Mäntäpolttomoottori on männällä varustettu polttomoottori, jonka tehtävänä on välittää kemiallisessa reaktiossa syntyvän lämpöenergian muuntamista moottorin mekaaniseksi työksi.

Termillä mäntäpolttomoottori voidaan kuvitella klassinen moottori, jossa mäntä liikkuu edestakaisin, tai vähemmän käytetty moottori pyörivällä männällä ja siten Wankel-moottori.

Sisältö

• Mäntäpolttomoottori
• Moottorit, joissa on ulkopoltto ja suoraviivainen mäntäliike
• Moottorit, joissa on poltto ja männän pyörivä liike
• Polttomoottorit ja suoraviivainen mäntäliike
• Mäntäpolttomoottori ja sen rakenne
• Yksiakseliset moottorit
• Moniakseliset moottorit
• Mäntäpolttomoottorien jako jakelutyypin mukaan
• Mäntäpolttomoottorin perusparametrit

Mäntäpolttomoottori

1. Palamispaikan mukaan:

• Polttomoottori (esim. bensiini- tai dieselmoottori)
• Ulkoinen polttomoottori (esim. Stirling-moottori)

2. Moottori, jonka käyttöjakso on ajoittainen, joko:

• Kaksitahtimoottori
• Nelitahtimoottori

3. Männän liikkeen mukaan:

• Moottori edestakaisin mäntäliikkeellä
• Moottori pyörivällä männän liikkeellä (Wankel-moottori)

Kuitenkin, jotta moottori voidaan luokitella mäntäpolttomoottoriksi, sen on täytettävä vähintään yksi ehto kustakin näistä kolmesta kohdasta. Tällä hetkellä yleisimmin käytetty mäntäpolttomoottorityyppi on nelitahtinen ja kaksitahtinen polttomoottori, jossa on suorasuuntainen edestakainen liike.

Muuntyyppisiä mäntäpolttomoottoreita ei enää käytetä tai niitä käytetään vain vähän.

Moottorit, joissa on ulkopoltto ja suoraviivainen mäntäliike

Tämän tyyppinen moottori on vähiten käytetty mäntäpolttomoottoreista. Stirling-moottori käyttää ulkoisesta lähteestä peräisin olevaa lämpöä energian tuottamiseen työkiertoa varten.

Liittyvä postaus - 

Stirling-moottori: Mitkä ovat sen edut?

Stirling-moottori käyttää polttopolttoaineen kemiallista energiaa eristetyn työaineen lämmittämiseen, joka tekee työtä moottorissa. Palaminen tapahtuu aina moottorin ulkopuolella ja eristetty työaine on usein kaasua.

Moottorit, joissa on poltto ja männän pyörivä liike

Tähän luokkaan kuuluu Wankel-moottori, jota joskus kutsutaan pyöriväksi moottoriksi. Se on polttomoottori, jossa on pyörivä mäntä, joka muuttaa paineen pyöriväksi liikkeeksi. Toisin kuin klassisessa mäntäpolttomoottorissa, Wankel-moottorin kaikki osat pyörivät yhteen suuntaan.

Liittyvä postaus - 

Wankel-moottori: Miten se toimii ja mitkä ovat sen edut?

Nelitahtinen sykli: imu, puristus, poltto ja poisto, tapahtuu soikean muotoisen sisäkotelon ja kolmion muotoisen pyörivän männän välillä.

Männät pyörivät akselin ympärillä, jota kutsutaan epäkeskiseksi akseliksi, ja kulkevat roottorin keskustan läpi. Suuri hammaspyörä tarjoaa männän pyöreän liikkeen sisäisillä hampailla, jotka sijaitsevat roottorin (männän) keskellä. Pieni hammaspyörä, joka kytkeytyy roottorin vaihteeseen, on kiinnitetty jäykästi akseliin.

Liittyvä postaus - 

Moottorin männät: miten ne toimivat?

Paikoissa, joissa pyörivä mäntä kohtaa moottorin kannen sisävaipan, tiiviste varmistaa, että roottorin ja vaipan väliin muodostuu kolme erillistä tilaa. Männän pyöriessä nämä tilat liikkuvat pyörimissuuntaan ja lisäävät ja pienentävät tilavuutta.

Polttomoottorit ja suoraviivainen mäntäliike:

Mäntäpolttomoottori, jossa on poltto ja männän edestakaisliike, kuuluu yleisimpiin autojen, moottoripyörien, laivojen ja pienlentokoneiden ajamiseen.

Liittyvä postaus - 

Polttomoottori: miten se toimii?

Siksi se on mäntäpolttomoottoreiden lisäksi myös kaikkien muiden polttomoottoreiden lukuisin edustaja.

Voimme sisällyttää nämä moottorit luokkaan:

• Kaksitahtibensiinimoottorit (nämä ovat pieniä moottoreita, joita käytetään pääasiassa moottoripyörien ajamiseen)
• Kaksitahtidieselmoottorit (näitä moottoreita käytetään useimmiten teollisuudessa, kuten varageneraattorit sähkön tuotantoon)
• Neli- bensiinimoottorit (nämä ovat eri tilavuuksia moottoreita, joita käytetään useimmiten autojen ajamiseen)
• Nelitahtiset dieselmoottorit (nämä ovat eri tilavuuksia moottoreita, joita käytetään useimmiten autojen, linja-autojen, pakettiautojen tai kuorma-autojen ajamiseen ja muihin raskaisiin koneisto)

Tämän moottorin konsepti pähkinänkuoressa:

Polttomoottorilla varustettu mäntäpolttomoottori muuntaa kemiallisen energian mekaaniseksi energiaksi polttamalla seosta. Kun seos on sytytetty polttokammiossa, jonka tulee olla täydellisesti tiivis, syntyy suuri paine, joka vaikuttaa moottorin mäntään ja liikuttaa sitä.

