Siirry lukemaan lis

Ylläpitäjän twiitit

Muuta luettavaa

KoeRÄYHÄISY: Ford F-150 Raptor

f150-raptor-artikkelikuva rinteestä tielle heinäkuu 26

Kiihdytys oli eleetön. Painoin kaasupoljinta kevyesti, ja seurasin, kuinka nopeusmittari kipusi neljään, viiteenkymmeneen. Tuntuikin siltä, kuin olisin siirtynyt taajamassa korttelinväliä, mutta ohi suhahteli vain isoja mäntyjä. Eiku jaa, sieltähän näkee kilometrit tunnissakin… No voi perhana, kahdeksankymmentä. Muutamissa sekunneissa. Fordin F-150-lava-auton Raptor-malli on Suomessa erityinen auto: se on lava-auto, joka sekä kiihtyy pikaisesti että pääsee pitkälle […]

Hiluxista tulee moderni mutta perinteikkyys sinnittelee

hilux2015-artikkelikuva suoraan edestä toukokuu 21

Tokihan uusi Toyota Hilux on ”lujempi kuin koskaan” – siinä on enemmän kestävää terästä, paksummat runkopalkit, enemmän pistehitsausta ja vahvistettu lava. Kun lihaksistoa on treenattu timmimmäksi, on ulkokuorikin päässyt vääntyilemään uusiksi. Tai no, on sitä kuitenkin taidettu siistiä esiintymiskuntoon. Sain Twitterissä mielenkiintoisen tulkinnan uuden Hiluskin ulkonäöstä: @akipouta Oisko tossa hiluxin keulassa jotain amarokkia? — SZ57 […]

Tasauspyörästöt

Voimansiirto artikkelikuva osa 7 huhtikuu 27

Tasauspyörästön tehtävä on jakaa voimaa pyöriin sekä mahdollistaa pyörien erisuuruiset pyörimisnopeudet. Tasauspyörästö sijaitsee tavanomaisesti akselissa mutta voi olla myös akselien välissä. Akselin toisen pyörän ollessa liukkaalla alustalla tasauspyörästö heikentää auton kykyä edetä, ja siksi tasauspyörästössä voi olla luistonrajoitin tai lukko. Voimansiirtoa käsittelevän juttusarjan osat Voimansiirron rakenne Etuveto, takaveto, neliveto ja Ackermann Välityssuhteet Kytkimet ja momentinmuunnin […]

KoeWETO-julkaisut eivät ole ostettuja

koewedot ei lahjontaa elokuu 3

KoeWETO-videota Amarokista joku ehti epäillä mainonnaksi. Oikeasti olin vain innoissani. Amarokin saaminen viikonlopuksi koeajettavaksi on blogiminän huikein asia. Autolla sai ajella eikä tarvinnut palauttaa tankattuna. Siis ylipäätään: Joku keskisuomalainen autokuski pitää pikku blogia ja tahtoisi saada auton koeajettavakseen. Tällöin autoon tulee kilometrejä, se voi vahingoittua ja sen arvo ainakin laskee. Siitä hyvästä auton luovuttaja saa […]

Uusi Wildtrak on palannut

Simply Motor 1 toukokuu 22

Nettiautoon ilmestyi eilen ajamaton, tämän vuoden mallia oleva Ford Ranger. Pick-upin väritys on kauniin erottuva oranssi, siinä on double cab -ohjaamo sekä automaattivaihteisto. Auton moottorissa on 200 hevosvoiman tehot ja 3,2 litran tilavuus. Se on upea; se vangitsee katseen ja saa selaamaan otokset aina vain uudelleen. Nämä ominaisuudet on vain uudella Wildtrakilla. Yhdellä monista uusista […]

Rekkakuvat.fi:ssä

Johdatus moottorin toimintaan

Julkaistu 15. huhtikuuta 2013.

Moottori on auton toiminnan ydin. Moottori ei saa pelkstn autoa liikkumaan, vaan se lopulta mys pit kaikki autoon kuuluvat osat toiminnassa. Jos moottoria ei olisi keksitty, ei autoja olisi – sen enemp kuin vaikkapa moottorisahoja, ruohonleikkureita ja pesukoneita. Nykyaikainen auton moottori on todella monimutkainen kokonaisuus, jossa tietotekniikalla on jatkuvasti suurentunut rooli. Toisaalta auton moottoreiden toiminnan ydinajatus on tsmlleen sama, kuin mit moottoreiden keksijt aikoinaan niihin loivat.

