Motorkolben - was ist das und wofür ist es?
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Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Moderne Verbrennungsmotoren haben eine komplexe Struktur im Vergleich zu Analoga, die zu Beginn der Automobilindustrie hergestellt wurden. Dies liegt an der Tatsache, dass Hersteller zur Gewährleistung von Stabilität, Wirtschaftlichkeit und Effizienz zusätzliche elektronische Systeme am Netzteil installieren.

Trotz der Subtilität elektrischer Systeme hat sich am ICE-Gerät nicht viel geändert. Die Hauptelemente der Einheit sind:

  • Kurbelmechanismus;
  • Zylinderkolbengruppe;
  • Ansaug- und Auslasskrümmer;
  • Gasverteilungsmechanismus;
  • Motorschmiersystem.

Mechanismen wie Kurbel- und Gasverteilung sollten synchronisiert werden. Dies wird dank des Antriebs erreicht. Es kann ein Gürtel oder eine Kette sein.

Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Jede Motorbaugruppe erfüllt eine wichtige Funktion, ohne die ein stabiler Betrieb (oder sogar eine Betriebsfähigkeit) des Aggregats nicht möglich ist. Überlegen Sie, welche Funktion der Kolben im Motor und in seiner Vorrichtung erfüllt.

Was ist ein Motorkolben?

Dieser Teil ist in allen Verbrennungsmotoren eingebaut. Ohne sie ist es unmöglich, die Drehung der Kurbelwelle sicherzustellen. Unabhängig von der Modifikation der Einheit (Zwei- oder Viertakt) bleibt der Kolbenbetrieb unverändert.

Dieser zylindrische Teil ist an der Pleuelstange befestigt, die wiederum an der Kurbelwellenkurbel befestigt ist. Sie können damit die durch die Verbrennung freigesetzte Energie umwandeln.

Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Der Raum über dem Kolben wird als Arbeitskammer bezeichnet. Es werden alle Uhren des Automotors benötigt (ein Beispiel für eine Viertaktmodifikation):

  • Das Einlassventil öffnet und Luft wird mit Kraftstoff gemischt (bei atmosphärischen Vergasermodellen) oder Luft selbst wird angesaugt (z. B. wird Luft in einen Dieselmotor gesaugt und Kraftstoff wird zugeführt, nachdem das Volumen auf das erforderliche Maß komprimiert wurde).
  • Wenn sich der Kolben nach oben bewegt, sind alle Ventile geschlossen, das Gemisch kann nirgendwo hingehen, es zieht sich zusammen;
  • Am höchsten Punkt (auch als tot bezeichnet) wird dem Druckluft-Kraftstoff-Gemisch ein Funke zugeführt. In dem Hohlraum bildet sich eine scharfe Energiefreisetzung (das Gemisch entzündet sich), wodurch sich der Kolben nach unten ausdehnt.
  • Sobald der tiefste Punkt erreicht ist, öffnet sich das Auslassventil und die Abgase werden durch den Auslasskrümmer abgeführt.
Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Identische Zyklen werden von allen Elementen der Kolbengruppe des Motors nur mit einem bestimmten Hubraum ausgeführt, der eine gleichmäßige Drehung der Kurbelwelle gewährleistet.

Aufgrund der Dichtheit zwischen den Wänden des Zylinders und den O-Ringen des Kolbens wird ein Druck erzeugt, durch den sich dieses Element zum unteren Totpunkt bewegt. Während der Kolben des benachbarten Zylinders die Kurbelwelle weiter dreht, bewegt sich der erste im Zylinder zum oberen Totpunkt. Es gibt also eine Hin- und Herbewegung.

Kolbendesign

Einige unter dem Kolben bedeuten eine Kombination von Teilen, die auf der Kurbelwelle montiert sind. Tatsächlich ist dies ein Element mit einer zylindrischen Form, das während der Mikroexplosion eines Gemisches aus Kraftstoff und Luft am Ende eines Kompressionshubs mechanische Beanspruchung aufnimmt.

