Automootor (3)

Põltsamaa Ametikool
Automootor
A1
MARTIN KIM
Kaarlimõisa 2009
Sisukord
1. Automootorite liigitus 3
2. Mootori töötsükkel 5
3. Vänt – kepsmehhanism 8
4. Gaasijaotussüsteemid 11
5. Õlitussüsteemid 12
1. Automootorite liigitus
Sisepõlemismootorid
Sisepõlemismootorites toimub kütuse ja õhu segamisel saadud põlevsegu põlemisel tekkivate gaaside kiire paisumise tagajärjel silindris tekkiva rõhu energia muutmine mehhaaniliseks energiaks.
1.1 Kütuse liigid

• Bensiin
  
• Diisel
  
• Gaas
  
• Tahke
  
• Bio
  
• Elekter
  
• Hübriidajam - gaas + elekter või bensiin + elekter
  

1.2 Mootori litraaž

• 1.1
  

• 1.2
  
• 1.4
  
• 1.5
  
• 1.6
  
• 1.8
  
• 1.9
  
• 2.0
  
• 2.2
  
• 2.4
  
• 2.5
  
• 2.8
  
• 3.0
  

1.3 Võimsus

• 45kW
  

• 55kW
  
• 75kw
  
• 85kW
  
• 125kW
  
• 150kW
  

1.4 Silindrite arv

• R3
  
• R5
  

• R6
  
• V8
  
• V10
  
• V12
  

1.5 Mootori asetus

• Keskmootor
  

• Tagamootor
  
• Eesmootor
  
• Pikkupidi
  
• Ristipidi
  

1.6 Silindrite paigutus

• Ridamootor
  
• V - mootor
  
• Bokser mootor
  

1.7 Toitesüsteem

• Karburaatormootor
  
• Sissepritsemootor
  
• Poolsissepritsemootor
  

1.8 Silindrite kütteseguga täitmise viisi järgi

• Ülelaadimisega
  
• Ülelaadimiseta
  

1.9 Töötsükli järgi

• Kahetaktilised
  
• Neljataktilised
  

2.0 Segumoodustusviisi järgi

• Välise segumoodustisega (karburaatormootor)
  
• Seesmise segumoodustisega (diiselmootor)
  

