõnikord on selles sooned, mis hõlbustavad ventiilide täielikku avamist. Kütuse otsesissepritsesüsteemiga (DNFT) varustatud mootorite kolvid on keerulisema kujuga. Kolvipea sisse diiselmootor erineb oluliselt bensiinist - tänu etteantud kujuga põlemiskambrile on tagatud parem keerisemine ja segu teke.
Fotol on näha mootori kolvi skeem.
Kolvirõngad: tüübid ja koostis
Kolvi tihendusosa sisaldab kolvirõngaid, mis tagavad tiheda ühenduse kolvi ja silindri vahel. Tehniline seisukord mootori määrab selle tihendusvõime. Sõltuvalt mootori tüübist ja eesmärgist valitakse rõngaste arv ja nende asukoht. Kõige tavalisem skeem on kahe surverõnga ja ühe õlikaabitsa rõnga skeem.
Kolvirõngad on valmistatud peamiselt spetsiaalsest hallist kõrgtugevast malmist, millel on:
- kõrged stabiilsed tugevuse ja elastsuse näitajad töötemperatuuridel kogu rõnga kasutusea jooksul;
- kõrge kulumiskindlus intensiivse hõõrdumise tingimustes;
- head hõõrdevastased omadused;
- võime kiiresti ja tõhusalt tungida silindri pinnale.
Surverõnga põhieesmärk on vältida põlemiskambri gaaside sattumist mootori karterisse. Eriti suur koormus langeb esimesele surverõngale. Seetõttu paigaldatakse mõne suure jõudlusega bensiini ja kõigi diiselmootorite kolbidele rõngaste valmistamisel terasest sisetükk, mis suurendab rõngaste tugevust ja võimaldab maksimaalset kokkusurumist. Surverõngaste kuju võib olla:
- trapetsikujuline;
- tünnikujuline;
- tkooniline.
Peal õli kaabitsa rõngas on määratud ülesandeks eemaldada liigne õli silindri seintelt ja takistada selle tungimist põlemiskambrisse. Seda eristab paljude äravooluavade olemasolu. Mõned rõngad on disainitud vedrulaienditega.
Kolvijuhiku kuju (muidu tuntud kui seelik) võib olla koonuse- või tünnikujuline, mis võimaldab kõrge töötemperatuuri saavutamisel kompenseerida selle paisumist. Nende mõjul muutub kolvi kuju silindriliseks. Hõõrdumisest tekkivate kadude vähendamiseks kaetakse kolvi külgpind hõõrdumisevastase materjali kihiga, selleks kasutatakse grafiiti või molübdeendisulfiidi. Tänu kolviäärisesse tehtud ülemustega aukudele on kolvitihvt kinnitatud.
Kolvist, surverõngastest, õlikaabitsa rõngastest ja kolvitihvtist koosnevat seadet nimetatakse tavaliselt kolvirühmaks. Selle ühenduse funktsioon ühendusvardaga on määratud terasest kolvitihvtile, millel on torukujuline kuju. Nõuded on järgmised:
- minimaalne deformatsioon töö ajal;
- kõrge tugevus muutuva koormuse ja kulumiskindluse korral;
- hea löögikindlus;
- madal mass.
- fikseeritud kolvipeadesse, kuid pöörleb ühendusvarda peas;
- kinnitatud ühendusvarda peasse ja pöörata kolvipeadesse;
- vabalt pöörlev kolvipeades ja ühendusvarda peas.
Kolmanda võimaluse järgi paigaldatud sõrmi nimetatakse ujuvateks. Need on kõige populaarsemad, kuna kuluvad kergelt ja ühtlaselt kogu pikkuses ja ümbermõõdus. Nende kasutamisel on ummistumise oht minimaalne. Lisaks on neid lihtne paigaldada.