Apks.fi ky ajoneuvon moottorin toimintaa lpi useassa, satunnaisesti ilmestyvss blogikirjoituksessa. Moottorin toiminta pohjautuu tapahtumiin sylinteriss, mutta siihen ymprille on rakentunut valtavasti vlttmtnt tekniikkaa sek ilmiit. Tmn kirjoituksen tarkoitus on esitell moottorin toiminta lyhyesti, jotta lukija saa perusksityksen moottorin toiminnasta. Nin ollen toimintaan on hyv syventy tulevissa teksteiss.

Blogisarjan osien otsikointi on johdonmukaista, jolloin osat tunnistaakin otsikossa olevasta moottori-sanasta (esimerkiksi Moottorin jhdytys, Dieselmoottori). Sen lisksi kaikki ilmestyneet osat on listattu Tekniikka-osion etusivulle.

Bensa- ja dieselmoottorit

Yksinkertaisesti moottorin tehtv on tuottaa ajoneuvon liikuttamiseen tarvittava voima. Moottori-sanan alkuper on latinan kieless. Latinassa mōtor merkitsi liikuttajaa, joskin kielen kukoistuksen aikaan se tuskin tarkoitti minkn kulkuneuvon liikuttajaa. Latinan kielen kyttjt menivt metsn siin mieless, ett nykyaikana moottori on itse asiassa muunnin eik liikuttaja. Se muuntaa energian yht olomuotoa toiseen olomuotoon. Esimerkiksi shkenergian se muuntaa liike-energiaksi, ja tllin puhutaan shkmoottorista.

Moottori on itse asiassa muunnin eik liikuttaja.

Shkmoottoreita on alettu kytt autoissakin, mutta autoissa ja muissakin tieliikenteen kulkuneuvoissa kuitenkin viel yleens kytetn polttomoottoreita. Ne ovat moottoreita, joissa muutetaan kemiallista energiaa liike-energiaksi ja joissa muuntaminen tapahtuu polttamalla. Kemiallinen energia tarkoittaa yht kuin esimerkiksi polttoaine, koska polttoaineessa energia on kemiallisessa muodossa. Polttoaineeseen siis ktkeytyy vaikkapa liikkeen mahdollisuus, vaikka tankissa se nyttkin hyvin pysyvn paikallaan.

Moottoreista kytetnkin usein nimityksi bensamoottori ja dieselmoottori. Bensamoottoriin mys todella tankataan automaatilla bensaa, ysivitosta tai ysikasia, ja dieselmoottoriin tankataan mustasta pistoolista dieselljy. Moottoreita ei ole kuitenkaan suunniteltu polttoaineita varten, vaan polttoaineet on nimenomaan tarkoitettu moottoreita varten. Oikeastaan bensamoottorin sijaan pitisi puhua ottomoottorista, mutta kytmme bensamoottori-sanaa siksi, ett bensiini on niin vakiintunut ottomoottorin polttoaine. Joka tapauksessa etuliitteet otto- ja diesel- kuvaavat moottorin toimintaperiaatetta. Mit siis toimintaperiaate on?

Sylinteri ja mnt

Ennen kuin thn kysymykseen voi selkesti vastata, pit palata moottorin tarkoitukseen: moottori muuntaa energiaa yhdest olomuodosta toiseen. Auton moottorissa polttoaineen sisltm kemiallinen energia halutaan muuntaa pyrien pyrimisliikkeeksi. Energia on suorastaan varastoitunut polttoaineeseen, ja se voidaan vapauttaa siit esimerkiksi polttamalla. Mutta mitenp ottaa talteen minknlaista energiaa sellaisesta polttoaineesta, joka sytytetn vaikka takapihan asfaltilla? Kaikki energiahan karkaa vain ympristn. Energian karkaamista onkin estettv sijoittamalla polttoaine suljettuun tilaan. Yksi tllainen tila on moottorin sylinteri, ontto metallinen putki.

