Jak funguje klikový mechanismus motoru

Klikový mechanismus motoru převádí vratný pohyb pístů (v důsledku energie spalování palivové směsi) na otáčení klikového hřídele a naopak. Jedná se o technicky složitý mechanismus, který tvoří základ spalovacího motoru. V článku se budeme podrobně zabývat zařízením a funkcemi provozu KShM.

historie

První doklady o použití kliky byly nalezeny ve 3. století našeho letopočtu, v Římské říši a Byzanci v 6. století našeho letopočtu. Dokonalým příkladem je pila z Hierapolis, která používá klikový hřídel. V římském městě Augusta Raurica na území dnešního Švýcarska byla nalezena kovová klika. V každém případě si jistý James Packard patentoval vynález v roce 1780, ačkoli důkazy o jeho vynálezu byly nalezeny již ve starověku.

Složky KShM

Komponenty KShM jsou konvenčně rozděleny na pohyblivé a pevné části. Mezi pohyblivé části patří:

• písty a pístní kroužky;
• spojovací tyče;
• pístní čepy;
• klikový hřídel;
• setrvačník.

Pevné části KShM slouží jako základna, upevňovací prvky a vedení. Tyto zahrnují:

• blok válců;
• hlava válce;
• Kliková skříň;
• olejová vana;
• upevňovacích prvků a ložisek.

Pevné části KShM

Kliková skříň a olejová vana

Kliková skříň je spodní část motoru, která obsahuje ložiska a olejové kanály klikového hřídele. V klikové skříni se pohybují ojnice a otáčí se klikový hřídel. Olejová vana je nádrž na motorový olej.

Základna klikové skříně je během provozu vystavena konstantnímu tepelnému a výkonovému zatížení. Proto jsou na tento díl kladeny zvláštní požadavky na pevnost a tuhost. K jeho výrobě se používají slitiny hliníku nebo litiny.

Kliková skříň je připevněna k bloku válců. Společně tvoří kostru motoru, hlavní část jeho karoserie. Samotné válce jsou v bloku. Hlava bloku motoru je instalována nahoře. Kolem válců jsou dutiny pro chlazení kapalinou.

Uspořádání a počet válců

V současnosti jsou nejběžnější tyto typy:

• řadová poloha čtyř nebo šesti válců;
• šestiválec 90° poloha V;
• Poloha ve tvaru VR pod menším úhlem;
• opačná poloha (písty se k sobě pohybují z různých směrů);
• Pozice W s 12 válci.

V jednoduchém řadovém uspořádání jsou válce a písty uspořádány v řadě kolmo ke klikovému hřídeli. Toto schéma je nejjednodušší a nejspolehlivější.

Hlava válce

Hlava je připevněna k bloku pomocí svorníků nebo šroubů. Pokrývá shora válce písty a tvoří utěsněnou dutinu - spalovací komoru. Mezi blokem a hlavou je těsnění. V hlavě válců je také uložen ventilový rozvod a zapalovací svíčky.

Válce

Písty se pohybují přímo ve válcích motoru. Jejich velikost závisí na zdvihu pístu a jeho délce. Válce pracují při různých tlacích a vysokých teplotách. Při provozu jsou stěny vystaveny stálému tření a teplotám až 2500 °C. Speciální požadavky jsou kladeny také na materiály a zpracování válců. Jsou vyrobeny z litiny, oceli nebo slitin hliníku. Povrch dílů musí být nejen odolný, ale také snadno zpracovatelný.

Vnější pracovní plocha se nazývá zrcadlo. Je chromovaný a leštěný do zrcadlového lesku, aby se minimalizovalo tření v omezených podmínkách mazání. Válce jsou odlévány společně s blokem nebo jsou vyrobeny ve formě odnímatelných objímek.

Pohyblivé části KShM

Píst

K pohybu pístu ve válci dochází v důsledku spalování směsi vzduch-palivo. Vzniká tlak, který působí na korunu pístu. U různých typů motorů se může lišit tvarem. U benzínových motorů bylo dno zpočátku ploché, pak se začaly používat konkávní struktury s drážkami pro ventily. U dieselových motorů je ve spalovací komoře stlačen vzduch, nikoli palivo. Proto má i koruna pístu konkávní tvar, který je součástí spalovací komory.

Tvar dna má velký význam pro vytvoření správného plamene pro spalování směsi vzduch-palivo.

Zbytek pístu se nazývá plášť. Jedná se o druh vodítka, které se pohybuje uvnitř válce. Spodní část pístu nebo pláště je vyrobena tak, aby se při svém pohybu nedostala do kontaktu s ojnicí.

