Motorkolvar: Hur fungerar de?
Kolvar är en grundläggande del av en kolvförbränningsmotor. Motorkolvarna förmedlar energiöverföring mellan förbränningskammaren och den rörliga mekanismen som är kopplad till kolvarna.
Denna artikel kommer att belysa kolvarnas funktion, konstruktion, material och vilka krafter de behöver för att stå emot.
Innehållsförteckning
Motorkolvars funktion
Förbränningsmotorkolvar är en av de mest stressade komponenterna i en motor. De måste utstå mycket stress orsakad av mycket höga temperaturer (ca 2000°C eller 3600°F) och stort tryck, vilket är ännu högre i dieselmotorer än bensinmotorer. Sålunda belastas kolvarna huvudsakligen av trycket och temperaturen.
Vevaxel: Vad är den till för och vilka krafter måste den tåla?
Dessutom måste kolvarna i förbränningsmotorn rotera vevaxeln med hjälp av vevstakar och fånga gasernas expansionstryck med deras yta. Ett annat jobb för kolvarna är att separera förbränningskammaren från vevaxelkammaren.
Kolvarna måste täta bra men inte för mycket för att hålla ett gap mellan kolvkjolen och cylinderväggen. Kolvarna måste vara mindre än cylindern (hundratals millimeter) - annars kan de fastna eller spricka. Detta beror på den termiska expansionen av materialen.
Titta noga på animeringen av kolvrörelserna ovan och märk ett litet mellanrum mellan kolvkjolen och cylinderväggen. Två rader på kolven representerar kolvringarna som är närmare väggen än själva kolven.
Konstruktion av motorkolvar
Kolv i en förbränningsmotor består av flera delar:
- Kolvkrona/huvud
- Kolvkjol
- Kolvtapp eller kolvtapp
- Kolvringar
1. Kolvkrona
Kolvkronan, känd som kolvhuvudet, är ytan ovanpå kolven. Den måste tåla mycket höga temperaturer och tryck i förbränningskammaren.
2. Kolvkjol
Kolvkjolen är en kolvs cylindriska vägg och måste förbli smord medan motorn går, d.v.s. när kolven rör sig upp och ner. För att behålla smörjningen är ytan på kolvkjolen något grov.
3. Gudgeon pin
Kolvstiftet är känt som en kolvstift eller handledsstift. Det är en kort, ihålig stav vanligtvis gjord av en höghållfast och hård stållegering. Denna tapp förbinder kolven med vevstaken och ger även ett lager för vevstaken.
Vevstång: Vad är dess funktion?
Kolvstiftets design är avgörande för en motors prestanda, särskilt i små, högvarviga fordonsmotorer. I dessa motorer måste kolvstiftet motstå höga belastningar och påfrestningar vid höga varvtal.
4. Kolvringar
Kolven är utrustad med ringar för att täta cylindern och förhindra förlust av kompression och oljeläckage. Kolvringar placeras i kolvspåren med ett visst spel för att säkerställa korrekt smörjning av kolvkjol och cylinderväggar.
Kolvringar: Vad är deras funktion och typer?
Vanligtvis är två till tre kolvringar monterade på en kolv. Det finns två typer av kolvringar:
- Kompressionsring - De två översta ringarna (endast en om kolven bara har två ringar) tätar förbränningskammaren genom att trycka mot cylinderväggen.
- Oljekontrollring - Den nedre ringen, känd som oljekontrollringen, har tre funktioner: kontrollera motoroljetillförseln till cylindern, smörja kolvkjolen och hålla överflödig olja borta från förbränningskammaren.
Typer av kolvar
Det finns tre typer av kolvar, var och en med olika form och funktion: platt, kupol och skål.
Platta kolvar
Platta kolvar har en plan toppyta, vilket gör att de kan skapa mest kraft och producera effektiv förbränning. De kan dock skapa för mycket kompression för mindre förbränningskammare.
Kupolkolvar
Dome kolvar, å andra sidan, bubblar i mitten som toppen av en stadion, vilket ökar den tillgängliga ytan på toppen av kolven. Denna design ökar kompressionsförhållandet, även om kupolkolvens design kan variera. En del av kupolkolvarna lider av långsam förbränning.
Skålkolvar
Skålkolvar är motsatsen till kupolkolvar och har, som namnet antyder, sin topp formad som en skål eller fat med lätt böjda ytterkanter. Denna design hjälper till att undvika detonation eftersom den minskar kompressionsförhållandet genom att lägga till den extra skålvolymen till kammaren. Dessa kolvar används vanligtvis i turboladdade eller överladdade motorer.
Skillnad Kolvar Höjd
Bland annat ger kolvens höjd olika egenskaper. En hög kolv är tyngre än en låg. I höghastighetsmotorer används mycket kortare kolvar än i konventionella motorer just på grund av deras lägre vikt.
Bensinmotorer har i allmänhet kolvar med kortare slag än dieselmotorer. Därför slutför en bensinmotors kolv vanligtvis sitt slag på kortare tid än en dieselmotors kolv. Bensinmotorer har dock lägre verkningsgrad än dieselmotorer på grund av deras lägre kompressionsförhållanden.
Nackdelen med mycket korta kolvar är ökad motorolja-förbrukning eftersom en sådan kolv inte kan täta förbränningskammaren perfekt.
Motoroljeklassificering förklaras
Material för motorkolvar
Kolvar är ofta gjorda av aluminium, kisel, koppar, nickel och magnesiumlegering, men andra material kan också användas. Kolvar som används i racing är mycket mer solida än kolvarna för personbilsmotorer, medan deras vikt är mycket lägre för att uppnå det höga motorvarvtalet.