Liigse soojuse eemaldamine kolvist
Koos märkimisväärsete mehaaniliste koormustega puutub kolb kokku ka ülikõrgete temperatuuride negatiivsete mõjudega. Soojus eemaldatakse kolvirühmast:
- jahutussüsteem silindri seintest;
- kolvi sisemine õõnsus, seejärel kolvitihvt ja ühendusvarras, samuti määrdesüsteemis ringlev õli;
- osaliselt külm õhk-kütuse segu, mis juhitakse silindritesse.
- õli pritsimine läbi spetsiaalse otsiku või ühendusvarda augu;
- õliudu silindriõõnes;
- õli süstimine rõnga piirkonda, spetsiaalsesse kanalisse;
- õli ringlemine kolvipeas mööda torukujulist pooli.
Video neljataktilise mootori kohta - tööpõhimõte:
Silindri-kolvi rühmas (CPG) toimub üks peamisi protsesse, mille tõttu sisepõlemismootor töötab: õhu-kütuse segu põlemise tulemusena vabaneb energia, mis seejärel muundatakse mehaaniliseks tegevuseks. - väntvõlli pöörlemine. CPG peamine töökomponent on kolb. Tänu sellele luuakse segu põlemiseks vajalikud tingimused. Kolb on esimene komponent, mis osaleb saadud energia muundamisel.
Mootori kolb on silindrilise kujuga. See asub mootori silindri vooderdis, see on liikuv element - töö ajal teeb see edasi-tagasi liigutusi, mille tõttu kolb täidab kahte funktsiooni.
- Translatsioonilise liikumise ajal vähendab kolb põlemiskambri mahtu, surudes kokku kütuse segu, mis on vajalik põlemisprotsessiks (in diiselmootorid segu süttimine toimub täielikult selle tugevast kokkusurumisest).
- Pärast õhu-kütuse segu süütamist suureneb rõhk põlemiskambris järsult. Helitugevuse suurendamiseks surub see kolvi tagasi ja teeb tagasiliikumise, mis kandub läbi ühendusvarda väntvõllile.
DISAIN
Osa disain sisaldab kolme komponenti:
- Altpoolt.
- Tihendusosa.
- Seelik.
Need komponendid on saadaval nii tahke valatud kolbidena (kõige levinum variant) kui ka komposiitdetailidena.
ALUMINE
Põhi on peamine tööpind, kuna see, voodri seinad ja ploki pea moodustavad põlemiskambri, milles kütusesegu põletatakse.
Põhja põhiparameeter on kuju, mis sõltub sisepõlemismootori (ICE) tüübist ja selle konstruktsiooniomadustest.
IN kahetaktilised mootorid Kolvid kasutatakse sfäärilise põhjaga - põhja eendiga, mis suurendab põlemiskambri seguga täitmise ja heitgaaside eemaldamise efektiivsust.
Neljataktilistel bensiinimootoritel on põhi tasane või nõgus. Lisaks tehakse pinnale tehnilised süvendid - süvendid klapiplaatide jaoks (välistavad kolvi klapiga kokkupõrke tõenäosuse), süvendid segu moodustumise parandamiseks.
Diiselmootorites on põhjas olevad süvendid suurimad ja erineva kujuga. Neid süvendeid nimetatakse kolvipõlemiskambriks ja need on loodud õhu ja kütuse silindrisse sisenemisel turbulentsi tekitamiseks, et tagada parem segunemine.
Tihendusosa on ette nähtud spetsiaalsete rõngaste (kompressioon- ja õlikaabits) paigaldamiseks, mille ülesandeks on kolvi ja vooderdise seina vahelise pilu kõrvaldamine, vältides töögaaside läbimurdmist kolvi alamruumi ja määrdeainete põlemisse. kamber (need tegurid vähendavad mootori efektiivsust). See tagab soojusülekande kolvist vooderdisse.
TIHENDUSOSA
Tihendusosa sisaldab süvendeid kolvi silindrilises pinnas - põhja taga asuvad sooned ja soontevahelised sillad. Kahetaktilistes mootorites asetatakse soontesse täiendavalt spetsiaalsed sisetükid, millesse toetuvad rõngaslukud. Need vahetükid on vajalikud selleks, et välistada võimalus, et rõngad pöörduvad ja nende lukud sattuvad sisselaske- ja väljalaskeakendesse, mis võib põhjustada nende hävimise. 