Na boční ploše pístů jsou drážky nebo drážky pro pístní kroužky. Nahoře jsou dva nebo tři kompresní kroužky. Jsou nezbytné k vytvoření komprese, to znamená, že zabraňují pronikání plynu mezi stěny válce a pístu. Kroužky jsou přitlačeny k zrcadlu, čímž se zmenšuje mezera. Ve spodní části je drážka pro stírací kroužek oleje. Je určen k odstranění přebytečného oleje ze stěn válce, aby se nedostal do spalovací komory.

Pístní kroužky, zejména kompresní kroužky, pracují při stálém zatížení a vysokých teplotách. K jejich výrobě se používají vysoce pevné materiály, jako je legovaná litina potažená porézním chromem.

Pístní čep a ojnice

Ojnice je k pístu připevněna pístním čepem. Jedná se o pevnou nebo dutou válcovou část. Čep je instalován v otvoru v pístu a v horní hlavě ojnice.

Existují dva typy příloh:

• pevné uložení;
• s plovoucím přistáním.

Nejoblíbenější je tzv. „plovoucí prst“. K jeho upevnění se používají pojistné kroužky. Pevná je instalována s přesahem. Obvykle se používá tepelný fit.

Ojnice zase spojuje klikový hřídel s pístem a vytváří rotační pohyby. V tomto případě vratné pohyby ojnice popisují číslici osm. Skládá se z několika prvků:

• tyč nebo základna;
• hlava pístu (horní);
• kliková hlava (spodní).

Bronzové pouzdro je vtlačeno do hlavy pístu, aby se snížilo tření a promazávaly protilehlé části. Hlava kliky je skládací pro zajištění montáže mechanismu. Díly jsou navzájem dokonale sladěny a jsou upevněny šrouby a pojistnými maticemi. Pro snížení tření jsou instalována ojniční ložiska. Jsou vyrobeny ve formě dvou ocelových vložek se zámky. Olej je přiváděn olejovými drážkami. Ložiska jsou přesně přizpůsobena velikosti kloubu.

Na rozdíl od všeobecného přesvědčení se vložky neotáčí ne kvůli zámkům, ale kvůli třecí síle mezi jejich vnějším povrchem a hlavou ojnice. Vnější část kluzného ložiska tak nemůže být při montáži mazána.

Klikový hřídel

Klikový hřídel je složitou součástí, a to jak z hlediska konstrukce, tak výroby. Přebírá krouticí moment, tlak a další zatížení, a proto je vyroben z vysoce pevné oceli nebo litiny. Klikový hřídel přenáší rotaci z pístů na převodovku a další součásti vozidla (jako je hnací řemenice).

Klikový hřídel se skládá z několika hlavních součástí:

• domorodé krky;
• hrdla spojovací tyče;
• protizávaží;
• tváře;
• stopka;
• příruba setrvačníku.

Konstrukce klikového hřídele do značné míry závisí na počtu válců v motoru. U jednoduchého čtyřválcového řadového motoru jsou na klikovém hřídeli čtyři ojniční čepy, na kterých jsou nasazeny ojnice s písty. Pět hlavních čepů je umístěno podél středové osy hřídele. Instalují se do ložisek bloku válců nebo klikové skříně na kluzných ložiskách (vložkách). Hlavní čepy jsou shora uzavřeny šroubovanými kryty. Spojení tvoří tvar U.

Nazývá se speciálně obrobený opěrný bod pro montáž ložiskového čepu postel.

Hlavní a ojniční hrdla jsou spojeny tzv. lícnicemi. Protizávaží tlumí nadměrné vibrace a zajišťují plynulý pohyb klikového hřídele.

Čepy klikového hřídele jsou tepelně zpracované a leštěné pro vysokou pevnost a přesné lícování. Klikový hřídel je také velmi přesně vyvážen a vycentrován, aby rovnoměrně rozložil všechny síly na něj působící. Ve střední oblasti kořenového krčku, po stranách podpěry, jsou instalovány perzistentní půlkroužky. Jsou nezbytné pro kompenzaci axiálních pohybů.

Rozvodová kola a řemenice pohonu příslušenství motoru jsou připevněny ke dříku klikového hřídele.

Setrvačník

Na zadní straně hřídele je příruba, ke které je připevněn setrvačník. Jedná se o litinový díl, což je masivní disk. Díky své hmotnosti vytváří setrvačník setrvačnost potřebnou pro činnost klikového hřídele a také zajišťuje rovnoměrný přenos točivého momentu na převodovku. Na věnce setrvačníku je ozubený věnec (korunka) pro spojení se startérem. Tento setrvačník otáčí klikovým hřídelem a pohání písty při nastartování motoru.

Klikový mechanismus, konstrukce a tvar klikové hřídele zůstávají po mnoho let nezměněny. Zpravidla se provádějí pouze drobné konstrukční změny za účelem snížení hmotnosti, setrvačnosti a tření.