Mootori ehitus (3)

Mootor
Olenevalt mootori ehitusest toimub see protsess kas ühe või kahe väntvõlli pöörde jooksul, kui ühe siis on tegemist 2 taktilise mootoriga, kui kahe siis 4taktilise. Taktiks nimetatakse töötsükli osa, mis toimub ühes äärmisest asendist teise. Kolvi äärmisi asendeid nimetatakse ülemiseks ja alumiseks surnudseisuks. 4taktilise mootori töötsükkel koosneb 4jast taktist.

Silindri täitmine põleva seguga, kolb liigub A.S.S-i väntvõlli poole väntvõll teeb pool pööret, silindri maht on kõige suurem see on sisselaske takt .

Kolb hakkab liikuma vastassuunas põleva segu silindrisse andmine lõppeb silindrisse jõudnud segu surutakse kokku kolb jõuab ülemisse surnud seisu, väntvõll on teinud järgmise poolpöörde silindri maht on kõige väiksem, seda nimetatakse surve taktiks.

Kokkusurutud põlev segu süüdatakse eletrisädemega kolb surutakse Ü.S.S alumisse väntvõll teeb järgmise poolpööret, nüüd juba soojusenergia arvel, seda takti nimetatakse töötaktiks.

Silindris olev kütus põles ära kolb liigub A.S.S ülemisse, väntvõll teeb järgmise poolpööret, silindris surutakse põlenud gaasid välisõhku, seda nimetatakse väljalaske taktiks. Kõik kordub uuesti.
Kahetaktilise töötsükkel koosneb kahest taktist ja kogu eelpool mainitud protsess ei toimu niiteravalt erinevate tsüklitena, seetähendabet sisselaskeklapp ja surve takt kattuvad, sama on ka töö ja väljalaske taktiga. Ühe kolvi käiguga toimub kaks protsessi. Kolb liikudes alumisest asendist ülemisse, tekitab väntvõlli poolses osas enda järel hõrenduse. Kolvi teatud 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 hakkab küttesegu eelnev kokkusurumine karteris. Veel allapoole liikudes avab kolb oma ülemise servaga väljalaske akna ja sisselaske akna. Väljalaske aknast väljuvad surve all olevad läbipõlenud gaasid, mille välja voolamine veel ka kolvi ülespoole liikumisel seni kui kolb suleb oma ülemise servaga väljalase akna. Sisselaske akna kaudu siseneb värske küttesegu kolvipealsesse ruumi.
Eritüübiliste silindrite mootorite asetus
Kolb mootoris toimuvad protsessid teevad mootori töö väga ebaühtlaseks. See omapära nõuab nende tasakaalustamist. Üheks võtteks nende puuduste kõrvaldamiseks on silindrite asetuse valik, teiseks süütejärjekorra valik. Silindrite asetused:

Reasmootor – silindrid asetsevad ühel joonel neid võib olla kuni 8, kusjuures need ei pea asetsema vertikaalselt püsti vaid võivad olla ka teatud nurga all.

V-mootor – on mootor mille silindrid on kas 60 või 90 kraadise nurga all. Silindreid võib olla kuni 12.

Boxer mootor – sellel mootoril asetsevad silindird vastassuundades seetähendab, et nende vaheline nurk on 180o silindreid 2-8.