Die Kolbenvorrichtung umfasst:

  • Unterseite;
  • Nuten für O-Ringe;
  • Rock.
Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Der Kolben ist mit einem Stahlstift an der Pleuelstange befestigt. Jedes Element hat seine eigene Funktion.

Unten

Dieser Teil des Teils nimmt mechanische und thermische Beanspruchung auf. Es ist die untere Grenze der Arbeitskammer, in der alle oben genannten Maßnahmen durchgeführt werden. Der Boden ist nicht immer flach. Seine Form hängt vom Motormodell ab, in das er eingebaut ist.

Dichtungsteil

In diesem Teil sind Ölschaber und Kompressionsringe installiert. Sie sorgen für maximale Dichtheit zwischen dem Zylinderblock des Zylinders, so dass sich im Laufe der Zeit nicht die Hauptelemente des Motors abnutzen, sondern austauschbare Ringe.

Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Die häufigste Modifikation betrifft drei O-Ringe: zwei Kompressionsringe und einen Ölschaber. Letzteres regelt die Schmierung der Zylinderwände. Die Kombination von Boden und Dichtung wird vom Kolbenkopf oft als Mechanik bezeichnet.

Rock

Dieser Teil des Teils bietet eine stabile aufrechte Position. Die Wände der Schürze lenken den Kolben und verhindern, dass er sich umdreht, wodurch die mechanische Last nicht gleichmäßig über die Wände des Zylinders verteilt würde.

Die Hauptfunktionen des Kolbens

Die Hauptfunktion des Kolbens besteht darin, die Kurbelwelle durch Drücken der Pleuelstange in Bewegung zu setzen. Diese Aktion tritt auf, wenn das Gemisch aus Kraftstoff und Luft gezündet wird. Die flache Oberfläche des Bodens nimmt alle mechanischen Belastungen auf.

Zusätzlich zu dieser Funktion verfügt dieser Teil über einige weitere Eigenschaften:

  • Es dichtet die Arbeitskammer im Zylinder ab, wodurch die Explosionseffizienz einen maximalen Prozentsatz aufweist (dieser Parameter hängt vom Kompressionsgrad und dem Kompressionsgrad ab). Wenn die O-Ringe abgenutzt sind, leidet die Dichtheit und gleichzeitig nimmt die Leistung des Aggregats ab.Motorkolben - was ist das und wofür ist es?
  • Kühlt den Garraum. Diese Funktion verdient einen separaten Artikel, aber kurz gesagt, wenn sie im Zylinder gezündet wird, steigt die Temperatur stark auf zweitausend Grad. Um sicherzustellen, dass das Teil nicht davon schmilzt, ist es äußerst wichtig, Wärme abzuleiten. Diese Funktion übernehmen die Dichtringe, der Kolbenbolzen zusammen mit der Pleuelstange. Die Hauptelemente zur Wärmeabfuhr sind jedoch Öl und ein frischer Teil des Luft-Kraftstoff-Gemisches.

Kolbentypen

Bisher haben die Hersteller eine Vielzahl unterschiedlicher Modifikationen der Kolben entwickelt. Die Hauptaufgabe in diesem Fall besteht darin, ein „goldenes Mittel“ zwischen der Verringerung des Verschleißes der Teile, der Produktivität der Einheit und einer angemessenen Kühlung der Kontaktelemente zu erreichen.

Um den Kolben besser zu kühlen, ist eine größere Anzahl breiter Ringe erforderlich. Damit nimmt jedoch der Wirkungsgrad des Motors ab, da ein Teil der Energie dazu verwendet wird, mehr Reibung zu überwinden.