2.1 Töösegu süütamisviis

• Elektrilise sundsüütega
  
• Kompressioonsüütega
  

2.2 Jahutusviis

• Vedelik
  
• Õhkjahutus
  

2. Mootori töötsükkel
Mootori töötsükliks nimetatakse üksteisele järgnevate protsesside kordumist , mille vältel kütuses olev keemiline energia muudetakse soojusenergiaks ja see omakorda mehaaniliseks tööks. Need protsessid korduvad kindlas järjekorras kõigis silindrites.
Kahetaktilise mootori puhul toimub töötsükkel ühe väntvõlli pöörde jooksul.
Neljataktilise mootori puhul toimub töötsükkel kahe väntvõlli pöörde jooksul.
Taktiks nimetatakse töötsükli osa, mis toimub kolvi liikumisel ühest äärmisest asendist teise.
Neljataktilise mootori töötsükkel koosneb neljast taktist:
1. SISSELASKETAKT
Silindri täitmine põleva seguga, kolb liigub alumisse surnud seisu - väntvõlli poole, väntvõll teeb pool pööret, silindri maht on takti lõpus kõige suurem.
2. SURVETAKTIKS.
Kolb hakkab liikuma vastassuunas, põleva segu silindrisse andmine lõpetatakse, silindrisse jõudnud segu surutakse kokku , kolb jõuab, ülemisse surnud seisu, väntvõll teeb järgmise pool poolpööret, silindri maht on kõige väiksem.
3. TÖÖTAKTIKS.
Kokkusurutud põlev segu süüdatakse elektrisädemega, kolb surutakse ülemisest surnud seisust alumisse, väntvõll teeb järgmise pool pööret, nüüd juba soojusenergia arvel.
4. VÄLJALASKETAKTIKS
Silindris olev kütus põles ära, kolb liigub alumisest surnud seisust ülemisse väntvõll teeb järgmise pool pööret, silindrist surutakse põlenud gaasid välisõhku.
Kõik kordub uuesti.
Kahetaktilise mootori töötsükkel koosneb küll kahest taktist, kuid kogu eelpool mainitud protsess toimub siiski mitte nii teravapiiriliselt, see tähendab, et sisselaske ja survetakt kattuvad. Sama on ka töö- ja väljalasketaktiga. Kaks protsessi toimub ühe kolvikäiguga. Kolb, liikudes alumisest asendist ülemisse tekitab, enda järel väntvõllipoolses osas hõrenduse. Teatud kolvi asendi korral avab kolvi alumine serv silindris oleva akna ning küttesegu voolab hõrenduse tõttu silindri aknast väntvõlli ruumi, mida nimetatakse mootori karteriks. Samal ajal surutakse kolvi ees olev küttesegu kokku. Kolvi jõudmisel ülemisse surnud seisu süüdatakse kokkusurutud segu, algab töötakt, kolb liigub allapoole, suleb oma alumise servaga sisselaske akna ning algab küttesegu eelnev kokkusurumine karteris. Veel allapoole liikudes avab kolb oma ülemise servaga silindris oleva väljalaskeakna. Väljalaske aknast väljuvad surve all olevad läbipõlenud gaasid mille väljavoolamine jätkub veel ka kolvi üles liikumisel seni, kuni kolb suleb oma ülemise servaga väljalaske akna.
Ü.S.S – ülemine surnud seis
A.S.S – alumine surnud seis
Vc – põlemiskambri maht
Vh – silindri töömaht
Vt – silindri üldmaht
S – kolvikäik
B – silindri läbimõõt
Ülemine surnud seis:
Kolvi kõige ülemine asend (Ü.S.S)
Alumine surnud seis:
Kolvi kõige alumine asend (A.S.S)
Kolvikäik – teekond, mille kolb läbib liikumisel ühest surnud seisust teise.
Surveaste – töömahu ja põlemiskambri mahu suhe.
Töömaht – ruumi, mille kolb vabastab, liikudes ülemisest surnud seisust alumisse. Ruumi, mis jääb kolvi kohale selle ülemises surnud seisus, nimetatakse põlemiskambri mahuks. Töömahu ja põlemiskambri mahu summat nimetatakse üldmahuks. Mitmesilindrilise mootori kõigi silindrite töömahtude summat nimetatakse mootori töömahuks. Väikestel mootoritel tähistatakse töömahtu kuupsentimeetrites, suurtel liitrites.
Pöörlemissagedus – väntvõlli pöörete arv ajaühikus
Silindri üldmaht - on silindri põlemiskambri ja töömahu summa;
Võimsus on väntvõlli poolt kindlas ajaühikus tehtav töö.
Põlemiskambri maht - mahtu, mis tekib silindris, kui kolb asub ülemises surnud seisus, nimetatakse põlemiskambri mahuks;
Koormus iseloomustab ühe tsükli jooksul tehtud tööd.
Väntvõlli vända raadius on kaugus väntvõlli teljest vändakaela teljeni.
3. Vänt, keps mehhanism
3.1 Vänt-kepsmehhanism koosneb järgmistest osadest:
Kolb

Kolvi ülesandeks on võtta töötakti ajal vastu gaaside paisumisel tekkiva rõhujõu ning annab selle kolvisõrme ja kepsu kaudu edasi väntvõllile

Kolb valmistatakse almuniinium sulamist, et kolb oleks kerge, piisavalt tugev juhivad hästi soojust ja on väikese hõõrdetakistusega.

Kolb on valatud ribidega, et oleks tugevam, aga silmade kohapealt on kõige paksem .

Kolb koosneb järgmistest osadest: Kolvipõhi, kolvipea, hõlm surverõnga sooned , kolvisilmad, kolvipõsed
Kolvirõngas

Kolvirõngad on valmistatud legeeritud malmaist ja harva ka lehtterasest

Surverõngas, õlirõngas,

Ülesanne tihendada kolvi ja silindri vahelist ruumi, eemaldada silindriseintelt üleliigne õli ja juhtida soojust kolbidelt silindritele ja sealt jahutussüsteemi

