Kuinka moottori toimii?

Tämän päiväisen autonhuoltokurssin aiheena oli moottorin toiminta. Eli mitä oikeasti tapahtuu, jotta auto saadaan liikkumaan.

Viime viikolla opettaja kertoi, kuinka Speden sketsistä selviää hyvin, miten tasauspyörästö toimii. Hain kyseisen jakson Youtubesta ja katsoin samalla myös jakson, joka kertoo moottorin toiminnasta. Mieleeni jäi kohta, jossa nainen ihmettelee, että miten bensan palaminen muka saa auton moottorin pyörimään. Nimittäin eihän saunan kiuaskaan heitä volttia, vaikka siellä palaa tuli. (Nuo vanhat sketsit ovat muuten aivan helmiä, kannattaa katsoa!)

Omat ennakkotietoni moottorin toiminnasta rajoittuivat siihen, että tiesin että on sylintereitä ja mäntiä jotka liikkuu ja kipinöitä ja bensaa. Ja sitten niiden avulla moottori käy. Haha. Tiedän myös miltä Lego Technic -auton moottori näyttää ja miten männät siinä liikkuvat. Muistelen myös että työkaverini selitti minulle joskus ruokatunnilla kaksi- ja nelitahtisten moottoreiden, mutta en ihan pysynyt kärryillä.

Tänään moottorin toimintatapa kuitenkin tuli selvitettyä juurta jaksain. Tai no, vain nelitahtimoottorin toimintatapa, koska autoissa käytetään sellaisia. Nelitahtimoottorin toiminta jakautuu neljään eri vaiheeseen.

Havainnekuva nelitahtimoottorin toiminnasta. (Tekijä: UzOnBike)

1. Imutahti
   Mäntä liikkuu alas sylinterissä ja sylinterin palokammioon virtaa imuventtiilistä ilman ja polttoaineen seos.
2. Puristustahti
   Mäntä liikkuu takaisin ylös ja puristaa seosta voimakkaasti.
3. Työtahti
   Oikealla hetkellä seos sytytetään kipinällä. Palaessaan seos laajenee voimakkaasti, minkä seurauksena mäntä liikkuu uudelleen alas. Tämä voima otetaan talteen vauhtipyörään.
4. Poistotahti
   Männän liikkuessa vielä alaspäin aukeaa pakoventtiili ja palamisen oheistuotteena muodostuneet kaasut purkautuvat pois.

Ja sitten alusta. Luulin ensin että kaikki tapahtuisi yhdellä männän kierroksella, mutta saamaamme monistetta ja Wikipedian animaatiota nelitahtimoottorista katsomalla ymmärsin, että mäntä liikkuukin tahdin aikana kaksi kierrosta. Eli käy yhteensä neljä kertaa liikeratansa jommassa kummassa ääriasennossa. (Näillä oli hienot nimet YKK ja AKK eli yläkuolokohta ja alakuolokohta.)

Opettaja kertoi, että nykyisin peruskoulun fysiikan tunneilla ei opeteta enää auton moottorin toimintaa. Ennen oli autojen tekniikka oli yleistietoa, mutta nykyisin edes fysiikan opettajat eivät kuulemma tiedä, miten moottori toimii. Kurssimme opettaja olikin saanut joltain koululta käytöstä poistuneen vanhan mekaanisen laitteen, joka esitti sylinterin ja männän toimintaa. Se oli tosi havainnollinen.

Sylinterin poikkileikkaus.

Päivän varsinaisen ahaa-elämyksen sain, kun opettaja kertoi, kuinka moottorin tilavuus määräytyy. Se on männän liikeradan ääripäiden etäisyys toisistaan kerrottuna sylinterin pohjan pinta-alalla ja kerrottuna vielä sylinterien määrällä. Eli koska Polon neljäsylinterisen moottorin tilavuus on 1390 cm³, niin yhden sylinterin tilavuus on silloin 347,5 cm³. Polon perässä lukeva 1.4 sai merkityksen.

Ilmeisesti henkilöautoissa on yleensä aina neljä sylinteriä. Niiden määrä ja koko vaikuttavat auton tehoon. Nokka-akseli on akseli, jossa on nokkia, jotka avaavat sylinterien venttiilejä. Sylinterit ovat kiinni kampiakselissa niin, että palamisreaktio tapahtuu eri aikaan eri sylintereissä. Kampiakseli on hihnan välityksellä kiinni nokka-akselissa, jolloin akselit saadaan pyörimään samassa tahdissa. Auton kierroslukumittari kertoo, kuinka monta kertaa kampiakseli pyörähtää minuutissa.

Opin myös että auton perässä lukeva 16V kertoo moottorin venttiilien määrän. 16V-merkityssä 4-sylinterisessä moottorissa venttiileitä on siten 4 per sylinteri eli yhteensä 16 kpl. Yhdessä sylinterissä venttiileitä pitää olla vähintään kaksi; yski sisään ja toinen ulos.

Numeron edessä oleva V-kirjain sen sijaan tarkoittaa jotain aivan muuta. V kertoo että sylinterit on aseteltu V:n muotoiseen asentoon, jolloin niitä mahtuu samalle alalle enemmän kuin normaalissa rivimoottorissa, jossa sylinterit ovat peräkkäin. Eli esim. V8-moottorissa on 4 sylinteriä peräkkäin ja 2 rinnan.

Myös kaasupolkimen painaminen sai todellisen merkityksen, kun sen toiminta käytiin läpi käytännössä. Sillä vain yksinkertaisesti annostellaan moottorille syötettävän ilman määrää. Pelkistäen kaasupoljin avaa luukun, josta ilma pääsee kulkemaan sylintereille.

Päivän totaalinen triviatieto oli, että jos yrittäisi tappaa itsensä perinteisesti auton pakokaasuilla, niin ei todennäköisesti onnistuisi nykyautoilla. Sen verran vähäpäästöisiä ovat.

Vielä kaikenlaisia muitakin oppeja tuli, mutta en listaa tähän nyt ihan kaikkea.

Olin tänäänkin kurssilla ihan innoissani kuuntelemassa uusia asioita. En avannut että olisin ihan näin innostunut auton tekniikasta. Kaksi ja puoli tuntia kului aivan liian nopeasti ja opettajallakin olisi riittänyt juttua vielä vaikka kuinka. Harmittaa jo etukäteen että kolme kertaa jää käymättä. Täytyy ehkä ensi vuonna käydä kertaamassa...

Tutkimme 90-luvun alusta olevaa Peugeotin moottoria.