Silda põhja servast esimese rõngani nimetatakse tulevööndiks. See rihm mõjutab kõige rohkem temperatuuri, mistõttu selle kõrgus valitakse põlemiskambris tekkivate töötingimuste ja kolvi valmistamiseks kasutatud materjali põhjal.
Tihendusosale tehtud soonte arv vastab arvule kolvirõngad(ja 2–6 neist saab kasutada). Kõige tavalisem disain on kolme rõngaga - kaks kompressiooni ja üks õlikaabits.
Õlikaabitsa rõnga all olevasse soonde tehakse avad õli äravooluks, mis eemaldatakse rõnga abil voodri seina küljest.
Koos põhjaga moodustab tihendusosa kolvipea.
SEELIK
Seelik toimib kolvi suunajana, takistades selle asendit silindri suhtes muutmast ja tagades ainult detaili edasi-tagasi liikumise. Tänu sellele komponendile luuakse liigutatav ühendus kolvi ja ühendusvarda vahel.
Ühendamiseks tehakse seelikusse augud kolvitihvti paigaldamiseks. Tugevuse suurendamiseks sõrme kokkupuutepunktis tehakse seeliku siseküljele spetsiaalsed massiivsed punnid, mida nimetatakse ülemusteks.
Kolvitihvti kinnitamiseks kolvis on selle kinnitusavadesse ette nähtud sooned kinnitusrõngaste jaoks.
KOLVI LIIGID
Sisepõlemismootorites kasutatakse kahte tüüpi kolbe, mis erinevad disaini poolest - tahke ja komposiit.
Tahked osad valmistatakse valamisel, millele järgneb töötlemine. Metalli valamise käigus luuakse toorik, millele antakse detaili üldine kuju. Järgmisena töödeldakse metallitöötlemispinkidel saadud tooriku tööpindu, lõigatakse rõngaste jaoks sooned, tehakse tehnoloogilised augud ja süvendid.
Osades on pea ja seelik eraldatud ning need monteeritakse mootorile paigaldamise ajal üheks konstruktsiooniks. Lisaks toimub kokkupanek üheks osaks, ühendades kolvi ühendusvardaga. Selleks on lisaks seelikus olevatele kolvitihvti aukudele peas spetsiaalsed silmad.
Komposiitkolbide eeliseks on võimalus kombineerida tootmismaterjale, mis parandab detaili jõudlust.
TOOTMISE MATERJALID
Alumiiniumsulameid kasutatakse tahke valatud kolbide tootmismaterjalina. Sellistest sulamitest valmistatud osi iseloomustab väike kaal ja hea soojusjuhtivus. Kuid samal ajal pole alumiinium ülitugev ja kuumakindel materjal, mis piirab sellest valmistatud kolbide kasutamist.
Valatud kolvid on samuti valmistatud malmist. See materjal on vastupidav ja talub kõrgeid temperatuure. Nende puuduseks on nende märkimisväärne mass ja halb soojusjuhtivus, mis põhjustab kolbide tugevat kuumenemist mootori töötamise ajal. Seetõttu ei kasutata neid bensiinimootoritel, kuna kõrged temperatuurid põhjustavad hõõguvat süttimist (kütuse-õhu segu süttib kokkupuutel kuumutatud pindadega, mitte süüteküünlast).
Komposiitkolbide konstruktsioon võimaldab ülaltoodud materjale omavahel kombineerida. Sellistes elementides on seelik valmistatud alumiiniumisulamitest, mis tagab hea soojusjuhtivuse, ja pea on valmistatud kuumakindlast terasest või malmist.