Hoolikalt sobitada kolvi ja silindriga

On olemas surverõngas ja õlirõngas
Kolvisõrm

Ülesandeks ühendada kepsu ülemine pea kolviga

Valmistatakse terasest , mille süsiniku sisaldus ei ole kõrge

Lastakse kolb soojaks ja lükatakse sõrm sisse
Keps
1. Kepsud on valmistatud terasest, alumiiniumist, titaanist või sünteetilisest materjalist.
2. Kepsul on kaks pead, millede sees on laagrid , nende kaudu on ta ühendatud kolvi ja väntvõlliga.
Väntvõll
Võllikaelad - punane
Vändakaelad - sinine
Põsed - kollane
Vastukaalud – roheline
1. Väntvõll sepistatakse terasest või valatakse tugevast malmist . Et oleks vastupidavam.
2. Väntvõlli kuju sõltub silindrite arvust.
3. Väntvõll koosneb võlli –ja vända kaeltest, põskedest ja vastukaalust
Liugelaager
1. Liugelaager valmistatakse lehtterasest, tinasisaldusega alumiiniumpronksist ja liipronksist mis on väga õhuke kiht.
2. Liugelaagri kuju sõltub väntvõlli kujust .
3. lehtterasest ja liipronksist.
Mootoriplokk
1. On valmistatud hallmalmist, alumiiniumist või magneesiumsulamist.
2. Kuju sõltub silindrite arvust
3. Mootoriplokk koosneb plokist , plokikaanest, karterist ja õlivannist.
Hülss
1. Hülss valmistatakse malmist.
2. Hülsi kuju sõltub mootori ehitusest, mootori võimsusest.
3. Silindrihülsside tööea pikendamiseks on nende ülemisse kõige enam kuluvasse ossa pressitud lühikesed õhukesed happekindlast malmist hülsid.
4. Märgadel hülssidel tihendatakse hülsid kumm tihenditega.
Kuivhülsse tihendab plokikaane tihend ülemist otsa.
4. Gaasijaotusmehhanismid
Gaasijaotusmehhanism võimaldab õigeaegselt küttesegu pääsemise mootori silindrisse, põlemisproduktide eemaldumise silindrist.
Gaasijaotusmehhanismide põhiosad
1. Nukkvõll
Nukkvõlli kasutatakse laialdaselt sisepõlemismootorite gaasijaotusmehhanismides, kus nukkvõll hoolitseb sisselaske- ja väljalaskeklappide õigeaegse avamise eest. Nukkvõlli nukkide arv sõltub klappide arvust. Nukkvõlli käitatakse hammas- või hammasrihmülekande kaudu.
2. Klapid
Klapid avavad ja sulgevad sisse ja väljalaskekanalite avasid sõltuvalt kolvi asendist silindris ning mootori tööjärjekorrast.
Mootoriklapid on valmistatud nikli sisaldusega kõrglegeeritud terasest.
Klapikomplekt koosneb:
1. klapipea
2. klapipesa
3. juhtpuks
4. klapisäär
5. muutuva sammu ja keerme suunaga klapivedrud
6. klapisääretihendid
7. tugipuks ja –taldrik
8. lukustuskoonused
3. Nookur
Nookurid kannavad tõukejõu tõukvardalt klapile. Nad valmistatakse terasest ning kujutavad endast keskelt teljele toetatud väikesi kange.
4. Tõukur
On ette nähtud jõu ülekandmiseks nukkvõlli nukkidelt tõukurvarrastele. Tõukurid kujutavad endast alt kinnist teras – või malmsilindrit, mille põhjas on sfääriline süvend. Sellesse toetub tõukurvarda alumine otsak.
5. Tõukurvardad
Annavad edasi tõukejõu tõukuritelt nookuritele.
6. Klapivedru
Klapivedru surub klapi tihedalt pessa. Klapivedru on vibreerimise vältimiseks tehtud muutuva sammuga .
7. Plokikaan
Plokikaanes on sisse ja väljalaskekanalid ning klapipesad ja klapipuksid.
OHV – overhead valve – rippklappidega mootor
OHC – overhead camshaft – ülaasetusega nukkvõlliga mootor
DOHC – double overhead camshaft- kahe nukkvõlliga ülaasetusega mootor
SOHC – single overhead camshaft – segaasetusega klappidega mootor
5. Õlitussüsteem
Õlitussüsteemi ülesandeks on:
a) suunata õli õlivannist (karterist) mootori tööpindade vahele eesmärgiga vähendada detailide hõõrdumist ja kuumenemist;
