Laturin ja starttimoottorin toimintaperiaate

Tänään opiskelimme laturin ja startin toimintaa.

Laturi:

Apulaitehihna pyörittää laturia indusoiden latausjännitteen, joka johdetaan akulle.

 

Kuva laturista.

Laturin roottori. Roottorin käämiin johdetaan sähköä, joka staattorin sisällä pyöriessään saa aikaan magneettikentän, joka indusoituu staattorin diodisiltoihin, jotka muuttavan virran tasavirraksi ja siitä virta lähtee liittimiltä kohti akkua.

Kuva staattorista. Virta johdetaan roottorille hiilien kautta. Harmaat osat ovat laturin diodisiltoja, joista virta lähtee liittimille.

Laturin latausvirtaa saadaan säädettyä säätämällä laturiin syötettävää jännitettä, kun halutaan ladata isommalla virralla niin laturiin ohjataan suurempi jännite, joka saa roottorin magneettikentän voimistumaan, jolloin saadaan ladattua suuremmalla virralla.

Starttimoottori:

Starttimoottori pyörittää moottoria vauhtipyörän hammastuksesta käynnistyksen yhteydessä.

Kuva starttimoottorista.

Vasemman puoleinen osa on starttimoottorin ankkuri, jota virta pyörittää. Oikean puoleinen osa on starttimoottorin solenoidi, joka liikuttaa bendix ratasta, joka menee kiinni vauhtipyörän hammastukseen.

Kun solenoidille syötetään virtaa niin se vetää solenoidin karaa sisään päin ja samalla liikuttaa bendix ratasta kohti vauhtipyörää. Kun solenoidin kara on pohjassa ja bendix ratas kiinni vauhtipyörässä niin solenoidin kara painaa solenoidin sisällä olevaa katkaisijaa kiinni ja virta pääsee pyörittämään starttimoottoria. 

Diesel tekniikka

Dieselmoottorin ja ottomoottorin merkittävimmät erot:

-diesel saa ilmaa niin paljon kun kerkiää ottamaan eli diesel käy ilmaylimäärällä.( seossuhde)
-dieselmoottorissa tapahtuu niinsanottu itsesytytys, eli ilma puristetaan puristustahdin aikana kovaan paineeseen jolloin ilma kuumenee, jonka jälkeen polttoaine ruiskutetaan ilman sekaan jolloin seos syttyy kovan paineen ansiosta.
-dieselmoottorissa polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan ja vasta puristustahdin lopussa.

Dieselmoottorit voidaan karkeasti jakaa esikammioruiskutukseen ja suoraruiskutukseen.

Hehkutulpan tehtävä on esilämmittää palotila, jonka ansiosta helpottaa kylmäkäynnistymistä.

Esikammioruiskutuksellisessa moottorissa osa polttoaineesta syttyy esikammiossa, joka työntää palamatonta polttoainetta esikammiosta sylinteriin.

Esikammioruiskutusmenetelmän ominaisuudet:
-hyötysuhde noin 35%
-alhaisempi paine
-hiljaisempi moottorin ääni

Suoraruiskutusmenetelmä:
-polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan
-polttoaine ruiskutetaan kovalla paineella kuumaan ilmaan, jolloin se höyrystyy ja sekottuu ilmaan
-palaminen alkaa koko seoksessa samanaikaisesti

Suorasuihkutusmenetelmän ominaisuudet:
-korkea hyötysuhde jopa noin 45%
-kova moottorin ääni
-seos syttyy todella nopeasti (tästä johtuu myös kova ääni)

Monivaiheruiskutusksessa polttoainetta ruiskutetaan kolme eri kertaa, puristustahdin alussa, sen keskivaiheella ja lopussa jonka ansiosta paine sylinterissä pysyy kokoajan tasaisena.