Täht mootor – selle mootori silindrid asetsevad ühes tasapinnas tähe kujuliselt, niisuguseid tähti võib olla mitmeid järjestikku, neid kasutatakse lennukitel.
Süütejärjekord
Süütejärjekord ei ole sama, mis silindrite järjekord, küll aga sama mis töötaktide järjekord silindirs.
Kolb mootori töötamine ja gaasijaotus faasid
Neljataktilise töötsükkel toimub kahe väntvõlli pöörde jooksul. Sisse ja väljalaske klappe ei avata ja ei suleta täpselt siis, kui kolb on Ü.S.S või A.S.S, vaid kas varem või hiljem.
Väntvõlli pöördenurki klappide avamise alghetkest sulgumsi hetkeni väljendatuna kraadides nimetatakse gaasijaotus faasideks . Kahetaktilise mootori korras akende avamise ja sulgumis hetkeni. Klappide avamise ja sulgemise hetked määratakse teoreetiliselt võttes arvesse mootori väntvõlli maksimaal pöörlemis kiirust. Mida suurematel pööretel on ettenähtud mootori töö, seda suuremad on gaasijaotuse faaside nurgad. Gaasijaotus faaside nurkade erinevused saadakse nukkvõlli nuka erinevate kujudega . Selline klappide avamise moodus suurendab tunduvalt mootori võimsust. Võimsuse kasv tuleneb silindri paremast täitumisest värske kütteseguga ja paremast silindri puhastamisest läbitöötanud gaasidest .
Kolb mootorite iseärasused küttesegu järgi
Kütuse ja õhu segamise järgi jaotatakse mootorid kahte suurde klassi: ottomootorid, diiselmootorid. Need nimed tulevad leiutajate järgi.
Ottomootori tunnuseks on see, et kütuse ja õhusegu, mis on silindris kokkusurutud süüdatakse silindris väljaspoolt sinnapoole juhitud elektrisädemest. Ottomootorid jaotatakse küttesegu moodustamise poolest järgmiselt: karburaator mootorid. Nendes mootorites segatakse õhk ja kütus karburaatoris.
Pritsung ottomootorid nende mootorite korral sergatakse kütus ja õhk sisselaske kanalis enne sisselaske klappi pritsides sealolevasse õhku kütust. Nende mootorite toiteks kasutatakse gaasilist kütet.
Turbo ottomootorid nendes mootorites tekitatakse turbiini abil sisseimetavale õhule rõhk st. Et silindrisse mineva õhurõhk on suurem kui välisõhul. Turbiini läbinud õhku võidakse ka jahutada, mis omakorda parandab mootori tehnilisi näitajaid.
Lahjasegu ottomootorid – need on mootorid, mis töötavad sellise kütteseguga, kus kütet on vähe.
Otse sissepritse ottomootori korral valmistatakse küttesegu valmistatult silindris, pritsides silindrisse bensiini.
Diiselmootorid
Diiselmootorites valmistatakse küttesegu silindris, mis ongi põhiline erinevus ottomootoris st et silindris surutakse kokku puhas õhk, millesse pritsitakse kütus ja mis süttib kuumas õhus ise. Diiselmootoreid jaotatakse sissepritse mooduse järgi:

Otse sissepritsega diiselmootorid – nende mootorite puhul pritsitakse diiselkütus otse põlemis kambrisse . Põlemiskambri moodustab kolvipeale erikujuga ruum, mis paneb selles kokkusurutava õhu pöörlema, et sissepritsitav kütus seguneks paremini õhuga.

Eelpõlemis kambriga diiselmootorid – nende mootorite korral toimub kütuse sissepritse eelpõlemis kambrisse, mis on peene ava kaudu ühendatud põhipõlemis kambriga.

Pööris kambriga diiselmootorid – mille põlemiskambri ühe osa moodustab erikujuga kamber , mis õhu kokkusurumisel paneb õhu pöörlema.