Kuid komposiittüüpi elementidel on ka puudusi, sealhulgas:
- Saab kasutada ainult diiselmootorites;
- suurem kaal võrreldes valatud alumiiniumiga;
- vajadus kasutada kuumakindlatest materjalidest valmistatud kolvirõngaid;
- kõrgem hind;
Nende omaduste tõttu on komposiitkolbide kasutusala piiratud, neid kasutatakse ainult suuremõõtmelistel diiselmootoritel.
VIDEO: PISTON. MOOTORI KOLVI TÖÖPÕHIMÕTE. SEADE
Kõige kuulsamad ja laialdasemalt kasutatavad mehaanilised seadmed kogu maailmas on sisepõlemismootorid (edaspidi sisepõlemismootorid). Nende valik on lai ja need erinevad mitmete omaduste poolest, näiteks silindrite arv, mille arv võib varieeruda 1 kuni 24, ja kasutatud kütus.
Kolb-sisepõlemismootori töö
Ühesilindriline sisepõlemismootor võib pidada kõige primitiivsemaks, tasakaalustamata ja ebaühtlaselt töötavaks, hoolimata sellest, et see on uue põlvkonna mitmesilindriliste mootorite loomise lähtepunkt. Tänapäeval kasutatakse neid lennukite modelleerimisel, põllumajandus-, majapidamis- ja aiatööriistade tootmisel. Autotööstuses kasutatakse laialdaselt neljasilindrilisi mootoreid ja tugevamaid seadmeid.
Kuidas see toimib ja millest see koosneb?
Kolb-sisepõlemismootor Sellel on keeruline struktuur ja see koosneb:
- Korpus, sealhulgas silindriplokk, silindripea;
- Gaasi jaotusmehhanism;
- Vändamehhanism (edaspidi vändamehhanism);
- Mitmed abisüsteemid.
Väntvõll on silindris kütuse-õhu segu (edaspidi FA) põlemisel eralduva energia ja väntvõlli vaheline ühenduslüli, mis tagab sõiduki liikumise. Gaasi jaotussüsteem vastutab gaasivahetuse eest seadme töötamise ajal: õhuhapniku ja kütusesõlmede juurdepääsu eest mootorile ning põlemisel tekkinud gaaside õigeaegse eemaldamise eest.
Lihtsa kolbmootori konstruktsioon
Esitatakse abisüsteemid:
- Sissevõtt, tagades mootori hapnikuga varustamise;
- Kütus, mida esindab kütuse sissepritsesüsteem;
- Süüde, mis annab bensiiniga töötavatele mootoritele kütusesõlmede sädeme ja süüte (diiselmootoreid iseloomustab segu isesüttimine kõrge temperatuuri tõttu);
- Määrimissüsteem, mis vähendab masinaõli abil kokkupuutuvate metallosade hõõrdumist ja kulumist;
- Jahutussüsteem, mis hoiab ära mootori tööosade ülekuumenemise, tagades ringluse spetsiaalsed vedelikud tüüpi antifriis;
- Väljalaskesüsteem, mis tagab gaaside eemaldamise vastavasse mehhanismi, mis koosneb väljalaskeklappidest;
- Juhtsüsteem, mis võimaldab jälgida sisepõlemismootori tööd elektroonika tasemel.
Vaadeldakse kirjeldatud üksuse peamist tööelementi sisepõlemismootori kolb, mis ise on kokkupandav osa.
Mootori kolvi seade
Samm-sammuline tööskeem
Sisepõlemismootori töö põhineb paisuvate gaaside energial. Need on mehhanismi sees olevate kütusesõlmede põlemise tulemus. See füüsiline protsess sunnib kolvi silindris liikuma. Sel juhul võib kütus olla:
- Vedelikud (bensiin, diislikütus);
- Gaasid;
- Süsinikmonooksiid tahkekütuse põletamise tagajärjel.
Mootori töö on pidev suletud tsükkel, mis koosneb teatud arvust tsüklitest. Kõige tavalisemad sisepõlemismootorid on kahte tüüpi, mis erinevad tsüklite arvu poolest:
- Kahetaktiline, mis annab kompressiooni ja löögi;
- Neljataktiline - mida iseloomustab neli võrdse kestusega astet: sisselaske-, surve-, jõutakti ja lõplik väljalaske-, see näitab peamise tööelemendi positsiooni neljakordset muutumist.
