Kitkahäviöt polttomoottorissa

Abstract

Polttomoottori on yhä edelleen yksi tärkeimmistä energialähteistä, etenkin henkilö- ja tavaraliikenteessä. Viime vuosikymmenien aikana huoli ympäristöstä on asettanut polttomoottoreille kovia tavoitteita päästöjen suhteen, ja vaihtoehtoisia energialähteitä on alettu kehittämään. Vaikka polttomoottori on selvästi käytetyin moottorityyppi auto- ja kuljetusalalla, on sen puutteet huomattavat. Noin kolmasosa polttomoottorin polttoaineesta kuluu sen itse tuottaman kitkan voittamiseen; tätä kutsutaan kitkahäviöksi. Työn tarkoitus on esittää polttomoottorissa esiintyviä yksittäisiä komponentteja ja ilmiöitä, jotka yhdessä muodostavat tämän suhteellisen suuren kokonaiskitkahäviön. Pääpaino työssä on mäntäkokoonpanossa, joka muodostui selkeästi merkittävimmäksi ja sitä myöten myös tutkituimmaksi kohteeksi aiheen saralla. Lisäksi työssä on esitetty tutkittuja, tai jo käytössä olevia menetelmiä kitkavoimien vähentämiseksi komponenteissa. Tavoitteena on luoda tiivis paketti tärkeimmistä kitkahäviötä aiheuttavista kohteista polttomoottorissa helposti ymmärrettävään muotoon.

Työ on kirjallisuuskatsaus alan kirjallisuuteen ja tutkimuksiin. Työssä on käytetty apuna useita tietokantoja ja niiden sisältämiä artikkeleita, kirjoja ja tutkimuksia. Lisäksi kirjoittajalla on omakohtaista kokemusta monenlaisista polttomoottoreista, niiden huoltamisesta ja korjaamisesta ja tätä tietoa on käytetty työssä moottorin yleisten toimintaperiaatteiden selventämiseen. Työn tärkeimmät tulokset ovat mäntäkokoonpanon suuri merkitys kitkahäviön tuottamisessa ja yleinen katsaus polttomoottorin kitkatekijöihin. Työssä on jouduttu yleistämään paljon asioita, sillä massiivinen erityyppisten polttomoottorien lukumäärä pakotti tekemään työstä pintakatsauksen, joka huomioi vain yleisimmät moottorin komponenttityypit

Internal combustion engine is still one of the most important energy sources, especially in passenger and freight traffic. During last decades, the worry about environment has set strict restrictions for internal combustion engines and some alternative energy sources has been developed. Despite the fact, the ICE (internal combustion engine) is the most used engine type in cars and trucks, it has many disadvantages in effectiveness. About third of the fuel consumes to engine’s own friction losses. The aim of this thesis is to present individual components and phenomenon of ICE which form this relatively large overall friction loss. The major subject is piston assembly which proved to be the most significant and in that way to most researched subject in the subject area. The goal is to create a compact and accessible package about most important friction losses causing ICE components.

The work is a literature review to field’s literature and researches. In the thesis has been used several databases including articles, books, and researches. The writer has his own practical experience about engines and he has used his knowledge to explain the basic principles of ICE. The most important results of the thesis are the significant friction loss of piston assembly and a general overview to friction loss in components. There are several generalizations about engines in thesis due to huge amount of different engine types manufactured. This thesis serves as general guide to power losses in the most common engine component types.