Moottorin mäntä: miten se on rakennettu ja miten se toimii?

Mäntä on yksi auton moottorin kuormitetuimmista ja tärkeimmistä osista. Sen ansiosta polttoaineen palamisen lämpöenergia muutetaan koneen liikkeeksi. Monilla kuljettajilla ei kuitenkaan ole aavistustakaan siitä, miltä moottorin mäntä näyttää. Kerromme männän rakenteesta sekä sen mahdollisista vioista.

Miten moottorin mäntä toimii autossa

Perinteisiä polttomoottoreita kutsutaan myös mäntämoottoreiksi. Niiden runkoihin (lohkoihin) on tehty sylinterimäisiä onteloita tai yksinkertaisesti sylintereitä. Jokaisessa sylinterissä on oma mäntänsä. Muistetaanpa polttomoottoreiden toimintaperiaate. Kun polttoaine-ilmaseos palaa, kaasut painavat mäntää, ja se alkaa liikkua asteittain. Yhdyssauvan ja kampiakselin avulla tämä translatorinen liike muuttuu pyörimisliikkeeksi, joka sitten välitetään voimansiirron kautta pyöriin.

Kolvi itsessään on tietenkin myös sylinterin (tai pikemminkin lähes sylinterin) muotoinen, jotta se mahtuu hyvin moottorin sylinterin pintaa vasten. Itse asiassa mäntä (yhdessä muiden komponenttien kanssa) on suunniteltu muuntamaan ilma-polttoaineseoksen palamisenergia liike-energiaksi.

Mistä osista mäntä koostuu

Jos katsot tarkkaan, miltä polttomoottorin mäntä näyttää, huomaat sen kaksi tärkeää osaa: männän kotelon ja tiivisteosan. Männänpesä puolestaan koostuu pohjasta ja ohjainosasta.

Männän pohja (tai pää) on männän ylempi, päätyosa. Se ottaa vastaan kaasun paineen ja suurimman osan lämpökuormituksesta, joten se on paksumpaa metallia kuin muu kotelo.

Männän pohja voi olla erimuotoinen: litteä, jossa on lovi palotilan optimaalisen muodon luomiseksi, jossa on lovia venttiililevyjä varten (jos nämä osat yhtäkkiä kohtaavat, kun jakohihna katkeaa tai ketju luistaa). Dieselmoottoreissa ja pienitehoisissa bensiinimoottoreissa, joissa on korkea puristussuhde, männän pohja voi olla kovera – itse asiassa suurin osa palotilasta on siinä. Muissa moottoreissa (korkean puristussuhteen bensiinimoottorit) männän pää voi olla kupera.

Männän ohjaavaa (sivu)osaa kutsutaan myös helmaksi. Se säilyttää männän oikean asennon sylinteriin nähden. Männän hame liukuu männän seinämiä pitkin. Siksi se on yleensä päällystetty kitkattomilla materiaaleilla.

Männän helman sisäpuolelle on tehty paksuuntumia (nystyröitä), joissa on reiät männäntappia varten, joka yhdistää tämän osan yhdystankoon. Tappi kiinnitetään joko tiukalla sovituksella tai kiristysrenkailla, joita varten helmassa on urat.

Tiivisteosa on erittäin tärkeä osa sylinterissä liikkuvaa mäntää. Ilman sitä kaasut virtaisivat palotilasta kampikammioon ja öljy kampikammiosta palotilaan. Tämän välttämiseksi männässä on urat erityisten puristus- ja öljyrenkaiden asentamista varten. Männänrenkaita käytetään myös itse männän jäähdyttämiseen, sillä ne poistavat ylimääräisen lämmön männän pohjasta sylinterin seinämiin.

Tällaisten renkaiden käyttötarkoitus selviää nimestä. Puristusrenkaat – niitä on yleensä kaksi männässä, ylempi ja alempi – eivät päästä kaasuja karkaamaan kampikammioon, jolloin sylinterin käyttöpaine (puristus) säilyy. Öljynpoistorenkaat – ne poistavat ylimääräisen öljyn sylinterin pinnalta männän liikkuessa alaspäin.