Mnnn edestakainen liike muutetaan lopulta pyrimisliikkeeksi.

Sylinterin toinen p on muuten umpinainen, mutta siin on pienet reit polttoaineen annostelemista ja pakokaasujen poistamista varten. Samassa pss on mys sylinterin palotila, jossa polttoaine siis palaa. Sylinteriputkessa on mys mnt, eri hyvin hyvin vhn sylinterin sishalkaisijaa ohuempi umpinainen lieri. Kun palotilaan annostellaan polttoainetta ja polttoaine sytytetn, palamisesta lhtev paineaalto pyrkii tietysti suljetusta tilasta pois. Nin se saa ainoan periksi antavan osan, mnnn, tyntymn sylinteriss yhteen suuntaan. Tllin moottorin toiminnassa on otettu ensimminen askel kemiallisen energian muuntamisessa liikkeeksi.

Kaavamaisesti toistuvilla polttoaineen sytytyksill mnt saadaan sylinteriss tekemn edestakaista liikett. Tm edestakainen liike muutetaan lopulta pyrimisliikkeeksi tavalla, joka ksitelln hetken pst. Nyt on kuitenkin vastattava aiemmin ilmaan jneeseen kysymykseen, mik on moottorin toimintaperiaate.

Toimintaperiaate

Niin bensa- kuin dieselmoottorissa on siis sylinteri ja sylinteriss mnt ja mnt tekee edestakaista liikett polttoaineen sytyttmisen ansiosta, mutta moottoreiden vlill on eroa tavassa sytytt polttoaine. Bensiinimoottorissa polttoaine sytytetn ulkoisesti – yleens sen sytytt sytytystulppa. Dieselmoottori on taas ehk vhn, sanoisiko luonnonmukaisempi, sill siin polttoaineen sytytt riittvn kuumaksi puristettu ilma. Siis ilmaa puristetaan kasaan, jolloin se alkaa lmmet. Lopulta ilma saavuttaa dieselpolttoaineen syttymispisteen lmptilan. Moottorin toimintaperiaate tarkoittaa siis sit, miten sylinteriin ruiskutettava polttoaine sytytetn. Bensa- eli ottomoottorissa ulkoisesti, dieseliss ilmaa puristamalla.

Suotta ei polttoainetta moottorit sytyt eri tavoin, eik todellakaan suotta bensa- ja dieselmoottorit ole maailman yleisimpi polttomoottoreita. Kummassakin toimintaperiaatteessa on puolensa, jolloin bensiinimoottorit sopivat joihinkin tilanteisiin paremmin kuin dieselit ja pinvastoin. Bensiinimoottori on tavanomainen muun muassa mopoissa sek ruohonleikkureissa, ja henkilautoissa se on vielkin ehk tavanomaisempi valinta. Dieselmoottorit sen sijaan ovat olleet perinteisesti raskaan ja tosi raskaan kaluston moottoreita, sill niit on kuorma-autoissa ja niit isommissa kulkupeleiss. Mutta rajat ovat sinns hlventyneet, ett dieseleit on yh useammassa henkilautossa. Pakuissahan dieselit ovat olleet pitkn paremminkin snt kuin poikkeus.

Oli ennen vanhaan bensiinimoottoreita vaikkapa kuorma-autoissa. Armeijan venlisiss Zil-kuormureissa kulutuksen juoruiltiin olevan satanen satasella. Ei automiesten juttu ollut mitenkn kyseenalaistettavissa, sill bensiinimoottorissa bensiini saa kyll poltella tonnien liikkeelle saamiseksi. Parempi arvo bensiinill oli oikeastaan jo lmmn tuottamisessa ohjaamoon – tai itse asiassa harakoille –, sill kaikesta bensiinin siltmst energiastahan pieni osa meni massan liikutteluun. Kevyiss kamppeissa bensiini onkin sitten ripeydell herkuttelevien kuskien suosikkiainetta: kierrokset nousevat korkealle ja sporttiauto tai prtk kiihtyy ohjuksen lailla. Nooh, ei se dieselkn nykyisin j kauas taakse...