2T diiselmootorid – on mootorid, kus töötsükkel toimub 2 takti vältel,2 taktiline diiselmootor vajab kindlasti turbiini, et täita silindrid vajaliku hulga õhuga. Siukesi mootoreid kasutatakse üldjuhul suurtel masinatel(laevad, vedurid).
Kolvi liikumisel silindris toimub pidevalt gaaside ruumala ja temperatuuri muutumine. Muutub ju kolvi peal oleva ruumi suurus pidevalt väiksemaks, kui kolb liigub Ü.S.S poole ja vastupidi. Diiselmootoris kokkusurutud õhk peab kuumenema kütuse süttimis temperatuurini.
Mootori ehitus
Sisepõlemis mootor koosneb 2 mehhanismist ja neljast süsteemist. Mehhanismideks on vänt mehhanism ja gaasijaotus mehhanism. Süsteemideks on toitesüsteem, süütesüsteem, õlitussüsteem, jahutussüsteem.
Vänt mehhanism – väntmehhanismiks on vastuvõtta gaaside paisumisel tekkiv rõhk ja muuta kolvi edasi tagasi liikumine väntvõlli pöörlevaks liikumiseks. Vänt mehhanism koosneb mootoriblokk , blokikaas, karter , kolvid, kepsud , väntvõll koos laagritega, rõngad, hooratas, kolvi sõrm, kepsu laagrid .
Gaasijaotus mehhanism – selle ülesandeks on teostada mootori silindrites gaasivahetus st, et gaasijaotus mehhanism peab õigeaegselt avama klapid millle kaudu silindrid täidetakse värkse kütteseguga ja mille kaudu juhitakse läbi töötanud gaasid välisõhku. Koosneb järgmistest üksikosadest: nukkvõll, sisse- ja väljalaske klapid, klapivedrud, vedrude kinnitus detailid, nookurid, tõukurid või tõukuri vardad .
Toitesüsteem – toitesüsteemi ülesandeks on kütusest ja õhust põlemiskõlbliku segu valmistamine. Segu valmistamine võib toimuda kas otseselt silindris või väljaspool silindrit. Ottomootori toitesüsteem jaguneb olenevalt küttesegu valmistamise viisist, karburaatoriga või sissepritsega süsteemiks. Toitesüsteem koosneb(karburaator mootoril): õhupuhasti, karburaator, kütusepump, väljalasek kollektor , väljalaske torustik , kütuse torustik, kütuse paak .
Diiselmootorite toitesüsteemi erinevus seisneb küttesegu valmistamise viisis, kuna põlev segu valmistatakse vahetult silindris. Vedel kütus pritsitakse kõrge rõhu all läbi pihusti otse silindrisse ja põlev segu saadakse silindris olevast kuumast õhust ja sinna pritsitavast vedelkütusest. Diisli toitesüsteemi põhiosad: kütusefiltrid, kõrgrõhu pump , etteande pump, kütuse paak, pihustid .
Diiselmootori toitesüsteemis ringleb kütus madalal ja kõrgel rõhul.
Õlitussüsteem
Õlitussüsteemi ülesandeks on mootoris koos töötavate detailide õlitamine, jahutamine ja detailide vaheliste pindade puhastamiseks . Hõõrdejõudude toimel lahti tulnud metalli osakeste ja põlemis jäätmete neutraliseerimine. Detailide õlitamiseks kasutatakse kolme moodust: paiskõlitamine, pidev surve õlitamine, katkend surve õlitamine. Paiskõlitamise puhul paiskavad mootori liikuvad osad mootori karteris oleva õli laiali ning õli satub väikeste piisakdena tööpindadele. Enamik mootoritel on segamäärimise meetod st, et suure koormuse all töötavad detailid õlitatakse surve all oleva õliga, ülejäänud detailid saavad õli paiskõlitamise teel. Mootoris töötavad suure koormuse all väntvõlli, kepsu ja raamlaagrid ning nukkvõlli tugilaagrid . Õlitussüsteem koosneb: õlivann, õlivõttur, õlipump, õlifilter, õlikanalid ja täiteava.
Jahutussüsteemi – ülesandeks on üleliigse soojuse ärajuhtimine välisõhku ja mootori hoidmine töötemperatuuril. Jahutussüsteem koosneb: ventillator, radiooator, veepump , termostaat, lõdvikud, jahutussärk, salongi radikas.