Mistä materiaalista männät on valmistettu? Ennen ne valettiin raskaasta ja melko hauraasta valuraudasta. Sitten tilalle tulivat alumiiniseokset. Ne johtavat paremmin lämpöä ja painavat vähemmän, joten niitä voidaan käyttää nykyaikaisissa, nopeammin pyörivissä moottoreissa.

Alumiinimäntien lisäksi valmistetaan nykyään myös teräsmäntiä. Ne kestävät paremmin vielä korkeampia sylinterin lämpötiloja ja paineita. Ohuempien seinämien ja kokonaiskorkeuden ansiosta niiden massa on yleensä pienempi, kun sylinterin halkaisija on sama.

Mitkä ovat männän kulumisen syyt ja mitkä ovat seuraukset

Polttomoottorin mäntä altistuu muiden osien tavoin luonnolliselle kulumiselle, erityisesti sen yläosa, joka on lähempänä palotilaa. Se ottaa vastaan suurimman lämpö- ja fysikaalisen kuormituksen. Ensimmäinen männänrengas ja sen ura kuluvat ensin.

On olemassa tekijöitä, jotka lyhentävät moottorin männän käyttöikää, kuten öljyn puute tai öljyn huono laatu. Lisäksi mäntä voi alkaa hajota ylikuumenemisen tai detonaation – polttoaineen räjähdysmäisen palamisprosessin, johon liittyy äkillisiä painepiikkejä ja lämpötilan nousua sylintereissä – ilmenemisen vuoksi.

Kriittisen männän kulumisen oireet ovat yleensä helposti havaittavissa:

1. epävakaa moottorin toiminta;
2. kolkut moottorin käydessä;
3. moottorin tehon väheneminen;
4. lisääntynyt öljynkulutus ja sininen savu pakoputkesta;
5. noki sytytystulpissa;
6. kasvava polttoaineen kulutus.

Jos havaitset jonkin edellä mainituista ongelmista, älä viivyttele niiden ratkaisemista – niillä voi olla vakavia seurauksia aina moottorin peruskorjaukseen asti.

Tämän männän helmassa on hyvin näkyviä naarmuja (naarmuja), jotka ovat voineet syntyä ylikuumenemisen tai öljyn puutteen vuoksi.

Miten valita oikea vaihtomäntä

Hyvät moottorin männät ovat laadukasta metallia, erittäin mittatarkkoja ja kiinteitä (pienin poikkeamin) painoltaan. Vähän tunnetuilla valmistajilla on yleensä ongelmia jokaisen kohdan kanssa.

Siksi on parempi valita vain alkuperäisiä varaosia tai tunnettujen valmistajien mäntiä, jotta vikaa ei ilmene. Esimerkiksi tunnetut yritykset, kuten Mahle tai Kolbenschmidt.

Tämän muotoiset männät asennetaan dieselmoottoreihin. Vasemmalla on alumiininen mäntä, oikealla – teräksinen. Kuva: Mahle

On tärkeää, että männän koon kanssa ei tehdä virhettä. Moniin moottorimalleihin on olemassa korjauskokoisia osia – niiden halkaisija on hieman (yleensä millimetrin murto-osan) suurempi. Tämä kompensoi sylinterin seinämien kulumista, jotka korjausprosessissa porautuvat uuden koon alle, ja samalla niiden pinnat palautuvat.

Näin ollen männän koko valitaan ottaen huomioon sylinterin tuotanto (jos sitä ei ole merkittävää, riittää, että ostetaan nimelliskokoisia mäntiä). Palveluiden päälliköt määrittelevät, mitä osia kussakin yksittäistapauksessa tarvitaan, korjatun moottorin vikojen ja mittausten tulosten perusteella.

Lyhyesti siis

• Mäntä liikkuu moottorin sylinterissä ja ottaa kuormitusta laajenevista kaasuista polttoaineseoksen palamisen aikana.
• Männän tärkeimmät osat ovat kotelo (pohja ja hame) ja tiivisteosa renkaineen.
• Männät kuluvat luonnollisesti, mutta prosessia voi kiihdyttää voitelun puute, detonaatio ja ylikuumeneminen.
• Kun männät vaihdetaan, on tarpeen valita niiden koko oikein, on parempi käyttää tunnettujen valmistajien tuotteita.