Dieseli voisi pit parempana moottorina kuin bensamoottoria.

Silti dieselin asema hytyajoneuvoissa, ja miksei muissakin ajoneuvoissa, on perusteltu. Dieseli voisi pit parempana moottorina kuin bensamoottoria. Dieselin hytysuhde on korkeampi, eli toisin sanoen polttoaineesta suurempi osa menee sen varsinaiseen kytttarkoitukseen, ajoneuvon liikuttamiseen. Dieselmoottorin kulutuskin on suhteessa pienemp, ja pakokaasujen haitallisten pienhiukkasten pitoisuus on puolet bensakoneen mrst. Dieselmoottorit ovat mys kestvmpi ja pitkikisempi. Hyv ei sitten saa halvalla, sill dieselkoneet ovat kalliimpia.

Kuorma-auton moottori ei ole mikn pieni ja kevyt kokonaisuus.

Kiertokanki ja kampiakseli

Viel emme pse eroon sylinterin ksittelyst. Sylinteri kannattaa pit polttomoottorin ytimen, trkeimpn osana. Kaikki loput auton moottorista on vain vlttmttmi osia, koska yksistn sylinteri ei voi liikuttaa ajoneuvoa. Sylintereill on oma paikka moottorissa, ja sit kutsutaan sylinterilohkoksi. Pieness kalustossa prjtn yhdell sylinterill, mutta autoissa sylintereiden lukumr alkaa yleens neljst ja voi nousta kymmeneen tai jopa kahteentoista. Toisinaan sylinterit ovat yhdess riviss vierekkin, toisinaan niiden vliss on suorakulma. Moottoreita jaotellaankin sylintereiden asennon mukaan V-moottoreiksi, rivimoottoreiksi, thtimoottoreiksi ja vastaiskumoottoreiksi. Nyt sitten aukeaa V8-ksitekin!

Nyt voimme jatkaa sylinterist eteenpin. Mnthn tekee sylinteriss edestakaista liikett. Miten sen voisi muuntaa pyrimisliikkeeksi? Ei ht, thn kysymykseen on jo vastaus. Jokaisessa mnnss on ernlainen varsi, jota kutsutaan kiertokangeksi. Kiertokangen pss on rinkula, jossa on reik. Tmn rein lpi kulkee kampiakseli. Jos moottorissa on useampi kuin yksi sylinteri, kampiakseli itse asiassa lvist jokaisesta mnnst tulevan kiertokangen. Toisin sanoen kiertokanget ovat riviss sylinterilohkon pohjalla ja kampiakseli lvist rivin.

Kuvittele perinteinen suomalainen kaivo, jossa vesi nostetaan mprill.

Kampiakseli ei ole kuitenkaan mikn suora tanko. Mit silloin tapahtuisi? Yls alas liikkuvat kiertokanget eivt itse asiassa voisi liikkua yls alas, koska jykk tanko sitoisi ne pysymn viivasuorasti samassa kohdassa. Kampiakselin toiminta voi olla valjennut jo tss vaiheessa, mutta rautalankaversion tarjoamiseksi hyptn perinteisiin suomalaisiin maisemiin.

Kuvittele perinteinen suomalainen kaivo, jossa vesi nostetaan mprill. mpri nostetaan kierittmll kahvaa, jolloin narua alkaa kierty pkkeln ymprille ja mpri nousee. No onko se kahva vain luotisuoraa tankoa, jota kaksin ksin pyrittelet pst keskiakselinsa ympri? Ei, vaan luotisuoran tangon pst lhtee poikkisuuntainen lyhyt tanko, ja sitten taas ptangon kanssa samansuuntainen kahva. Kahvan ymprillkin on viel holkki. Siis kun kdell liikutat ympyrmisesti lyhytt kahvanptk, poikkisuuntaisen tapin ansiosta ptankokin pyrii hyvin vhll vaivalla. Kmmenen puristustakaan kahvasta ei tarvitse lysytt, koska holkki viel pyrii kahvan ymprill.