Yleisiä suoraruiskutusmenetelmiä:
-riviruiskutuspumppu
-jakajaruiskutuspumppu
-ykspumppuruiskutus
-yhteispaineruiskutus(common-rail)

Polttoainekierto:
-Tulo:
  -polttoainesäiliöstä ruiskutusjärjestelmään
-Paluu:
  -ruiskutusjärjestelmästä polttoainesäiliöön
-Kierto:
  -komponenttien jäähdytys ja voitelu

Polttoainekierron tehtävät:
-polttonestesäiliön tehtävä on säiliöidä polttoneste
-polttonestesuodatin puhdistaa polttonesteen
-polttonesteen siirtopumppu siirtää polttonesteen polttoainesäiliöstä korkeapainepumpulle(siirtopumppu voi olla sähköinen tankin sisällä tai mekaaninen nokka-akselin päässä)
-sähköinen pysäytysventtiili pysäyttää polttonesteen kierron (ei kaikissa autoissa)
-korkeapainepumppu nostaa polttonesteen paineen ruiskutuspaineeksi
-rail-putki varaa polttonesteen korkeapaineisena
-rail-putken painetunnistin mittaa polttoaineen paineen (tärkeä tieto moottorinohjainlaitteelle)
-paineensäätöventtiili säätää rail-putkessa olevan polttonesteen paineen
-ruiskutussuutin ruiskuttaa polttonesteen sylinteriin
-polttonesteen jäähdytin jäähdyttää takaisin virtaavan polttonesteen
-polttonesteen esilämmitysventtiili lämmittää polttonestettä jotta se virtaisi paremmin suodattimen läpi

Common-Rail eli suoraruiskutusjärjestelmä on rakenteeltaan yksinkertaisin.

Korkeapainepumpun toimintatapa:
-polttoneste imetään
-polttonesteeseen muodostetaan paine
-polttoneste siirretään rail-putkeen
-korkeapainepumppu on säteismäntäpumppu

Rail-putki, rail-putken painetunnistin, moottorin ohjainlaite ja paineensäätöventtiili muodostavat yhdessä säätöpiirin.

Moottorinohjaus muistiinpanot

Moottorinohjailaite vastaanottaa antureilta signaaleita ja lähettää tunnistimille takaisin. Tämä on jatkuvaa kiertoa.
 Esim. Ilmamassamittari lähettää ohjainlaitteelle tietoa paljonko ilmaa on, jonka avulla ohjainlaite lähettää tietoa ruiskutussuuttimen anturille joka säätää kuinka paljon polttoainetta laitetaan.

Moottorinohjainlaite muuttaa kuljettajan viestimän kuormituspyynnön toiminnoksi. Ohjainlaite myös diagnosoi itseään jatkuvasti ajonkin aikana ja sytyttää heti merkkivalon mittaristoon, jos se huomaa vajaatoimintaa jossain sen piirissä olevissa laitteissa.

Moottorinohjainlaitteen pakolliset tiedot:
- moottorin sisään imettävän ilman massa ( kuinka monta grammaa sekunnissa)
- kuljettajan antaman kuormituksen tieto
- kaasuläpän asentosignaali
- kampiakselin asento (kertoo kierrosluvun)
- nokka-akselin asento ( kertoo missä asennossa moottori on)
- lambda tunnistin (1. lambda mittaa pakokaasujen hapen määrää. 2. lambda mittaa toimiiko katalysaattori)
- nakutustunnistin ( kertoo jos seos syttyy liian aikaisin. Tällöin seos palaa yliääninopeudella)

Ilmamassa anturi mittaa paljonko moottori imee ilmaa, jonka avulla ruiskutussuutin saa tiedon paljonko polttoainetta laitetaan. Samalla lähtee tieto sytytyksen ohjainlaitteelle joka kertoo koska seos sytytetään.

Ilmamassa mittari toimii niin että siinä oleva platina levy yritetään pitää koko ajan tietyssä lämpötilassa(n80-90 astetta) joka lämmitetään syöttämällä sinne jännitettä. Ilmamassa mittari mittaa massan sillä tiedolla, paljonko jännitettä joudutaan syöttämään mittariin.

Imusarjan paine. Mitä suurempi alipaine on imusarjassa, sitä lyhyempi on suihkutusventtiilien aukioloaika.

Kaasuläpän asentotunnistin tunnistaa ja kertoo moottorinohjailaitteelle missä asennossa kaasuläppä on.

Kampiakselin asentotunnistin:
- kertoo kierrosluvun
- optimoi sytytyshetken, suihkutushetken sekä suihkutuksen keston

Nokka-akselin asentotunnistin:
- kertoo suihkutushetken ja sytytyshetken

Nakutustunnistin:
-mittaa sylinterin tärinän
-optimoi sytytyksen hetken

Lambda tunnistin:
-mittaa pakokaasuista hapen määrää
-1. lambda mittaa hapen
-2. lambda valvoo katalysaattorin toimintaa


Moottorin käyttölaitteet


Kaasuläppä

Mitä suurempi ilmamäärä, sitä enemmän bensiiniä lisätään
Kaasuläppä tuottaa pumppaushäviöö, koska kaasuläppä rajoittaa imettävän ilman määrää, jolloin moottori joutuu imemään ilman sylinteriin. Diesel autoissa ei ole kaasuläppää.