b) hoida hõõrduvad pinnad puhtana;
c) kaitsta metalli pinda oksüdeerumise ja korrodeerumise eest ning neutraliseerida keemiliselt aktiivseid põlemisprodukte;
d) kanda üle jõude ja summutada vibratsiooni;
e) tihendada liitepindu ja leevendada lööke nende vahel.
1. Õlipump ja õlivõtturisõel
Õlitussüsteem on süsteem, mille ülesandeks on masinates ja mehhanismides hõõrduvate pindade õlitamine. Õlitamine vähendab pindadevahelist hõõrdumist, jahutab hõõrduvaid pindu ja eemaldab detailide kulumisel tekkinud metallipuru. Õlitussüsteem koosneb õlipumbast, õlifiltrist, õlirõhunäiturist, õlitusjuhtmetest ja muudest detailidest (näiteks õlituslaager).
2. Õlifilter
Õlifiltri eesmärk on koguda põlemisjääke, hõõrdepindade metallosakesi ja tolmu.
Enamus õlifiltritest omab kahte elementi erisuurusega osakeste kinnipüüdmiseks.
Õlifiltri töö seotud kaitseklappide tööga. Õlitussüsteemi reduktsioonklapp on ühendatud filtriga ja avaneb , kui õli ei läbi filtrit . Filtrisse ehitatud tagasilöögiklapp hoiab õli mootori kanalites, kui pump ei tööta. Möödavooluklapp hoiab rõhutaset õlitussüsteemis.
Õlifilter
Õlifiltrid liigituvad:
a) jadapeenfilter ( full - flow filter ) – poorne peenfilter paber puhastab kogu tsirkuleeriva õli. Jadafilter peab olema varustatud ummistumise juhtumiks möödavooluklapiga ja surve hoidmiseks süsteemis reduktsioonklapiga. Selline filter on üldjuhul täiskomplektina vahetatav;
b) möödavoolu filter (bypass filter) – seda tüüpi filtrist läbib 5-10% mootori õlist, mistõttu tuleb neid kasutada koos jadapeenfiltritega.
Õlifilter
Filtrielemendid liigituvad:
a) traatkeerd - ja traatvõrkelement (element peale puhastamist uuesti kasutatav);
b) vilt- või kiudelement.
Filter on valmistatud kiudmaterjalist (fiber - filling type) ja võimaldab puhastada õli eriti väikestest osakestest (tahm), mida jadafilter ei suuda. Filtrielement ei ole puhastatav;
c) paberelement (ei ole puhastatav).
Õlirõhunäidik
Õlirõhunäidik näitab õli survet mootori õlitussüsteemis.
Õlitussüsteemi töö põhineb:
1) täiskadu õlitusel ( total -loss lubrication or fresh -oil lubrication) – toitesüsteem varustab kinemaatilise paari elemente õliga, kus see hiljem ära tarvitatakse; kasutatakse põhiliselt kahetaktilistes mootorites (segusuhe 50:1) ;
2) sundõlitusel (force- feed lubrication):
a) raamlaagrid;
b) kepsulaagrid;
c) nukkvõllilaagrid;
3) paiskõlitusel (with splash/ spray & oil mist / pritse ja sudu kujul):
a) silindriseinad;
b) klapikambri detailid;
c) ketiajam;
4) kombineeritud õlitusel.
Lennuki kolbmootoritel kasutatakse märg- ja kuivkarteriga õlitussüsteeme. Väiksematel mootoritel, kus õlitussüsteemidel ei ole nii kõrgeid nõudeid, kasutatakse märgkarteriga süsteeme. Sellistes süsteemides ringleb karteris olev õli kogu aeg läbi mootori agregaatide ja suundub tagasi karterisse . Selleks on olemas õlivõttur, õlipump, klappmehhanismid, kanalid, tihendid , jahutusradiaator ja õlitusfilter.
Õlirõhu suurus on 90 psi (0,62 MPa). Täiustatud ja suurema mahtuvusega õlitussüsteemide korral kasutatakse kuivkarteriga õlitussüsteeme.
Selline süsteem koosneb:
a) väline õlimahuti koos deaeraatoriga,
b) hammasratas õlipumbad (rõhu-ja imipump),
c) filtrid (imi- ja rõhufiltrid) koos möödavooluklappidega,
d) õliradiaator,
e) reduktsioonklapp,
f) õlitorustik,
g) andurid .
6. Jahutussüsteem
6.1 Vedelikjahutus
Jahutussüsteemi ülesandeks on mootori detailide jahutamine ja nende töötemperatuuride hoidmine 85-95 kraadi juures ning kokpiti soojendamine.
Mootorid omavad põhiliselt kahte tüüpi jahutussüsteeme:
a) õhkjahutusega,
b) vedelikjahutusega.
Õhkjahutusega mootorite silindrite ribisid jahutab suurendatud õhuvoo kiirus. See saadakse summaarse õhuvoona propelleri või siis maapealsetel sõidukitel mootori ventilaatori poolt. Õhkjahutusega mootorite konstruktsioonis on oluline osa eri liiki õhusuunurite olemasolul .
Vedelikjahutussüsteemi osadeks on veepump , mootori jahutussärk, radiaator, termostaat ja ventilaator. Samuti ka paisupaak.
Jahutussüsteemi käivitamine tarbib 3…4 % mootori võimsusest.
Vedelikjahutussüsteemi puudusteks on:
a) süsteemi tihendamise vajadus,
b) tühjaks jooksmise risk,
c) süsteemi kui terviku suur mass,
d) kallis tehnohoole,
e) palju abiseadmeid.
Veepumba ülesandeks on jahutussüsteemis hoida pidevas ringlemises jahutusvedelikku (dosool, antifriis , või vesi).
Veepump
Radiaatori ülesandeks on mootorist tulnud jahutusvedelikku jahutada et mootor ei kuumeneks üle.
Termostaat
Termostaati võib tinglikult nimetada ka auto mootori temperatuuri regulaatoriks. Auto mootori jahutussüsteem jaguneb tegelikult kaheks osaks, nimetame neid osasid " väike veesärk " ja " suur veesärk ". Väikese veesärgi moodustab ainult mootori plokk ja suure veesärgi moodustab mootori plokk ning jahutusradiaator. Termostaat paikneb nende kahe veesärgi vahel ja reguleerib seal mootori jahutusvedeliku temperatuuri. Kindlasti tekkis teil küsimus, et kuidas ta seda teeb ? Kui te käivitate auto mootorit on jahutusvedelik külm ning termostaadi klapp on suletud ja jahutusvedeliku ei lasta jahutusradiaatorisse. Kui jahutus vedelik on mootori plokis soojenenud juba piisavale tasemele ( reeglina on see temperatuur vahemikus 80-92`C ) siis avaneb termostaadi klapp ja jahutusvedelik suunatakse jahutusradiaatorisse kus toimub vedeliku jahtumine . Nüüd kui jahutusvedelik on juba piisavalt maha jahtunud hakkab termostaadi klapp jälle sulguma ning jahutusvedeliku temperatuur hakkab tõusma. Selline protsess toimub mootoris lugematuid kordi ning sellega tagatakse mootori ühtlane temperatuur.
6.2 Õhkjahutus
Kaasaja õhkjahutusega mootori silinder on varustatud alumiiniumvalu silindripeaga ning nii pea kui silinder on kaetud väga tiheda jahutusribistikuga. Jahutusribistik on pikem silindri väljalaskeklappi poolel.
Mootori jahutamisel kasutatakse peale ja ärasuunatava õhu rõhudiferentsiaali suurendamist mootoriruumis olevate jahutusžalusiidega (cowl flaps).
Žalusiid hoitakse avatuna mootori töötamisel maapeal ja suletuna lendamisel.
Osadel lennukitel kasutatakse lisatorusid (augmenter tube ) õhu edasi suunamist mootoriruumist lennuki salongi.
Õhkjahutussüsteemis eemaldatakse mootori silindritelt ja teistelt agregaatidelt üleliigne soojushulk uhtuva õhuvoolu teel. Kõik jahutatavad pinnad peavad asetsema pumbatava õhuvoo liinis . Õhuvoo võrdseks jaotuseks jahutatavate agregaatide pindade vahel ja pumpamiskadude vähendamise eesmärgil kasutatakse deflektoreid.
Deflektor on seade, mis edastab õhuvoo antud kiiruse ja suunaga jahutatavale agregaadile.
Eelkõige suunatakse õhuvoog klappide sillusele, süüteküünaldele, pihustitele ja silindripeadele.
Õhkjahutusega süsteemi arvutus tugineb ribide jahutuspindala ja ventilaatori parameetrite määramisele.