Süütesüsteemid – ülesandeks on teha madalpingest kõrgepinge, juhtida see küünalde kaudu silindritesse ja süüdata silindrites töösegu. Süütesüsteem koosneb: vooluallikas aku või generaator , madalpinge juhtmed , süütepool, kõrgepinge juhtmed, süüteküünlad ja katkesti jaotur .
Mootori blokk
Kõik mootori silindrid olenematta nende asetus viisist on ühendatud üheks detailiks, mida nimetatakse mootori blokiks. Mootori blokk on mootori aluseks, kuhu kinnitatakse kõik mootori detailid. Blokid valatakse kas hall- malmist või alumiinium sulamist. Mootori blokk valatakse tervikuna koos karteriga. Karteris pöörleb väntvõll, karteri liite pinda on puuritud avad ning need on keermestatud. Liitepinna külge kinnitatakse poltide või kruvidega karteri põhi ehk õlivann. Mootoribloki külgpindadelt leiame mitmeid avasi, mille abil saab bloki külge kinnitada mootori teisi detaile. Bloki ülaosas on avad blokikaane kinnitamiseks. Silindrite osa blokis võib olla lahendatud kahel viisil. Silinder on kas valatud silindri blokiga või silinder on valmistatud eraldi ja hiljem blokiga ühendatud. Esimesel juhul valatakse silindrid koos blokiga ja töödeldakse koos kolvile, teisel juhul valatakse silindrite jaoks eraldi pesad ning silindrid valmistatakse eraldi. Sellisel juhul on võimalik silindri bloki ja silindri valmistamine eri materjalidest . Silindri blokk on valmistatud malmist, sellisel juhul saame kergekaalulise mootori. Hülsid jagunevad märgadeks ja kuivadeks hülsideks. Märghüls on silinder, mille välimine pool on jahutussärgi üks osa, mis puutub pidevalt kokku jahutus vedelikuga. Kuiv hüls asetatakse silindri ülemisse ossa, et see vähendaks silindri kulumist, sest silinder kulub kõigerohkem ülemises osas. Kuiv hüls ei puutu kokku jahutusvedelikuga.
Väntvõll
Väntvõll on jõumomenti edasi kandev masina detail. Väntvõll on kujuvõll, väntvõll muudab kolvidelt kepsude kaudu saadava jõu pöörlevaks jõuks. Väntvõlli osad on esi tapp , võllikaelad, võllipõsk, õlikanal ja tugiäärik. Võllikaelad on kogu võlli suhtes ühel sirgel, see tähendab kui väntvõlli alusel pöörata jäävad nad ühele sirgele. Vändakaelad aga võlli pööramisel ümber võlli kaelte võlli keskmest kaugusel, mis vastab kolvi käigule. Vända ja võlli kaelad on karastatud kõrgsagedus vooluga. Väntvõlli põsed ühendavad võlli ja vända kaelu. Põskede jätkuvaks osaks võlli vastas poolel on vastukaalud , mis tasakaalustavad väntmehhanismi tööd. Väntvõlli eesmisele otsale on asetatud ajamite rihma rattad. Nendeks võivad olla: hammasratas , ketiratas ja hammasrihma ratas. Kui nukkvõll on alumise asetusega, siis tavaliselt kasutatakse hammasratas ülekannet. Kui aga nukkvõll asetseb ülemises asendis, siis kasutatakse kett või hammasrihma ajamit. Hammasrihm on tänapäevasel. Et ajami ratas ei muuda oma asendit võlli suhtes on võlli ja ajamiratta vahele asetatud kiil. Kiilujaoks on nii väntvõlli kui ka ajamirattal vastav soon. Väntvõlli ajami ratas on jaotus hammasrataste karbis ning ilma mootorit osaliselt lahtivõtmata me seda ei näe. Mootorist väljaulatuvale osale kinnituvad veel kiilrihmad, mille abil käitatakse mitmeid abiseadmeid(genekas, veepump). Väntvõlli sees on kanalid, nende kaudu juhitakse surve all õli väntvõlli laagritele. Kanalite puurimis kohad on suletud korkidega ja paljudel võllitüüpidel moodustatakse korgiga kanali sisenemiskohale tasku, millesse koguneb õlis olevaid mustus osakesi. Väntvõlli tagumine ots on töödeldud nii, et sinna saab kinnitada hooratta. Hooratta kinnituskohta nimetatakse võlli tugi äärikuks, avatud sisse puuritud, keermestatud hooratta kinnituspoltide tarbeks. Tugi ääriku pind on lihvitud väga siledaks ning sellele toetub isesuruv tihend , mis hoiab ära õli väljapääsu karterist. Väntvõlli tagumises otsas tugiääriku sees on käigukasti esimene võll, ehk siduri võlli laagripesa.