Alle Kolben sind konstruktionsbedingt in zwei Modifikationen unterteilt:

  • Für Zweitaktmotoren. Der Boden in ihnen hat eine Kugelform, die das Entfernen von Verbrennungsprodukten und das Füllen der Arbeitskammer verbessert.Motorkolben - was ist das und wofür ist es?
  • Für Viertaktmotoren. Bei solchen Modifikationen ist der Boden konkav oder flach. Die erste Kategorie ist sicherer, wenn die Ventilsteuerung verschoben wird - selbst bei geöffnetem Ventil kollidiert der Kolben nicht damit, da er entsprechende Aussparungen aufweist. Diese Elemente sorgen auch für ein besseres Mischen der Mischung in der Arbeitskammer.

Kolben für Dieselmotoren - eine separate Kategorie von Teilen. Erstens sind sie viel stärker als Analoga für Benzin-ICEs. Dies ist notwendig, da im Zylinder ein Druck von mehr als 20 Atmosphären erzeugt werden muss. Aufgrund hoher Temperaturen und enormen Drucks fällt ein herkömmlicher Kolben leicht zusammen.

Zweitens haben solche Kolben häufig spezielle Aussparungen, die als Kolbenbrennkammern bezeichnet werden. Beim Ansaugtakt erzeugen sie Turbulenzen, die eine verbesserte Kühlung des heißen Bodens sowie ein effizienteres Mischen von Kraftstoff mit Luft ermöglichen.

Motorkolben - was ist das und wofür ist es?

Es gibt auch eine andere Klassifizierung dieser Elemente:

  • Besetzung. Sie werden durch Gießen in einen Endlosrohling hergestellt, der dann auf Drehmaschinen verarbeitet wird. Solche Modelle werden in Personenkraftwagen verwendet;
  • Nationalmannschaften. Diese Teile bestehen aus verschiedenen Teilen, wodurch Materialien für einzelne Kolbenelemente kombiniert werden können (z. B. kann die Schürze aus einer Aluminiumlegierung und der Boden aus Gusseisen oder Stahl bestehen). Aufgrund der hohen Kosten und der Komplexität des Designs werden solche Kolben nicht in herkömmliche Motoren eingebaut. Die Hauptanwendung dieser Modifikation sind große Verbrennungsmotoren, die mit Dieselkraftstoff betrieben werden.

Anforderungen an den Motorkolben

Damit der Kolben seine Aufgabe erfüllen kann, müssen bei seiner Herstellung folgende Anforderungen erfüllt sein:

  1. Es muss hohen Temperaturbelastungen standhalten, ohne unter mechanischer Beanspruchung verformt zu werden. Damit der Wirkungsgrad des Motors bei Temperaturänderungen nicht abnimmt, sollte das Material keinen hohen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
  2. Das Material, aus dem das Teil besteht, darf sich aufgrund der Funktion eines Gleitlagers nicht schnell abnutzen.
  3. Der Kolben sollte leicht sein, da mit zunehmender Masse infolge der Trägheit die Belastung der Pleuelstange und der Kurbel um ein Vielfaches zunimmt.

Bei der Auswahl eines neuen Kolbens ist es äußerst wichtig, die Empfehlungen des Herstellers zu berücksichtigen, da sonst der Motor zusätzlichen Belastungen ausgesetzt ist oder sogar an Stabilität verliert.

Fragen und Antworten:

Was machen Kolben in einem Motor? In den Zylindern führen sie durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches und den Aufprall benachbarter nach unten bewegender Kolben auf die Kurbel hin- und hergehende Bewegungen aus.

Was für Kolben gibt es? Mit symmetrischen und asymmetrischen Röcken mit unterschiedlichen Bodenstärken. Es gibt Kolben mit kontrollierter Expansion, autothermisch, autothermisch, duoterm, mit Leitblechen, mit abgeschrägtem Schaft, Evotec, geschmiedetes Aluminium.

Was sind die Konstruktionsmerkmale des Kolbens? Kolben unterscheiden sich nicht nur in der Form, sondern auch in der Anzahl der Schlitze zum Einbau von O-Ringen. Der Kolbenschaft kann konisch oder tonnenförmig sein.

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