Kolven är en av de mest belastade och viktigaste delarna i en bilmotor. Det är tack vare den som värmeenergin från bränsleförbränningen omvandlas till maskinrörelse. Men många förare har ingen aning om hur en motorkolv ser ut. Vi berättar om kolvens struktur, liksom dess möjliga fel.
Hur motorkolven fungerar i en bil
Traditionella förbränningsmotorer kallas också kolvmotorer. I deras kroppar (block) är cylindriska håligheter, eller helt enkelt cylindrar, gjorda. Varje cylinder har sin egen kolv. Låt oss komma ihåg principen för drift av förbränningsmotorer. Vid förbränning av bränsle-luftblandningen trycker gaser på kolven och den börjar röra sig progressivt. Med hjälp av kopplingsstången och vevaxeln omvandlas denna translationsrörelse till rotationsrörelse och överförs sedan genom överföringen till hjulen.
Själva kolven har naturligtvis också en cylindrisk (eller snarare nästan cylindrisk) form för att passa tätt mot ytan på cylindern i motorn. Faktum är att kolven (tillsammans med andra komponenter) är utformad för att omvandla förbränningsenergin i luft-bränsleblandningen till rörelseenergi.
Vilka delar består en kolv av
Om du tittar noga på hur kolven i en förbränningsmotor ser ut, kan du notera dess två viktiga komponenter: kolvhuset och tätningsdelen. Kolvhuset består i sin tur av en botten- och en styrdel.
Kolvbotten (eller kolvhuvudet) är den övre delen av kolven. Den tar upp gastrycket och den största delen av värmebelastningen, så den har tjockare metall än resten av huset.
Kolvens botten kan ha olika form: platt, med en skåra för att skapa den optimala formen på förbränningskammaren, med skåror för ventilplattor (om dessa delar plötsligt möts när kamremmen går sönder eller kedjan slirar). I dieslar och bensinmotorer med låg volym och högt kompressionsförhållande kan kolven ha en konkav botten – i själva verket är det mesta av förbränningskammaren i den. I andra motorer (bensinmotorer med hög kompression) kan kolvhuvudet vara konvext.
Kolvens styrande (sido) del kallas också kjolen. Den upprätthåller kolvens korrekta position i förhållande till cylindern. Kolvkjolen glider längs kolvväggarna. Den är därför vanligtvis belagd med friktionshämmande material.
På insidan av kolvkjolen finns förtjockningar (bossor) med hål för kolvstiftet, som förbinder denna del med vevstaken. Kolvstiftet säkras antingen genom en tät passning eller med snäppringar – det finns spår i kjolen för dem.
Tätningsdelen är en mycket viktig komponent i kolven som rör sig i cylindern. Utan den skulle gaser från förbränningskammaren strömma in i vevhuset och olja från vevhuset skulle strömma in i förbränningskammaren. För att undvika detta har kolven spår för installation av speciella kompressions- och oljeringar. Kolvringar används också för att kyla själva kolven, vilket tar bort överskottsvärme från kolvens botten till cylinderväggarna.
Syftet med sådana ringar framgår av namnet. Kompressionsringar – det finns vanligtvis två av dem per kolv, övre och nedre – tillåter inte gaser att fly in i vevhuset, vilket bibehåller arbetstrycket (kompression) i cylindern. Och oljeskimmers – de tar bort överflödig olja från cylinderns yta när kolven rör sig nedåt.
Vilket material är kolvarna gjorda av? De var en gång gjutna av tungt och ganska sprött gjutjärn. Sedan tog aluminiumlegeringar över. De har bättre värmeavledning och väger mindre – så att de kan användas i moderna motorer med högre varvtal.
Förutom aluminiumkolvar tillverkas nu även stålkolvar. De klarar bättre av ännu högre cylindertemperaturer och tryck. Och tack vare tunnare väggar och total höjd med samma cylinderdiameter har de vanligtvis en lägre massa.
Vilka är orsakerna till kolvslitage och vilka är konsekvenserna
Precis som andra delar utsätts förbränningsmotorns kolv för naturligt slitage, särskilt dess övre del som ligger närmare förbränningskammaren. Det tar den huvudsakliga termiska och fysiska belastningen. Den första kolvringen och dess spår slits ut först.
Det finns faktorer som förkortar en motorkolvs livslängd, t.ex. brist på olja eller dålig oljekvalitet. Kolven kan också börja brytas ned på grund av överhettning eller uppkomsten av detonation – en explosiv process för förbränning av bränsle, som åtföljs av plötsliga tryckspikar och temperaturökningar i cylindrarna.
Symtom på kritiskt kolvslitage är vanligtvis lätt märkbara:
- instabil motordrift;
- knackningar när motorn är igång;
- minskad motoreffekt;
- ökad oljeförbrukning och blå rök från avgasröret;
- sot på tändstiften;
- ökad bränsleförbrukning.
Om något av ovanstående problem upptäcks, dröj inte med att lösa dem – de kan få allvarliga konsekvenser upp till motoröversyn.
Denna kolv har väl synliga repor (scoring) på kjolen, som kan ha uppstått på grund av överhettning eller brist på olja.
Hur man väljer rätt ersättningskolv
Bra motorkolvar är kvalitetsmetall, hög måttnoggrannhet och fast vikt (med minimala avvikelser). Lite kända tillverkare har vanligtvis problem med var och en av punkterna.
För att inte stöta på en defekt är det därför bättre att bara välja originalreservdelar eller kolvar från välkända tillverkare. Till exempel väletablerade företag som Mahle eller Kolbenschmidt.
Kolvar av denna form är installerade i dieselmotorer. Till vänster är en aluminiumkolv, till höger – stål. Foto: Mahle Mahle
Det är viktigt att inte göra ett misstag med kolvens storlek. För många modeller av motorer finns det delar av reparationsstorlekar – de har en något (vanligtvis en bråkdel av millimeter) större diameter. Detta kompenserar för slitaget på cylinderväggarna, som i reparationsprocessen borras under den nya storleken, samtidigt som de återställer sina ytor.
Följaktligen väljs kolvens storlek med hänsyn till cylinderns produktion (om det inte finns någon betydande är det tillräckligt att köpa kolvar av nominell storlek). Vilka delar som behövs i varje enskilt fall bestäms av servicemästarna enligt resultaten av defekter och mätningar av den reparerade motorn.
Så i korthet
- Kolven rör sig genom motorcylindern och tar belastningen från de expanderande gaserna under förbränningen av bränsleblandningen.
- Kolvens huvuddelar är höljet (botten och kjol) och tätningsdelen med ringar.
- Kolvar slits naturligt, men processen kan påskynda bristen på smörjning, detonation och överhettning.
- När du byter kolvar är det nödvändigt att välja storlek korrekt, det är bättre att använda produkter från kända tillverkare.