Suihkutussuutin

Ruiskutussuutin suihkuttaa polttoaineen imettävän ilman sekaan.(vain bensiinikoneissa) Suihkutussuuttimen aukioloaika säätää kuinka paljon polttoainetta suihkutetaan. Suihkutussuutin on joko kiinni tai auki ja paine on aina sama.(ei ole mitään välimallia)

Sytytystulppa

Mitä korkeampi kierrosluku on, sitä aikasemmin kipinä annetaan sylinteriin (ennen yläkuolokohtaa).
Kipinä annetaan enne yläkuolokohtaa sen takia, että seos syttyisi hyvin, eikä jäisi palamatonta seosta. Moottorinohjaus säätää sytytyshetken.

Kuvassa on erittäin yksinkertainen piiros sytytysjärjestelmästä. Kun kytkin kytketään, kulkee jännite ensiokäämiin, joka muodostaa ympärilleen magneettikentän. Sitten kun kytkin avataan, jännitteen kulku ensiokäämille loppuu, jolloin ensiokäämissä oleva magneettikenttä lähtee liikkeelle ja indusoituu toisiokäämissä suureksi jännitteeksi jonka ansiosta jännite on niin suuri että se hyppää sytytystulpan kärjen välin yli.

Vianmääritystä Seat Ibizasta

Eilen saatiin Kallen ja Eelin kanssa tehtäväksi etsiä vika Seat Ibizasta, kun siinä paloi moottorinhäiriövalo. Ensimmäisenä laitettiin autoon testeri kiinni, jolla saatiin vikakoodiksi katalysaattorin vajaatoiminta. Tämän jälkeen tehtiin päästömittaus, jotta saataisiin selville onko katalysaattori rikki vai toimiiko se normaalisti.

Kyseinen Seat Ibiza

Ensin päästömittaus antoi hieman ristiriitaista tietoa, mutta hetken lämmityksen jälkeen se näytti normaaleja arvoja, joten päädyttiin nostamaan auto nosturilla ylös ja käyttää se lämpöiseksi jotta voisi mitata pakoputken lämpötilan ennen ja jälkeen katalysaattoria. Jos lämpötila on katalysaattorin jälkeen suurempi kuin ennen sitä, toimii katalysaattori täydellisesti. Lämpötila oli kuitenkin katalysaattorin jälkeen matalampi kuin ennen sitä, joten hetken järkeilyn jälkeen alettiin mittaamaan oskiloskoopilla toisen lamda-anturin toimintaa.

Jälkimmäisen lambda-anturin liitin

Kun alettiin mittaamaan jälkimmäisen lamda-anturin toimintaa oskiloskoopilla, täytyi ensin työntää kuparilangan pätkät liittimeen jotta saataisiin kosketus liittimien johtoihin. Oskiloskooppi antoi koneelle lambdasta pelkästään häiriösignaalia jolloin päädyimme siihen tulokseen että kyseinen lamda oli rikki. Tämän jälkeen haettiin uusi lamda ja ei muuta kun autoon kiinni vaan. Lopuksi vielä nollattiin vikakoodit testerillä ja auto on valmis.

Moottorinohjailaitteen anturit

Moottorinohjausjärjestelmän ensimmäisenä harjoitustyönä oli tarkoituksena mitata joko otto- tai dieselmoottorin (tässä tapauksessa dieselmoottorin) ohjausjärjestelmän antureiden singnaalia Break-out boxin avulla.

Kuvassa näkyy oskiloskooppi sekä break-out boxi

Moottorinohjainlaitteen sähkökaavio

Ykkös suuttimen ruiskutus singnaali. Kuvassa näkyy 1. esiruiskutus 2. pääruiskutus ja 3. jälkiruiskutus. Sylinteriin ruiskutetaan kolme kertaa polttoainetta, jotta paine pysyy koko puristustahdin ajan korkeana.

Suuremmilla kierroksilla sylinteriin ruiskutetaan vain yksi pitkä ruiskutus

Tässä näkyy imunokka-akselin asentoanturin antamaa singnaalia. Eli aina kun imunokka-akseli pyörähtää asentoanturin ohitse, se antaa moottorinohjainlaitteele singnaalin

Pakokaasujen takaisinkierrätysventtiilin anturin antama singnaali. Aina kun koneelle tulee pystyviivaa, on takaisinkierrätysventtiili auki, jolloin osa pakokaasuista kierrätetään takaisin imusarjan kautta sylinteriin, jonka ansiosta palamistapahtuma pysyy viileämpänä. Silloin kun kierrätetään pakokaasuja takaisin imusarjaan, imusarjassa oleva läppä säätelee imettävän ilman määrää.

Pakokaasujen takaisinkierrätys jäähdyttimen ohitusventtiili säätelee pakokaasujen lämpötilan mukaan kierrätetäänkö ne jäähdyttimen kautta imukanavaan vai ei.

Kaasuläpän asentoanturi (diesel autoissa ns imuläppä) joka säätelee imukanavasta imettävän ilman määrää.

Polttoaineen jakeluputken paineanturi jakelee polttoaineen suuttimille sopivalla paineella.

Polttoaineen lämmitin lämmittää diesel autoissa polttoainetta jotta se syttyisi paineessa paremmin.

Turbon johdesiipien asentoanturi kertoo milloin turbo aloittaa toimintansa. Koneella näkyy pelkkää suoraa viivaa, koska turboa on turha pyörittää pienillä kierroksilla.

Turbon hukkaportin pulssisuhde ohjattu ahtopaineen ohitusventtiili säätää kuinka suurta ylipainetta syötetään imusarjaan.

Polttoleikkaus

Tehtiin Lassin kanssa polttoleikkaus harjoitustyö. Ensimmäisenä avataan kaasupullo, jonka jälkeen avataan asetyleeni polttoleikkuu pillistä. Sitten on vuorossa sytytys. Sytytyksen jälkeen avataan happi venttiili.

Vasemman puoleisessa pullossa on happi, ja oikeassa pullossa asetyleeni. Paineet asetetaan niin, että happi on 2 baarissa ja asetyleenissä on 0,8 baarissa.

Kuvassa vielä polttoleikkuu pilli, jossa on hapelle kaksi sinistä säätönuppia ja asetyleenille yksi

Madallussarjan asennus

Saatiin Heinin, Miskan ja Ennin kanssa työksi asentaa konin alustasarja Ennin isän Mazdaan. Ensimmäisenä auton keula nostettiin pukeille ja perä keventimellä. Tämän jälkeen vain joustintukia irti. Kun meitä oli neljä tekemässä, niin oli jokaiselle yksi joustintuki irroitettavana.

Vanha joustintuki vielä paikallaan

Vasen taka joustintuki oli hieman hankalassa paikassa, kun täytyi purkaa takakontista verhoilu pois, sekä poistaa kuvasa oleva suoja. Lisäksi tilaa oli vähän jonka takia irroituksessa meni tovi.

Kun vanha joustintuki saatiin irti, oli vuorossa sen purkaminen, jotta uuteen saatiin iskunvaimentimen yläkiinnike.

Uusi jousi odottelee kiinni laittamista

Uusi säädettävä iskunvaimennin

Uusi jousi sekä iskunvaimennin kasaus vaíheessa.

Uusi säädettävä joustintuki laitettuna kiinni.

Etu joustintuen yläpään kiinnitys, sekä iskunvaimentimen säätönuppi.

McPherson-joustintuen purkaminen

Tänään saatiin luokkatoverin kanssa harjoitustyöksi purkaa Mc-Pherson-joustintuki ja tutkia sen rakennetta. Työ alkaa siitä kun joustintuki laitetaan jousipuristimeen. Tämän jälkeen jousta aletaan puristamaan. Tässä vaiheessa kannattaa olla huolellinen, sillä jousi voi väärin asennettuna lähteä erittäin lujaa puristimesta. Kun jousta on puristettu tarpeeksi, se vapauttaa vaimentimen jousen kuormitukselta, jolloin vaimentimen yläkiinnike voidaan purkaa pois.

McPherson-joustintuki

Joustintuki jousipuristimessa

Jousi kasaan puristettuna

Kuvassa iskunvaimennin, aluslevyt sekä iskunvaimentimen yläkiinnike.

Jakohihnan vaihto

Saatiin parin luokkalaisen kanssa työksi vaihtaa asiakkaan Renault Clioon jakohihna. Tämä oli ensimmäinen kerta kun me vaihdettiin jakohihna, joten se vaati paljon keskittymistä ja aikaa että se saatiin huolella tehtyä.

Ensin auton keulaa täytyy keventää

Myös moottori täytyy tukea, koska siitä täytyy irroittaa kannatin

Kun moottori on tuettu, täytyy irroittaa hihnaa suojaavat kotelot

Kun suojat saatiin irroitettua, oli vuorossa apulaitehihnan ja sen kampiakselin hihnapyörän poistaminen. Tämän jälkeen pyöritimme kampiakselilla ja nokkapyörällä olevat merkit kohdilleen.

Kun merkit on kohdillaan, voi jakohihnan irroituksen aloittaa. Ensin täytyy kuitenkin ottaa kiristin pois.

Jakohihnan pois saamisen jälkeen oli aika irroittaa vesipumppu. Yleensä jakohihnan vaihdon yhteydessä vaihdetaan kiristimen lisäksi vesipumppu.

Uuden vesipumpun asentamisen yhteydessä lisäsimme tiivisteeksi tiivistemassaa.

Vanhan kiristimen tilalle laitettiin uusi kiristin

Uusi jakohihna on paikoillaan, jonka jälkeen moottoria pyöritettiin pari kierrosta, että huomaa jos ajoitus on mennyt pieleen. Kaikki meni kuitenkin juuri niinkuin pitikin, jonka jälkeen moottori laitettiin käymään.

Tämän jälkeen laitettiin apulaitehihna takaisin paikoilleen ja koottiin kaikki irroitetut osat takaisin niiden paikoilleen. Sitten auto olikin jo valmis uusiin koitoksiin.

Auton pesu

Saatiin Toyota Corolla pestäväksi sisältä ja ulkoa. Työhön kuului myös auton vahaus. Aloitimme auton sisältäpesu poistamalla kaikki lattiamatot ja imuroimalla auton sisäpinnat. Tämän jälkeen pestiin auton sisällä olevat muoviosat. Näistä lika irtoaa hyvin lasinpesu spraylla. Samalla on hyvä pestä ikkunat sisäpuolelta. Kun auto on sisältä puhdas, oli vuorossa auton päältäpesu. Aluksi auto huuhdellaan hyvin, jonka jälkeen auto pestään autoshampoolla. Kun auto on pesty ja kuivattu, oli vielä jäljellä auton vahaus. Vaha levitetään auton pintaa, jonka jälkeen se annetaan olla siinä valmistajan ohjeiden mukaan. Sen jälkeen vaha hinkataan pois.

Aluksi auto huuhdellaan huolellisesti

Kun auto on huuhdeltu, se pestään pesuaineella.

Käytimme auton pesussa autoshampoota

Kun auto on pesty ja kuivattu, on vuorossa vahaus

Auto vahauksen jälkeen.

Jakohihnan/jakoketkun tehtävä

Jakohihnan/jakoketjun tehtävä on siirtää pyörivä liike kampiakselilta nokka-akselille sekä ajoittaa venttiilien toiminta oikeaksi männän liikkeisiin nähden. Jakohihna voi myös samalla pyörittää vesipumppua. Nelitahtisen moottorin jakopään välityssuhde on 2:1 eli kampiakselin pyöriessä kaksi kierrosta ympäri, pyörähtää nokka-akseli vain kerran.

Vaihteiston toiminta

Tänään tuli eteen harjoitustyö, missä täytyi purkaa harjoitus vaihteisto ja miettiä miten eri vaihteet menevät sisään. Samalla täytyi opetella miten tasauspyörästö ja synkronointilaite toimii.

Harjoitusvaihteisto ennen purkamista

Kuvassa näkyy vaihteiston ''sisuskalut''.

Tässä näkyy hyvin akselin hammaspyörät, synkronointilaitteen sekä vaihteen siirtoholkin.

Synkronointirengas ja hammasratas

Vaihteen siirtoholkki, joka kytkee vaihteen käyttöön.


Tässä vielä video, jossa selostetaan kuinka vaihteet menevät päälle, tasauspyörästön toiminta sekä miten synkronointilaite toimii.