Männän liukuliike välittyy kiertokangen kautta kampiakselille ja muuttuu siten pyöriväksi, jonka ansiosta auton tai muun koneen kuljettaja on varmistettu.

Moottorin yksi työjakso koostuu seuraavista vaiheista:

1. Immu – sylinterin täyttövaihe uudella panoksella
2. Puristus – seoksen puristamisvaihe
3. Palto - palamisvaihe, jonka aikana muutos tapahtuu lämpöenergiaa mekaanista työtä varten
4. Pakokaasut - vaihe, jossa pakokaasut työnnetään ulos sylinteristä

Mäntäpolttomoottori ja sen rakenne:

Männän suoralinjaisella liikkeellä ja polttomoottorilla varustetut mäntäpolttomoottorit voidaan jakaa useisiin ryhmiin useiden suunnitteluominaisuuksien mukaan, nimittäin:

Jäähdytysmenetelmän mukaan:

• Ilmajäähdytteinen moottori
• Nestejäähdytteinen moottori

Jaamme mäntäpolttomoottorit sylintereiden ja kampiakselien lukumäärän ja järjestelyn mukaan:

Yksiakseliset moottorit:

Yksiakselinen moottori on mäntäpolttomoottori, joka on varustettu vain yhdellä kampiakselilla. Tämä moottorityyppi on yleisimmin edustettuna mäntäpolttomoottoreiden rakenteessa.

Yksiakselisten moottoreiden ryhmä sisältää:

• Yksisylinteriset moottorit
• Rivimoottorit - vastaavasti yksiriviset, joissa kaikki sylinterit samassa rivissä
• Kaksiriviset moottorit - V-moottorit V-muotoisilla sylintereillä, moottorit A-sylintereillä tai {}-moottorit
• Kolmiriviset moottorit - W-moottorit
• Puhallinmoottorit
• Neliriviset moottorit - X-moottorit
• Radiaalimoottorit - sylinterit kampiakselin ympärillä
• Moniradiaalimoottorit - kaksi-, kolmi- , nelisylinteriset radiaalimoottorit ja niin edelleen

Sylinterien lukumäärän mukaan jotkut edellä mainituista tyypeistä kuuluvat litteiden moottoreiden ryhmään.

Moniakseliset moottorit:

Moniakselinen moottori on mäntäpolttomoottori, jossa on useita kampiakseleita. Akseleiden lukumäärän mukaan moniakselisia moottoreita kutsutaan kaksiakselisiksi, kolmiakselisiksi ja niin edelleen.

Liittyvä postaus - 

Kampiakseli: Mihin se on tarkoitettu ja mitä voimia sen on kestettävä?

Moottorin moniakselinen rakenne mahdollistaa yksimäntäisten, kaksimäntäisten ja monimäntäisten moottoreiden toteuttamisen.

Tähän ryhmään kuuluvat:

• Moottorit, joissa on vastakkain pyörivät männät
• Moottorit rinnakkaisilla sylintereillä - U-moottorit
• Kolmiomoottori
• Y-moottorit
• Nelisivumoottori
• H-moottorit

Sylinterien lukumäärän mukaan jotkut edellä mainituista tyypeistä kuuluvat litteiden moottoreiden ryhmään.

Mäntäpolttomoottorien jako jakelutyypin mukaan:

1. Moottori kanavajakolla
2. Moottori liukujakolla
3. Moottori venttiilijakolla:

• Venttiilijako F - yksi venttiili sylinterin puolella ja toinen päässä (vanhentunut malli)
• Venttiilijako SV (sivuventtiili) - venttiilillä sylinterin sivulla (vanhentunut malli)
• Venttiilinjako OHV (yläventtiili) - venttiileillä sylinterikannessa
• OHC-venttiilisarja (yläpuolinen nokka-akseli) - venttiileillä ja nokka-akselilla sylinterikannessa
• DOHC- tai 2xOHC-venttiilisarja - kahdella nokka-akselilla sylinterissä pää
• Moottori yhdistetyllä jakelulla - kanava, venttiilin ulostulo yleensä käsittelee seoksen sisääntuloa.

Männän liikkeellä varustetun mäntäpolttomoottorin ominaisparametrit ovat:

• Isku - männän ala- ja yläkeskipisteen välinen etäisyys
• Iskun tilavuus - polttokammion tilavuuksien ero männän ala- ja yläkeskipisteen välillä cm3
• Puristustilan tilavuus - tilavuus, joka jää sylinteriin cm3, kun mäntä on yläkuolokohdassa
• Puristussuhde - sylinterin tilavuuden suhde männän ollessa alakuolokohdassa tilavuuteen, kun mäntä on yläkuollut kohta

Mäntäpolttomoottorin perusparametrit:

Mäntäpolttomoottorin teknisiä perusparametreja ovat teho ja vääntömomentti. Auton enimmäisnopeus ja kiihtyvyys riippuvat näistä parametreista, polttoaineenkulutuksesta tai kyvystä kiivetä mäkeä.

Moottorin teho on ilmoitettu kilowatteina (kW) ja hevosvoimina (PS, HP, ks). Vääntömomentin yksikkö on newtonmetri (Nm) tai pauna jalkaa kohti (ft-lbs).