Samaan tapaan kampiakselikin on vlill kaivon ptankoa, sitten tulee poikkisuuntainen tanko, sitten kampiakseli jatkuu kahvana, sitten tulee poikkisuuntainen tanko, sitten ptanko jatkuu ja niin edelleen. Vett hakevan ihmisen kmment vastaakin sitten kiertokangen p. Ja holkki lytyy siit kampiakselin ja kiertokangen pn vlist. Vaikka kampiakseli onkin vhn muhkurainen, on siihen piirrettviss pitkittissuuntainen nkymtn akseli, keskiakseli. Tuon akselin ympri kampiakseli pyrii, eli meill on viimeinkin pyrimisliikett!

Kampiakselin rooli ei ole siltikn nin yksioikoinen. Muistele taas mnt ja sylinteri: syttyv polttoaine sylinterin toisessa pss sys mnnn liikkeeseen. Mutta mik sitten sys mnnn takaisin kohti sylinterin pt, jotta se voitaisiin taas syttyvn polttoaineen avulla pist liikkeeseen? Kyll, vastaus on kampiakseli, ja kampiakselin tiilimuurin harjaa muistuttava muotoilu. Tai hauskempi vertailukohde rautalangoittamiseen on Z-kirjaimen muotoinen kuusiokoloavain. Kun otat avaimen krjist sormilla kiinni ja pyrytt avainta, ylhll ollut poikkisuuntainen osa painuu alas ja pinvastoin.

Nyt varmaan viimeistn tajusitkin: kampiakselissa on perkkisi Z-kuusiokoloavaimia. Kun kiertokanki painuu alaspin polttoaineen syttymisen ansiosta, se painaa kampiakseliin kuuluvan, ylasennossa olevan poikkitangon alas. Samaan aikaan ala-asennossa olleet poikkitangot nousevat ylasentoon, ja kappas, nostavat niihin kiinnitetyn mnnn ylspin.

Aikamoista rautalankaa, eik vain? Mutta moottorissa vain hydynnetn suorastaan kauniin kekselisti vipuvarsia ja niihin liittyv fysiikkaa. Kytnnss kampiakselissa on jo sellainen pyrimisliike, jota voidaan alkaa vied eteenpin voimansiirtoon kuuluvien osien avulla. Trke moottoriin kuuluvaksi katsottava osa kuitenkin pit viel mainita. Kampiakselin toisessa pss on vauhtipyr, joka on varsin raskas. Se ensinnkin varastoi pyrimisliikett itseens ja toiseksi tasoittaa moottorin vrhtelyj, joita vkisin syntyy rajuista mntien edestakaisista liikkeist.

Voitelu ja jhdytys

Oliko tss siis kaikki oleellinen tieto moottorin toiminnasta? Mietip, minklaisia oheisilmiit moottorissa syntyy, kun rauta liikkuu ja polttoaine palaa. Esimerkiksi mnnn halkaisija ei ole kovin monta millimetrin murto-osaa pienempi kuin sylinteriputken sishalkaisija. Eik vaikkapa kiertokangen ja kampiakselin vlisiss laakereissa ole turhan paljon vlyst. Metallit hieroutuvat toisiaan vasten. Mikn metallipinta ei nyt mikroskooppisesti tarkasteltaessa silelt, vaan ennemmin rivilt vuorenhuippuja. Ne kuluvat hankautuessaan toisiaan vasten. Thn vliin tarvitaan ohuen ohut liukastekerros, joka rajoittaa kulumista. Liukaste saadaan moottoriljyst. ljy siis voitelee ja siten suojaa moottorin osia. Lisksi ljy jonkin verran jhdytt, suojaa ruostumiselta ja korjaa vljyyksi.

Varsinainen jhdytys on jhdytysjrjestelmn vastuulla. Moottorin jhdytysjrjestelm voi olla ilmajhdytys tai nestejhdytys. Ilmajhdytys on aika vanha juttu autojen moottoreissa, koska se on aika tehoton. Tai no, kaksipyrisiss ilmajhdytys on varsin yleinen. Motskareiden moottoreissa kun on yksi sylinteri, ei sen jhdyttmiseen tarvita enemp kuin paljaaseen pintaan osuva ajoviima. Toisaalta isommissakin kulkupeleiss ilmajhdytys on tavallaan jnyt osaksi nestejhdytysjrjestelm.

Mikn metallipinta ei nyt mikroskooppisesti tarkasteltaessa silelt. Pinnat kuluvat hankautuessaan toisiaan vasten.

Nestejhdytyksen ajatus on se, ett moottoria jhdytetn saattamalla kuumat osat kosketuksiin viilen nesteen kanssa, jolloin lmptilojen erot tasaantuvat. Tllin kuumat osat jhtyvt ja kylm neste kuumenee. Neste siis kiert pitkin moottoria, mutta varsin tarpeen se on sylinterilohkossa. Kuumuutta ei tule vain kitkan vaikutuksesta metallipintojen hieroutuessa toisiaan vasten, vaan yksinkertaisesti jatkuvaasti syttyilevst polttoaineesta.

Neste siis kuumenee lmptilaerojen tasaantuessa, eik se en silloin jhdyt. Siksi tilalle on saatava koko ajan viile nestett. Tst syyst neste kiert jhdyttimeen, eli lauhduttimeen, joka on suuri putkikennosto yleens mahdollisimman lhell ajoneuvon keulaa. Tllainen sijainti taas sitten mahdollistaa ajoviiman hydyntmisen nesteen jhdytyksess. Tst syyst aiemmin todettiin, ett ilmajhdytys on tavallaan jnyt osaksi nestejhdytyst. Ilmajhdytyksen kanssa samaa on mys tuuletinpropelli: Vaikkapa sellaisessa tilanteessa, kun vauhtia on vhn mutta kuorma on raskas, moottori kuumenee paljon mutta vauhti ei nouse niin kovaksi, ett ajoviima olisi riittv jhdyttmn nestett. Siksi kennoston edess voi olla tuuletin, joka alkaa pyri tarvittaessa ja tehostaa nesteen jhtymist.

Polttoaine ja pakokaasut

Oleellista moottorissa on tietysti viel se, ett ensinnkin siihen tulee jostain yht ainetta ja toiseksi toista ainetta poistuu johonkin. Polttonestesiliss, eli tankissa, on se moottoriin kulkeutuva aine. Ilman polttoainetta ei liikkeen tuottamisesta tietenkn tulisi mitn. Polttoaine on polttomoottorin ravintoa! Polttoainetta ei kuitenkaan voi sellaisenaan pst herkkiin sylintereihin, tai tarkemmin ruiskutussuuttimiin, koska polttoaineessa on pienhiukkasia ja vett. Vett siis ptyy polttoaineeseen, vaikka korkki olisi kuinka tiivis ja tankkauss kuinka kuiva. Joka tapauksessa tst syyst polttoaine suodattuu jo tankista lhtevn polttoaineletkun pss olevan esisuodattimen ansiosta ett erillisen polttoainesuodattimen ansiosta.

Pois moottorista taas kulkeutuvat pakokaasut. Palamisessahan syntyy pakokaasua, ja koska palaminen tapahtuu sylinteriss, on jo sylinteriss hetkellisesti pakokaasua. Ne pit saada tietysti pois sylinterist. Tllin kuvioon astuu pakoventtiili. Se on siis avautuva ja sulkeutuva reik sylinteriputken siin pss, jossa polttoaine syttyy ja sys mnnn liikkeelle. Pakoventtiilin kautta polttoaineet pakenevat, siis poistuvat. Reik sulkee ja availee nokka-akseli. Koska nokka-akseli on kytketty kiertokankeen, saadaan hyvll osien muotoilulla pakoventtiilit aukenemaan ja sulkeutumaan erittin tsmllisesti muiden sylinterin osien liikkeiden kanssa. Tten moottorin perustoiminnassa on ihailtava osien vlinen sopusuhta.

Oikeastaan muutenkin moottori on perusajatuksen yksinkertaisuudessa mutta toisaalta sen perusajatuksen ymprille rakentuvan jrjestelmn monimutkaisuudessa upea ihmisen taidonnyte.

Kommentointi

Kommentit tarjoaa Disqus

Seuraava kirjoitus | Kaikki kirjoitukset | Edellinen kirjoitus

Kelvollista XHTML 1.0:aa Youtubeapks.fi Youtubessa Tilaa RSS-syteTilaa RSS-syte eXTReMe Tracker