Takti alguse määrab kolvi asukoht otse silindris:
- ülemine surnud punkt (edaspidi TDC);
- Alumine surnud koht (edaspidi BDC).
Uurides neljataktilise proovi töö algoritmi, saate sellest põhjalikult aru auto mootori tööpõhimõte.
Auto mootori tööpõhimõte
Sisselaskmine toimub töökolvi juhtimisel ülemisest surnud kohast läbi silindri kogu õõnsuse koos kütuseagregaadi samaaegse tagasitõmbamisega. Konstruktsiooniomaduste põhjal võib sissetulevate gaaside seguneda:
- Sisselaskekollektoris on see asjakohane, kui mootor on hajutatud või tsentraalse sissepritsega bensiin;
- Põlemiskambris, kui me räägime diiselmootorist, samuti mootorist, mis töötab bensiiniga, kuid otsesissepritsega.
Esimene mõõt läbib avatud gaasijaotusmehhanismi sisselaskeklappidega. Mootori võimsust mõjutavad sisselaske- ja väljalaskeklappide arv, avatuks jäämise aeg, suurus ja kulumisaste. Kompressiooni algfaasis olev kolb asetatakse BDC-sse. Seejärel hakkab see liikuma ülespoole ja suruma kogunenud kütusekomplekti põlemiskambri määratud mõõtmeteni. Põlemiskamber on silindris olev vaba ruum, mis jääb silindri ülaosa ja ülemises surnud punktis oleva kolvi vahele.
Teine meede hõlmab kõigi mootoriventiilide sulgemist. Nende sobivuse tihedus mõjutab otseselt kütusekomplekti kokkusurumise kvaliteeti ja sellele järgnevat süttimist. Samuti mõjutab kütusesõlme kokkusurumise kvaliteeti suuresti mootori komponentide kulumise tase. See väljendub kolvi ja silindri vahelise ruumi suuruses, ventiilide tiheduses. Mootori surveaste on peamine tegur, mis mõjutab selle võimsust. Seda mõõdetakse spetsiaalse seadmega, mida nimetatakse survemõõturiks.
Töötav insult käivitub protsessiga ühenduse loomisel süütesüsteem, tekitades sädet. Kolb on maksimaalses ülemises asendis. Segu plahvatab, gaasid eralduvad, tekitades suurenenud rõhu ja kolb pannakse liikuma. Väntmehhanism omakorda aktiveerib väntvõlli pöörlemise, mis tagab auto liikumise. Kõik süsteemi ventiilid on sel ajal suletud asendis.
Vabastage löök on vaadeldava tsükli viimane. Kõik väljalaskeklapid on avatud asendis, mis võimaldab mootoril põlemisprodukte "välja hingata". Kolb naaseb oma alguspunkti ja on valmis alustama uut tsüklit. See liikumine aitab kaasa heitgaaside eraldumisele heitgaasisüsteemi ja seejärel keskkonda.
Sisepõlemismootori tööskeem, nagu eespool mainitud, põhineb tsüklilisusel. Olles seda üksikasjalikult vaadanud, kuidas kolbmootor töötab, võime kokku võtta, et sellise mehhanismi efektiivsus ei ületa 60%. See protsent on tingitud asjaolust, et antud hetkel tehakse võimsustakti ainult ühes silindris.
Kogu sel ajal saadav energia ei ole suunatud auto liigutamisele. Osa sellest kulub hooratta liikumises hoidmisele, mis inertsi abil tagab auto töötamise ülejäänud kolme löögi ajal.
Teatud kogus soojusenergiat raisatakse tahtmatult korpuse ja heitgaaside soojendamiseks. Seetõttu määrab auto mootori võimsuse silindrite arv ja sellest tulenevalt nn mootori maht, mis arvutatakse teatud valemi abil kõigi töösilindrite kogumahuna.
