Mootori kolb: disainifunktsioonid

Mootori kolb on silindrilise kujuga osa, mis teeb silindri sees edasi-tagasi liigutusi. See on mootorile üks iseloomulikumaid osi, kuna sisepõlemismootoris toimuva termodünaamilise protsessi rakendamine toimub just selle abil. Kolb:

• tajudes gaaside rõhku, kannab tekkiva jõu üle ühendusvardale;
• tihendab põlemiskambrit;
• eemaldab sellest liigse kuumuse.

Ülaltoodud fotol on näha mootori kolvi neli takti.

Ekstreemsed tingimused määravad kolvi materjali

Kolb töötab ekstreemsetes tingimustes, mille iseloomulikud omadused on kõrged: rõhk, inertsiaalsed koormused ja temperatuurid. Sellepärast on selle valmistamise materjalide peamised nõuded järgmised:

• kõrge mehaaniline tugevus;
• hea soojusjuhtivus;
• madal tihedus;
• ebaoluline lineaarpaisumise koefitsient, hõõrdumisevastased omadused;
• hea korrosioonikindlus.

Nõutavad parameetrid vastavad spetsiaalsetele alumiiniumisulamitele, mis eristuvad tugevuse, kuumakindluse ja kerguse poolest. Harvemini kasutatakse kolbide valmistamisel hallmalmi ja terassulameid.

Kolvid võivad olla:

• valatud;
• võltsitud.

Esimeses versioonis on need valmistatud survevalu teel. Sepistatud on valmistatud alumiiniumisulamist stantsimisel, millele on lisatud väikest räni (keskmiselt umbes 15%), mis suurendab oluliselt nende tugevust ja vähendab kolvi paisumise astet töötemperatuuri vahemikus.

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 ühes tükis element, mis koosneb:

• pead (põhjad);
• tihendusosa;
• seelikud (juhtosa).

Kas bensiinimootori kolb erineb diiselmootorist? Bensiini- ja diiselmootorite kolvipeade pinnad on struktuurselt erinevad. Bensiinimootoris on pea pind tasane või selle lähedal. Mõnikord tehakse sellesse sooned, mis aitavad kaasa ventiilide täielikule avanemisele. Kütuse otsesissepritsesüsteemiga (SNVT) varustatud mootorite kolbidele on iseloomulik keerulisem kuju. Diiselmootori kolvipea erineb oluliselt bensiinimootorist – kuna selles on antud kujuga põlemiskamber, on tagatud parem keerise ja segu moodustumine.

Fotol on näha mootori kolvi skeem.

Kolvirõngad: tüübid ja koostis

Kolvi tihendusosa sisaldab kolvirõngaid, mis tagavad tiheda ühenduse kolvi ja silindri vahel. Mootori tehnilise seisukorra määrab selle tihendusvõime. Sõltuvalt mootori tüübist ja eesmärgist valitakse rõngaste arv ja nende asukoht. Kõige tavalisem skeem on kahe surve- 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.

Tänu legeerivatele kroomi, molübdeeni, nikli ja volframi lisanditele on rõngaste kuumakindlus oluliselt suurenenud. Poorse kroomi ja molübdeeni spetsiaalsete kattekihtide pealekandmine, rõngaste tööpindade tinatamine või fosfaatimine parandavad nende sissesõitu, suurendavad kulumiskindlust ja korrosioonikaitset.

Surverõnga põhieesmärk on vältida põlemiskambri gaaside sattumist mootori karterisse. Eriti suur koormus langeb esimesele surverõngale. Seetõttu on mõne sundbensiini ja kõigi diiselmootorite kolbide rõngaste valmistamisel paigaldatud terasest sisetükk, mis suurendab rõngaste tugevust ja võimaldab maksimaalset kokkusurumist. Surverõngaste kuju võib olla:

• trapetsikujuline;
• tünnikujuline;
• tkooniline.

Mõnede rõngaste valmistamisel tehakse lõige (lõige).

Õli kaabitsarõngas vastutab liigse õli eemaldamise eest silindri seintelt ja selle eest, et see ei pääseks põlemiskambrisse. Sellel on palju äravooluavasid. Mõned rõngad on disainitud vedrulaienditega.

Kolvijuhiku kuju (muidu seelik) võib olla koonuse- või tünnikujuline, mis võimaldab kompenseerida selle paisumist kõrge töötemperatuuri saavutamisel. Nende mõjul muutub kolvi kuju silindriliseks. Kolvi külgpind kaetakse hõõrdumisest tekkivate kadude vähendamiseks hõõrdumisevastase materjali kihiga, selleks kasutatakse grafiiti või molübdeendisulfiidi. Kolviääres olevad kõrvaaugud võimaldavad kinnitada kolvi tihvti.

Kolvirühma koosseis

Kolvist, kompressioonist, õlikaabitsarõngastest ja kolvitihvtist koosnevat seadet nimetatakse tavaliselt kolvirühmaks. Selle ühendusvardaga ühendamise funktsioon on määratud terasest kolvitihvtile, millel on torukujuline kuju. Sellel on nõuded:

• minimaalne deformatsioon töö ajal;
• kõrge tugevus muutuva koormuse ja kulumiskindluse korral;
• hea löögikindlus;
• väike mass.

Paigaldusmeetodi järgi võivad kolvitihvtid olla:

• fikseeritud kolvipeadesse, kuid pöörlevad 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 nende pikkuse ja ümbermõõdu kulumine on tühine ja ühtlane. Nende kasutamisel on kinnijäämise oht minimaalne. Lisaks on neid lihtne paigaldada.

Liigse soojuse eemaldamine kolvist

Lisaks märkimisväärsetele mehaanilistele pingetele avaldab kolb ka ülikõrgete temperatuuride negatiivset mõju. Soojus eemaldatakse kolvirühmast:

• jahutussüsteem silindri seintest;
• kolvi sisemine õõnsus, seejärel – kolvi tihvt ja ühendusvarras, samuti määrdesüsteemis ringlev õli;
• osaliselt külm õhk-kütuse segu, mis juhitakse silindritesse.

Kolvi sisepinnalt jahutatakse seda kasutades:

• õli pritsimine läbi spetsiaalse otsiku või ühendusvarda augu;
• õliudu silindriõõnes;
• õli süstimine rõngaste tsooni, spetsiaalsesse kanalisse;
• õli ringlus kolvipeas läbi torukujulise pooli.

Video – sisepõlemismootori töö (tsüklid, kolb, segu, säde):

Video neljataktilise mootori kohta – tööpõhimõte: