Aiheet:
- Nelitahtisen bensiinimoottorin toiminta
- Laukaisujärjestys (työkaavio)
- Epäsuora ja suora ruiskutus
- Sähkömagneettinen injektori (MPI)
- Pietsosuutin (DI)
- Suoraruiskutusjärjestelmän ruiskutusstrategiat
- Injektoreiden jännitteen ja virran mittaus
Nelitahtisen bensiinimoottorin toiminta:
Bensiinimoottorin keksi vuonna 1876 Nikolaus Otto, ja siksi sitä kutsutaan myös "Otto-moottoriksi". Tässä seosmoottorissa kemiallinen energia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi. Tämä vaatii ilmaa, bensiiniä ja kipinää. On olemassa erilaisia tekniikoita, joilla sylinteriin saadaan mahdollisimman paljon ilmaa ja kontrolloitu määrä polttoainetta. Korkea täyttöaste saavutetaan säädettävän venttiilin ajoituksen tai painetäytön avulla. Polttoaineen ruiskutus voidaan saavuttaa kahdella eri ruiskutusjärjestelmällä; suora ja epäsuora injektio. Tästä lisää myöhemmin.
Kaikista innovatiivisista teknologioista huolimatta bensiinimoottorin toiminta tiivistyy aina samaan periaatteeseen. Täydellisen työjakson aikana bensiinin palaminen johtaa kampiakselin pyörimiseen. Kampiakseli on kiinnitetty voimansiirtoon. Työsyklin eri vaiheet on jaettu neljään tahtiin; imu-, puristus-, teho- ja pakotahti.
Imuisku: mäntä liikkuu yläkuolokohdasta (TDC) alakuolokohtaan (ODP). Imuventtiili avautuu samanaikaisesti männän alaspäin liikkeen kanssa. Mäntä imee siten ilmaa sylinteriin. Ilma tulee imusarjasta ja ilmansuodattimesta. Moottorityypistä riippuen polttoaine ruiskutetaan myös suuttimen kautta. Kun mäntä saavuttaa ODP:n, imuventtiili sulkeutuu.
Puristusisku: imu- ja pakoventtiilit ovat kiinni ja mäntä siirtyy TDC:hen. Ilman ja polttoaineen seos puristetaan (puristetaan).
Tehoisku: Muutama astetta ennen kuin mäntä saavuttaa TDC:n, sytytystulppa tuottaa kipinän. Koska bensiini on erittäin räjähtävää ja happea on riittävästi läsnä, tapahtuu palamista. Vapautunut voima painaa männän alas.
Pakoputki: voimatahdin jälkeen mäntä on saavuttanut ODP:n. Pakoventtiili avautuu ja mäntä liikkuu takaisin ylös; palaneet kaasut (pakokaasut) työnnetään ulos.
Kun mäntä saavuttaa TDC:n, pakoventtiili sulkeutuu ja imuventtiili avautuu. Tässä tilanteessa venttiilit ovat molemmat hieman auki; nopeus, jolla pakokaasut virtaavat ulos sylinteristä, vaikuttaa imuventtiilin ohi tulevaan ilmaan. Tällöin ilmaa on jo imetty sisään, kun mäntä ei vielä liiku ODP:hen. Tätä kutsutaan myös "venttiilien päällekkäisyydeksi".
Piiriprosessi on kuvattu sivulla Seiliger-prosessi. Alla oleva animaatio näyttää bensiinimoottorin nelitahtisen prosessin.
Animaatio näyttää vain yhden sylinterin nelitahtisen prosessin. Autotekniikassa moottorit on usein varustettu neljällä sylinterillä. Usein käytetään myös kolmen, viiden, kuuden ja kahdeksan sylinteriä. Jotkut valmistajat käyttävät myös kymmentä, kaksitoista tai jopa kuusitoista sylinteriä. Sylinterien voimatahdit seuraavat toisiaan: nelisylinterisessä moottorissa tapahtuu kaksi tehotahtia kullakin kampiakselin kierrolla. Järjestys on tärkeä tässä; tämä kuvataan seuraavassa osassa.
Imuisku (1)
Puristusisku (2)
Tehoisku (3)
Pakoisku (4)
Polttojärjestys (työkaavio):
Moottoreilla on aina kiinteä laukaisujärjestys. Jokaisella tehoiskulla polttoteho välittyy kampiakselille männän kautta. Työvoiman tulee jakautua optimaalisesti kampiakselia käännettäessä, muuten voi esiintyä epätasaisia liikkeitä (eli ylimääräistä tärinää ja epäsäännöllistä pyörimistä).
Nelisylinterisellä moottorilla (sekä bensiini- että dieselmoottorilla) laukaisujärjestys on 1-3-4-2. Tämä tarkoittaa, että voimatahti tapahtuu ensin sylinterillä 1, puoli kampiakselin kierrosta edelleen sylinterillä 3, toinen puoli kierrosta edelleen sylinterillä 4 ja toinen puoli kierrosta edelleen sylinterillä 2. Kampiakselia on sen jälkeen kierretty 2 kierrosta (720 astetta) . Sitten tapahtuu täydellinen palamissykli.
Alla oleva työkaavio näyttää, mitkä sylinterit toimivat millä iskulla; Kun sylinteri 1 suorittaa tehotahtiaan, pakotahti tapahtuu sylinterissä 4. Tiedoksi; punaiset nuolet osoittavat sytytystulpan syttymisajan.
Kuvassa on nelitahtinen moottori, jossa ensimmäinen sylinteri (joka määritetään jakelupuolelta) aloittaa imutahtinsa. Sitten mäntä liikkuu ylhäältä alas.
Yllä oleva työkaavio osoittaa, että sylinterin 2 on aloitettava puristustahti. Se on oikein, koska se on edelleen ODP:ssä (alhainen kuollut kohta). Sylinteri 3 käynnistää pakotahdin ja sylinteri 4 tehotahdin (tällä hetkellä syntyy sytytystulpan kipinä, joka työntää mäntää alaspäin bensiini-ilmaseoksen palamisesta johtuvan voiman avulla).
Aiheeseen liittyvät sivut:
