Arto Lehtinen Jouko Rantala AUTOTEKNIIKKA 4 Moottori Moottorin perusteet Käyntijärjestelmät Moottorin kunnostus 3
Opiskelijalle ja opettajalle Oppikirjan rakenne Autotekniikka 4 Moottori -oppikirja on yhdistelmä aikaisemmista kirjoista Auto- ja kuljetusalan perusoppi 6 ja erikoistumisoppi 2 sekä pieni osa kirjasta erikoistumisoppi 3. Kirjaan on lisätty uudempia rakenteita ja jätetty vähemmälle raskaan kaluston aineistoa, ja jo kirjasarjan muissa niteissä käsiteltyjä sisältöjä. Jotta opiskelija oppii tekemään oireiden ja omien havaintojensa perusteella auton alusta- ja hallintalaitteiden huolto- ja korjaustyöt asianmukaisesti, on hänen tunnettava hyvin nykyaikaisen auton alusta- ja hallintalaitteiden perusrakenteet ja niiden toiminta. Asentaja, jolla on vankka perustieto näistä laitteista, osaa soveltaa tietojaan ja taitojaan helposti myös uusiin rakenneratkaisuihin, joita autoihin tulee jatkuvasti. Kirjassa on painotettu erityisesti kuvien osuutta. Eri osakokonaisuuksien toiminnan ymmärtämiseksi kuvat on suunniteltu ja väritetty sellaisiksi, että monimutkaisetkin rakenteet ja toiminnat on helposti opittavissa. Hyvällä kuvituksella lyhennetään paljon pitkien tekstien osuutta, jolloin opiskelija motivoituu paremmin opiskeluun. Kirjan sisällön laadinnassa on pyritty käsittelemään asiat siten, että opiskelija joutuu itse aktiivisesti työskentelemään. Tehtävät Ammattityö, ammattiteoria Tehtävät on sijoitettu määrävälein. Niitä voi daan tilanteen mukaan käyttää mm. formatiivisina kokeina, kotitehtävinä tai eriyttävinä tehtävinä. Tehtävien avulla opiskelja voi itse arvioida oppimaansa. Näin mielenkiinto säilyy helpommin opiskeltavissa asioissa. Tehtäviä on ehkä joidenkin mielestä liikaa, mutta osan tehtävistä opettaja voi jättää oppilaan oman harkinnan varaan. Kirja mahdollistaa erilaisten opetusmenetelmien käytön. Yksilöllinen opiskelu ja eriyttävä opetus ovat mahdollisia, koska opintojaksot on jaettu selkeisiin aihekokonaisuuksiin. Tehtävien hyödyntämisessä on olennaista se, että vastaukset voidaan kirjoittaa tehtävässä olevaan vastaustilaan. Koska kirjassa esitetyt rakenteet ja työohjeet ovat pääosin yleisluonteisia, ne eivät kaikilta osin sovellu merk ki kohtaisiksi ohjeiksi. Siksi on tärkeää, että opiskelijoita ohjataan käyttämään myös korjaamokäsikirjoja ja tietokonepohjaisia tietokantoja huolto- ja korjausohjeineen. 5
Opettajan aineisto Oppikirjaan liittyy opettajan materiaalina vastaukset kaikkiin harjoitustehtäviin. Vastaukset on saatavissa sähköisessä muodossa. Erityisesti huomioon otettavaa Autotekniikka 4 on suunniteltu oppi- ja työkirjaksi. Opiskelijan itsenäinen työskentely kehittää omatoimisuutta ja loogista ajattelukykyä. Siksi on tärkeää, että jokaisella opiskelijalla on mahdollisuus itse ratkaista oppikirjan tehtävät ja tehdä siihen opiskelun yhteydessä asiaa täydentäviä ja ymmärtämistä helpottavia omia merkintöjä. Kirjan tietoja tarvitaan koko opiskelun ajan. Siitä on suuri hyöty myös myöhemmässä työelämässä ja siksi oppikirja kannattaa säilyttää. Palaute Voidaksemme pitää kirjan ajan tasalla ja kehittää sitä nykyajan autojen huolto- ja korjaustöiden vaatimuksia vastaavaksi, tarvitsemme käyttäjien kommentteja niin opettajilta, opiskelijoilta ja ammattilaisilta. Palautteen voi lähettää joko suoraan kirjoittajille tai kustantajalle. Kiitämme jo etukäteen. Tämän kirjan tekoa on tukenut apurahalla Suomen Tietokirjailijat ry. Kankaanpäässä kesällä 2012 Arto Lehtinen Jouko Rantala E-mail: jouko.rantala@dnainternet.net Kustannusosakeyhtiö Otava Ammatti- ja aikuiskoulutus Uudenmaankatu 10 00120 Helsinki Puh. (09) 19961 6
Sisällys Moottorin perusteet 1. Moottorin historiaa... 11 1.1. Miten polttomoottori keksittiin... 11 1.2. Ottomoottori... 12 1.3. Dieselmoottori... 13 1.4. Uusia aluevaltauksia... 14 1.5. Merkittäviä virstanpylväitä... 15 2. Mäntämoottorin perusteet... 20 2.1. Yleisiä jakoperusteita... 20 2.2. Toimintaperiaatteet t... 21 2.3. Moottorityyppien vertailua... 27 2.4. Mäntämoottorin rakennetyypit ja -muodot... 28 2.5. Moottorin täytös ja teho... 32 3. Palaminen ja päästöt... 35 3.1. Palaminen sylinterissä... 35 3.2. Moottoripolttoaineet t... 36 3.3. Pakokaasupäästöt... t 43 3.4. Päästöjen vähentäminen... 48 3.5. Minkälainen moottori on uudessa autossa 2020-luvulla.. 53 4. Moottorin rakenne... 56 4.1. Yleistä... 56 4.2. Moottorin kotelo... 57 4.3. Moottorin tasotiivisteet... t 64 4.4. Moottorin tuenta... 67 4.5. Kampikoneisto... 71 4.6. Venttiilikoneisto... 82 4.7. Voitelujärjestelmä... 93 4.8. Jäähdytysjärjestelmä... 105 5. Moottoriteknisiä peruskäsitteitä... 115 5.1. Sylinterin halkaisija, iskunpituus ja iskusuhde... 115 5.2. Puristustilavuus ja sen mittaaminen... 116 5.3. Iskutilavuus... 117 5.4. Puristussuhde... 118 5.5. Sylinterissä tapahtuvat paineen ja tilavuuden muutokset t... 118 5.6. Moottorin suorituskykyä kuvaavia käsitteitä... 121 5.7. Moottorin muita vertailulukuja... 124 7
Käyntijärjestelmät 1. Ottomoottorin moottorin ohjaus... 129 1.1. Moottorin ohjauksen päätehtävä... 129 1.2. Sytytysjärjestelmän perusteet t... 129 1.3. Seoksen syttyminen... 131 1.4. Sytytyskipinän syntyminen... 132 1.5. Sytytysjärjestelmien kehitys... 133 1.6. Akkusytytysjärjestelmien jako... 134 1.7. Sytytyshetki ja sen säätö... 135 1.8. Sytytyspuola... 139 1.9. Sytytystulpat t... 140 1.10. Transistorisytytys elektronisella tahdistimella... 144 1.11. Mikrotietokoneohjattu sytytys... 151 1.12. Kaasunvaihtojärjestelmä... 165 1.13. Polttonestejärjestelmä... 176 1.14. Säänneltyjen pakokaasupäästöjen vähentäminen... 206 2. Dieselmoottorin moottorin ohjaus... 218 2.1. Seoksen muodostus... 218 2.2. Dieseljärjestelmien kehitys... 219 2.3. Perinteinen dieselruiskutus... 221 2.4. Elektronisesti ohjattu ruiskutus... 237 2.5. Käynnistysapujärjestelmät... t 259 2.6. Pakokaasujen jälkikäsittely... 266 Moottorin kunnostus 1. Kunnostustarpeen määrittely... 275 1.1. Vikojen rajaaminen... 275 1.2. Nykyaikaisen moottorin kuntoanalyysi... 276 1.3. Puristuspaineiden mittaus... 279 1.4. Sylinterivuotojen mittaus... 281 1.5. Kansivuotojen tutkiminen... 282 1.6. Öljynpaineen mittaus... 283 1.7. Muut kuntotarkastukset t... 283 1.8. Työtilaus ja kustannusarvio... 286 2. Moottorin irrotus ja purkaminen... 287 2.1. Alustan ja moottoritilan pesu... 287 2.2. Moottorin irrotus autosta... 287 2.3. Moottorin purkaminen... 289 2.4. Osien pesu ja puhdistus... 294 3. Osien tarkastus... 295 3.1. Sylinterikansi ja venttiilit... t 295 3.2. Hammashihnan ja jakopään osien tarkastus... 299 8
3.3. Sylinteriryhmä ja sylinterit t... 301 3.4. Kampikoneisto... 304 3.5. Voitelujärjestelmä... 308 3.6. Jäähdytysjärjestelmä... 309 4. Osien kunnostus... 315 4.1. Venttiilien ja istukoiden työstö... 315 4.2. Sylinterikannen kunnostus... 324 4.3. Sylinterikannen kokoaminen... 329 4.4. Sylinteriryhmän ja sylinterien kunnostus... 331 4.5. Kampikoneiston kunnostukset... t 336 5. Moottorin kokoaminen... 342 5.1. Onnistuneen ja huolitellun peruskunnostuksen edellytyksiä... 342 5.2. Männänrenkaiden asennus... 344 5.3. Kampiakselin asennus... 345 5.4. Mäntien asennus sylinteriin... 347 5.5. Kampilaakerien asennus... 347 5.6. Öljypumpun ja -pohjan asennus... 348 5.7. Nokka- ja apulaiteakselin asennus... 349 5.8. Sylinterikannen asennus... 351 5.9. Venttiilien käyttökoneisto ja sen ajoitus... 354 6. Moottorin asentaminen autoon... 356 7. Koekäyttö ja totutusajo... 358 7.1. Käynnistäminen ja jälkisäädöt... 358 7.2. Koekäyttö ja totutusajo... 358 8. Diesellaitteiden huolto ja korjaus... 367 8.1. Polttonestesuodattimen vaihto... 367 8.2. Polttonestejärjestelmän ilmaus... 368 8.3. Perinteisen ruiskutusventtiilin vaihto sekä toiminnan tarkastus ja säätö... 369 8.4. Ruiskutuksen perusajoitus... 374 8.5. Hehkutusjärjestelmän toiminnan tarkastus... 376 9