Väntvõlliga liituvad osad
Kinnituspolt - selle abil liidetakse ühtseks süsteemiks kiilrihmarattad, gaasijaotusmehhanismi ajami ratas ja väntvõll.
Lukustusrõngas – ei lase kinnituspolti ise lahti tulla.
Võngete summuti – vähendab väntvõlli vibratsiooni, kasutatakse diiselmootortes.
Kiilrihma ratas – jõu ülekandmiseks väntvõllilt abiseadmetele.
Õlitõrje seib – töötab koos väntvõlli esimese otsa tihendiga, tõrjudes oma pöörlemisega tihendi lähedusest õli eemale.
Gaasijaotusmehhanismi käitamise ajami ratas – käitab nukkvõlli või nukkvõlle
Hooratta hammasvöö – on hoorattale asetatud pingistuga ja tema kaudu pööratakse väntvõlli käivitit.
Mootorikeps
Kepsu kaudu ühendatakse väntvõll kolviga. Kepsu osadeks on: kepsu ülemine pea, kepsusäär ja kepsu alumine pea. Keps on kolbi ja väntvõlli ühendav detail. Kepsu ülemine pea ei ole lahtivõetav. Enamikel mootoritel on ülemisse peasse pressitud pronks puks(kolvisõrme liugelaager ). Sellisel juhul on kolvisõrmel liikumis vabadus, kepsu ülemises peas ja kolvisilmas, võibolla ka nii, et puks puudub ning kolvisõrm on ülemises peas kinni, seetähendab, et kolvisõrm ei liigu kepsu ülemises peas, see liigub kolvi silmas või on kolbiga jäigas ühenduses. Kepsu säär ühendab kepsu ülemise pea alumisega. Kepsu alumine pea on enamikel juhtudel lahtivõetav ja selles asetseb väntvõlli vända liuglaager .
Kolb
Kolb võtab töötakti ajal vastu gaaside paisumisel tekkiva rõhu jõu, ning annab selle kolvisõrme ning kepsu kaudu väntvõllile. Kolvi liikumise kiirus silindris on ebaühtlane, olles surnud seisudes null, keskosas aga maksimaalne. Niisuguse kiiruse muutumine iga kolvi käigu korral tekitab suuri inerts jõude. Nende jõudude suurus sõltub kolvi ja temaga liituvate massist. Kolb peab taluma gaaside põlemisel tekkivat kõrget kuumust ja paisumist . Kolbide enam levinumaks materjaliks on alumiiniumi sulam . Nad on kerged, samas tugevad, juhivad hästi soojust, väikese hõõrde teguriga . Kolbi tugevuse saavutamiseks on see valatud ribidega ja on silmade kohalt kõige paksem . Kolvi pea on väiksema läbimõõduga kui kolvi alaosa seetähendab, et kolb on valmistatud koonilisna. Uus kolb on ka ovaalne. Kolvi läbimõõt on kolvi silmadega risti suunas suurem, kui kolvi silmade suunas. Töösooja mootori korral muutub kolb soojuspaisumise tulemusel silindriliseks. Soojuspaisumise tulemusel võib kolb silindrisse kinnikiiluda, selle vältimiseks tehakse mõningatele kolbidele T kujulised sisselõiked e paisumispilud. Kolbi põhi võib olla tasapinnaline või eri kujuliselt süvistatud, eriti diiselmootoritel. Selline kolbi põhi võib moodustada põlemis kambri või selle osa. Kolbi pea välispinnale on töödeldud ring sooned, surve rõngaste ja õlirõngaste jaoks. Pea põhi ja surverõngad moodustavad tihedus vöö, sest see kolbi osa takistab gaaside läbi pääsu silindri seina ja kolbi vahelisest pilust. Rõngassoonte arv sõltub mootori ehitusest. Õlirõnga põhja kogu ümbermõõdu rõnga poolt püütud õli juhtimiseks mootori karterisse . On valmistatud kolbe mille hõlma valmistamiseks kasutatakse materjaliks INVAR’i. Invari paisumis tegur on äärmiselt väike, temperatuuri muutused inveri mõõtmeid praktiliselt ei muuda. Kasutatakse ka kolbe mille pea ei ole kogu ulatuses kolvi hõlmaga seotud, seda tugendatakse teras lamellidega. Kolvi rõngaste ülesandeks on:

Tihendada kolvi ja silindri vahelist ruumi

Eemaldada silindri seintelt üleliigne õli

Juhtida soojust silindri seintele ja sealt jahutussüsteemi.
Otstarbe järgi jaotatakse kolvirõngad: surve ja õlirõngasteks. Surve rõngad takistavad gaaside pääsu kolvi pealsest ruumist karterisse, tagades sellega silindris vajaliku rõhu. Õlirõngad takistavad õli pääsemise kolvipealsesse ruumi. Sõidu autode mootorites kasutatakse põhiliselt kahte surve rõngast ja ühte õlirõngast, ning nad kõik asetsevad kolvi silmadest üleval pool. Diiselmootoritel on tavaliselt kolm surverõngast. Surverõngaste lisamine ei suurenda kuigivõrd silindri ja kolvi vahelist tihedust . Küll aga suurendab rõnga lisamine kolvi ja silindri vahelisi hõõrdejõude, mille tulemusena väheneb mootori kasutegur. Hea tiheduse saavutamiseks sobitatakse kolvirõngad hoolikalt kolvi ja silindriga. Kolvirõngad valmistatakse legeeritud malmist, harva ka lehtterasest. Et kolvirõngas saaks vetruda ja silindris kinni ei kiiluks on rõngas ühest kohast läbilõigatud. Lõige võib olla risti, kaldu või astmeliselt. Vabas olekus on rõnga läbimõõt suurem kui silindris. Seetõttu surutakse kolvile astatud rõngad enne silindrisse panekut kokku ning nad liiguvad tihedalt vastu silindri seina. Ülemine kolvirõngas töötab kõige raskemates tingimustes, temale mõjub otseselt kõrge rõhk ja kuum temperatuur. Kulumiskindluse tõstmiseks kaetakse ülemine rõngas poolse kroomiga, mille pooridesse kogunev õli vähendab kulumist. Kaasajal kasutatakse surverõnga katmist molübdeeniga. Selle sulamis temperatuur on 2660o C.
Kolvi sõrmed
Kolvi sõrm ühendab kepsu ülemise pea ja kolviga. Töötamise ajal mõjuvad talle suured koormused ja hõõrdejõud. Sellepärast üeavad nad olema kulumis kindlad ja tugevad. Nende valmistamiseks kasutatakse teraseid, mille süsiniku sisaldus ei ole eriti kõrge. Kolvi sõrme liikumise järgi nimetatakse neid ujuvateks ja mitte ujuvateks. Ujuv kolmisõrm võib liikuda töötamise ajal kolvi silmas kui ka kepsu ülemises peas. Mitte ujuv sõrm on kepsu ülemise peaga jäigalt ühendatud ja liigub ainult kolvi silmades.
Raam- ja kepsu laagrid
Väntmehhanismi laagird on suuremas osas liuglaagrid st, et väntvõll pöörleb oma laagritel liuguvalt, seal ei ole veerevaid osi niinagu kuul- või rull-laagritel. Väike mootoritel pöörleb väntvõll veerelaagritel. Laagrite ülesandeks on:

Olla väntvõllile ja kepsule kandvaks osaks

Vastu võtta paisumisel tekkivad jõud, millega omakorda liituvad pöörlevate masside inertsjõud

Vähendada omavahel liikuvate detailide hõõrdejõude
Raam ja kepsulaagritele mõjuvad jõud on ebaühtlased. Töötakti ajal kannab kepsulaagri üleminepool kõige suuremat koormust. Kolbi allapoole liikumisega väheneb laagri ülemisele poolele vähenev jõud pidevalt, olles kõige väiksem kolvi A.S.S’is. jõud laagri ülemisele poolele hakkab suurenema, kui kolb liigub alumisest surnud seisust ülemise poole. Nüüdne koormus on tunduvalt väiksem, kui seda oli töötakti ajal, kuid ei ole ühesugune kolvi igal liikumisel üles sõltudes taktist ja on suurim survetakti ajal ja väikeseim väljalasek takti ajal. Laagrite sellised töötingimused seavad laagri materjalile eri nõudeid.

Laagri materjal peab suutma peita endasse väntvõllilt lahti tulnud üliväikseid osakesi, et need koos õliga ei muutuks pastaks, mis oleks võimeline laagrit kiiresti ära kulutama.