Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Stempler er en grunnleggende del av en stempelforbrenningsmotor. Motorstemplene formidler energioverføring mellom forbrenningskammeret og den bevegelige mekanismen koblet til stemplene.
Denne artikkelen vil belyse stemplenes funksjon, konstruksjon, materiale og hvilke krefter de trenger for å tåle.
Innhold
Motorstempler funksjon
Forbrenningsmotorstempler er en av de mest belastede komponentene i en motor. De må tåle mye stress forårsaket av svært høye temperaturer (ca. 2000°C eller 3600°F) og stort trykk, som er enda høyere i dieselmotorer enn bensinmotorer. Dermed belastes stemplene hovedsakelig av trykket og temperaturen.
Veivaksel: Hva er den til, og hvilke krefter må den tåle?
I tillegg må stemplene til forbrenningsmotoren rotere veivakselen ved hjelp av koblingsstenger og fange opp ekspansjonstrykket til gassene med overflaten. En annen jobb for stemplene er å skille forbrenningskammeret fra veivakselkammeret.
Stemplene må tette godt, men ikke for mye for å opprettholde et gap mellom stempelskjørtet og sylinderveggen. Stemplene må være mindre enn sylinderen (hundrevis av millimeter) - ellers kan de sette seg fast eller sprekke. Dette er på grunn av den termiske utvidelsen av materialene.
Se nøye på animasjonen av stempelbevegelsene over og legg merke til et lite gap mellom stempelskjørtet og sylinderveggen. To rader på stempelet representerer stempelringene som er nærmere veggen enn selve stempelet.
Motorstempelkonstruksjon
Stemplet til en forbrenningsmotor består av flere deler:
- Stempelkrone/-hode
- Stempelskjørt
- Klokkestift eller stempelstift
- Stempelringer
1. Stempelkrone
Stempelkronen, kjent som stempelhodet, er overflaten på toppen av stempelet. Den må tåle svært høye temperaturer og trykk i forbrenningskammeret.
2. Stempelskjørt
Stempelskjørtet er et stempels sylindriske vegg og må forbli smurt mens motoren går, dvs. når stempelet beveger seg opp og ned. For å beholde smøringen er overflaten på stempelskjørtet litt ru.
3. Gudgeon pin
Pinnen er kjent som en stempelstift eller håndleddsstift. Det er en kort, hul stang som vanligvis er laget av en høyfast og hard stållegering. Denne tappen forbinder stempelet med koblingsstangen og gir også et lager for koblingsstangen.
Vevstang: Hva er dens funksjon?
Utformingen av stempelstiften er avgjørende for en motors ytelse, spesielt i små, høyt turtalls motorer. I disse motorene må stempelpinnen tåle høye belastninger og påkjenninger mens den opererer med høye hastigheter.
4. Stempelringer{{REF_LINK}}
Stempelet er utstyrt med ringer for å tette sylinderen og forhindre tap av kompresjon og oljelekkasje. Stempelringer er plassert i stempelsporene med en viss klaring for å sikre riktig stempelskjørt og sylindervegger smøring.
Stempelringer: Hva er deres funksjon og typer?
Vanligvis er to til tre-stempelringer montert på ett stempel. Det finnes to typer stempelringer:
- Kompresjonsring - De to øverste ringene (kun én hvis stempelet bare har to ringer) tetter forbrenningskammeret ved å trykke mot sylinderveggen.
- Oljekontrollring - Den nederste ringen, kjent som oljekontrollringen, har tre funksjoner: kontroller motoroljetilførselen til sylinderen, smør stempelskjørtet og hold overflødig olje ut av brennkammeret.
Typer stempler
Det er tre typer stempler, hver med forskjellig form og funksjon: flat topp, kuppel og tallerken.
Stempler med flat topp
Flat-top stempler har en flat topp overflate, som gjør at de kan skape mest kraft og produsere effektiv forbrenning. Imidlertid kan de skape for mye kompresjon for mindre forbrenningskamre.
Dome stempler
Dome stempler, derimot, bobler i midten som toppen av et stadion, noe som øker tilgjengelig overflate på toppen av stempelet. Denne utformingen øker kompresjonsforholdet, selv om kuppelstempeldesignet kan variere. Noen av kuppelstemplene lider av sakte brenning.
Skålstempler
Skålstempler er motsatt av kuppelstempler og har, som navnet antyder, toppen formet som en bolle eller fat med litt krøllete ytterkanter. Denne utformingen bidrar til å unngå detonasjon siden den reduserer kompresjonsforholdet ved å legge til det ekstra bollevolumet til kammeret. Disse stemplene brukes vanligvis i turboladede eller superladede motorer.
Stempelhøydeforskjell
Høyden på stempelet gir blant annet ulike egenskaper. Et høyt stempel er tyngre enn et lavt. I høyhastighetsmotorer brukes mye kortere stempler enn i konvensjonelle motorer, nettopp på grunn av deres lavere vekt.
Bensinmotorer har generelt stempler med kortere slag enn dieselmotorer. Derfor fullfører en bensinmotors stempel vanligvis slaget på kortere tid enn en dieselmotors stempel. Bensinmotorer har imidlertid lavere effektivitet enn dieselmotorer på grunn av deres lavere kompresjonsforhold.
Ulempen med svært korte stempler er økt motoroljeforbruk fordi et slikt stempel ikke kan tette forbrenningskammeret perfekt.
Motoroljeklassifisering forklart
Motorstempelmateriale
Stempler er ofte laget av aluminium, silisium, kobber, nikkel og magnesiumlegering, men andre materialer kan også brukes. Stempler som brukes i racing er langt mer solide enn stemplene til personbilmotorer, mens vekten er mye lavere for å oppnå det høye motorturtallet.