Motordugattyúk: hogyan működnek?
A dugattyúk a dugattyús belső égésű motorok alapvető részei. A motordugattyúk közvetítik az energiaátvitelt az égéstér és a dugattyúkhoz kapcsolódó mozgató mechanizmus között.
Ez a cikk rávilágít a dugattyúk funkciójára, felépítésére, anyagára és arra, hogy milyen erőket kell kiállniuk.
Tartalomjegyzék
Motordugattyúk funkciója
A belső égésű motorok dugattyúi a motorok egyik legnagyobb igénybevételű alkatrészei. Nagyon magas hőmérséklet (kb. 2000°C vagy 3600°F) és nagy nyomás okozta stresszt kell elviselniük, ami a dízelmotoroknál még nagyobb, mint a benzinmotorok. Így a dugattyúkat elsősorban a nyomás és a hőmérséklet terheli.
Főtengely: mire való, és milyen erőket kell kibírnia?
Ezenkívül a belső égésű motor dugattyúinak hajtórudak segítségével kell forgatniuk a főtengelyt, és felületükkel fel kell fogniuk a gázok tágulási nyomását. A dugattyúk másik feladata az égéstér elválasztása a főtengely kamrától.
A dugattyúknak jól kell tömíteniük, de nem túlságosan, hogy rés maradjon a dugattyúszoknya és a hengerfal között. A dugattyúknak kisebbnek kell lenniük, mint a henger (több száz milliméter) - különben beszorulhatnak vagy megrepedhetnek. Ennek oka az anyagok hőtágulása.
Nézze meg alaposan a fenti dugattyúmozgások animációját, és vegyen észre egy apró rést a dugattyúszoknya és a hengerfal között. A dugattyún két sor jelöli a dugattyúgyűrűket, amelyek közelebb vannak a falhoz, mint maga a dugattyú.
Motordugattyúk felépítése
A belső égésű motor dugattyúja több részből áll:
- Dugattyúkorona/fej
- Dugattyúszoknya
- Dugattyúcsap vagy dugattyúcsap
- Dugattyúgyűrűk
1. Dugattyús korona
A dugattyúfejnek nevezett dugattyúkorona a dugattyú tetején lévő felület. Nagyon magas hőmérsékletnek és nyomásnak kell ellenállnia az égéstérben.
2. Dugattyús szoknya
A dugattyúszoknya a dugattyú hengeres fala, és kenve kell maradnia a motor működése közben, azaz amikor a dugattyú fel-le mozog. A kenés megőrzése érdekében a dugattyúszoknya felülete enyhén érdes.
3. Gudgeon tű
A csapszeg dugattyúcsapnak vagy csuklócsapnak nevezik. Ez egy rövid, üreges rúd, amely általában nagy szilárdságú és kemény acélötvözetből készül. Ez a csap köti össze a dugattyút a hajtórúddal, és egyben csapágyat is biztosít a hajtórúdnak.
Összekötő rúd: mi a funkciója?
A csapszeg kialakítása kulcsfontosságú a motor teljesítménye szempontjából, különösen kisméretű, nagy fordulatszámú autómotoroknál. Ezekben a motorokban a nyomócsapnak nagy terhelésnek és igénybevételnek kell ellenállnia, miközben nagy fordulatszámon működik.
4. Dugattyúgyűrűk
A dugattyú gyűrűkkel van felszerelve, amelyek tömítik a hengert, és megakadályozzák a kompresszió elvesztését és az olajszivárgást. A dugattyúgyűrűk bizonyos hézaggal a dugattyúhornyokba kerülnek, hogy biztosítsák a dugattyúszoknya és a hengerfalak megfelelő kenését.
Dugattyúgyűrűk: mi a funkciójuk és típusuk?
Általában két-három dugattyús gyűrűt szerelnek fel egy dugattyúra. Kétféle dugattyúgyűrű létezik:
- Kompressziós gyűrű – A felső két gyűrű (csak egy abban az esetben, ha a dugattyúnak csak két gyűrűje van) a henger falához nyomva tömíti az égésteret.
- Olajszabályozó gyűrű – Az olajvezérlő gyűrűként ismert alsó gyűrűnek három funkciója van: szabályozza a hengerhez való motorolaj-ellátást, keni a dugattyúszoknyát, és távol tartja a felesleges olajat az égéstér.
A dugattyúk típusai
Háromféle dugattyú létezik, mindegyik más alakú és funkciójú: lapos tetejű, kupola és tányér.
Lapos tetejű dugattyúk
A lapos tetejű dugattyúk lapos felső felülettel rendelkeznek, ami lehetővé teszi a legnagyobb erő létrehozását és hatékony égést. Kisebb égésterekhez azonban túl nagy sűrítést hozhatnak létre.
Kupoladugattyúk
A kupoladugattyúk viszont a közepén buborékolnak, mint egy stadion tetején, ami megnöveli a dugattyú tetején rendelkezésre álló felületet. Ez a kialakítás növeli a tömörítési arányt, bár a kupoladugattyú kialakítása változhat. A kupoladugattyúk egy része lassú égéstől szenved.
Táldugattyúk
A táldugattyúk ellentétesek a kupoladugattyúkkal, és amint a neve is sugallja, a tetejük edény vagy edény alakú, enyhén hullámos külső szélekkel. Ez a kialakítás segít elkerülni a detonációt, mivel csökkenti a kompressziós arányt azáltal, hogy további térfogatot ad a kamrához. Ezeket a dugattyúkat általában turbófeltöltős vagy kompresszoros motorokban használják.
Különbség a dugattyúk magasságában
Többek között a dugattyú magassága különböző tulajdonságokat eredményez. A magas dugattyú nehezebb, mint az alacsony. A nagy fordulatszámú motorokban sokkal rövidebb dugattyúkat használnak, mint a hagyományos motorokban, éppen kisebb tömegük miatt.
A benzinmotorok dugattyúi általában rövidebb löketűek, mint a dízelmotorok. Ezért a benzinmotor dugattyúja általában rövidebb idő alatt fejezi be a löketét, mint a dízelmotor dugattyúja. A benzinmotorok azonban alacsonyabb sűrítési arányuk miatt alacsonyabb hatásfokkal rendelkeznek, mint a dízelmotorok.
A nagyon rövid dugattyúk hátránya a megnövekedett motorolaj fogyasztás, mivel az ilyen dugattyú nem tudja tökéletesen lezárni az égésteret.
A motorolaj osztályozás magyarázata
Motordugattyúk anyaga
A dugattyúk gyakran alumíniumból, szilíciumból, rézből, nikkelből és magnéziumötvözetből készülnek, de más anyagok is használhatók. A versenyzésben használt dugattyúk sokkal szilárdabbak, mint a személygépkocsi-motorok dugattyúi, miközben a tömegük sokkal kisebb a magas motorfordulatszám eléréséhez.