Mootori komponendid, töökord ja tüüpprobleemid

Sisepõlemismootor ehk vana automaailma süda, süsteem mille komponentide täpsus ja sünergia on võimaldanud inimkonnal rakendada loodusvarades peituvat energiat ja murda ülemaailmsed transpordibarjäärid. 

Aeg ja tehnoloogia on mootori parandamise küll elektroonika tõttu keerulisemaks teinud, kuid põhikomponentide paigaldus ei ole aastatega muutunud. Korralik mootori hooldus, õige sõidustiil ja auto kasutus hoiab mootori tervist korras kordades kauem kui auto puhul, mille mootori eest ei hoolitseta üldse.

Parim viis, kuidas mootorist aru saada, on kogu süsteem jupphaaval läbi käia ja üritada mõista iga osa funktsiooni ning ehitust eraldi.   

Mootoriosad

Mootoriplokk ja silindrid

Sisepõlemismootori mootoriplokis on silindrikujuline avaus, kus toimuvad energia saamiseks kontrollitud plahvatused. Silindri ülemist osa, kus asuvad mootori klapid, nimetatakse põlemiskambriks ning silindri all, kolviga eraldatuna, asub karter.

Mootoriploki silindrite asetusi on mitmeid, kõige tavapärasem on ridamootor, kus silindrid on järjest asetatud, kuid lisaks võivad nad asetatud olla V-kujuliselt või üksteise suhtes horisontaalselt, nt 3 paremal ja 3 vasakul.

V asetusega 8-silindrine mootor, ehk V8 mootor:

Kolb/kolvid

Kolb on mootori põlemiskambris/silindris keskse liikuva osa pea, mille sirgjooneline liikumine on sarnane pumpamisele. Kõige tüüpilisemalt on mootoril 4, 6 või 8 kolbi, mis liiguvad vastavates silindrites üles ja alla. Ülemises surnud seisus oleva kolvi kohale jäävat osa, kuhu pritsitakse kütuse ja õhu segu ning kus toimub plahvatus, nimetatakse põlemiskambriks. Alumises surnud seisus oleva kolvi alla jääb karter, mis on täidetud õliga. Kolvid on tehtud kergest alumiiniumisulamist ja liiguvad kolvirõngastega tihendatult mootori silindrites üles-alla.

Kuidas kolvid horisontaalse silindriasetusega mootoris liiguvad:

Kolvirõngad

Kolvil on rõngad, mis takistavad õhul ja kütusel karterisse sattumast ja õliga segunemast ning õlil silindrisse sattumast. Kui kolvirõngas peaks mõranema ja õli pääseb mootori silindrisse, hakkab auto summutist tulema sinakas-musta suitsu. Kui kolvirõngas läheb tõsiselt katki, võib kolb kraapida silindriseina ning mootor võib vajada kallist taastamist. Kolvirõngad jagunevad õli- ja surverõngasteks.

Väntvõll

Väntvõll on kolbidega ühenduses kepsude abil. Kuna kolb liigub silindris vaid vertikaalselt, siis kepsu ja väntvõlli abil muudetakse see liikumine pöördliikumiseks. Väntvõll on liikumise hõlbustamiseks täielikult õli sees ja seda õliga täidetud anumat nimetatakse karteriks.

Väntvõll ühenduses kolbidega:

Klapiajam

Klapiajam on mootori plokikaanes või -kaantes asuv süsteem, mis reguleerib põlemiskambrisse sisenevate ja väljuvate gaaside ajastust. Klapiajami keskne komponent on nukkidega võll ehk nukkvõll. Igal mootori silindril on kahed eri klapid – sisse- ja väljalaskeklapid. Vastavalt klappide arvule iga silindri kohta on ka nukkvõllil või -võllidel vastav arv nukke. Pooled nukid reguleerivad sisselaskeklappe ja põlemiskambrisse siseneva õhu ja kütuse segu. Ülejäänud väljutavad mootori silindrist väljalaskeklappide abil pärast põlemist tekkinud heitgaasid. Nukkvõlli käitab hammasrihm või mootori kett.

Nukkvõlli nukid:

Mootori töö protsess

Nüüd, kui pilt mootoris leiduvast on veidi selgem, vaatame veidi lähemalt, kuidas need seadmed ühe mootori töötsükli jooksul toimivad. Enamikel tänapäeva autodel on 4-taktilised mootorid, mille leiutas BMW esiisa Nikolaus Otto (sellest ka nimetus Ottomootor) ning see tähendab, et iga töötsükkel koosneb 4 eraldi taktist ehk protsessist. 4-taktilisel mootoril teeb kolb ühe tsükli jooksul 2 üles- ja 2 allaliikumist ning väntvõll teeb samuti 2 ringi. Mootori esmasel käivitamisel, esimese kahe takti jooksul, saab mootor põlemisprotsessi käivitamiseks energiat akust.

Põlemisprotsessi toimumise järjekorda ja kolbide liikumise sünkrooni näeb hästi selle 6-silindrise humal ridamootori näitel:

Kuid vaatame millest see protsess koosneb.

1.takt – sisselase

Esmalt avab nukkvõll sisselaskeklapid ja kolb liigub silindris alla ning tekkinud ruumi hõrendus/vaakum imeb silindrisse sisselaskeklapist õhu ja kütuse segu.

2.takt – surve

Kui kütusesegu on silndris, sulguvad sisselaskeklapid ja kolb liigub uuesti üles, surudes õhu ja kütuse segu kokku, tekitades põlemiskambris kõrge rõhu.

3.takt – töö

Kui kolb jõuab kõige üles ehk ülemisse surnud seisu, annab süüteküünal sädet ja toimub plahvatus. Sellest plahvatusest vabanev energia surub kolvi äkiliselt uuesti alla ja pöörab väntvõlli. Diiselmootorites tekitab töötaktis plahvatuse spontaanselt õhu kokkusurumisest tekkinud kuumenemine ehk kõrgrõhk. Sestap on diiselmootoreid ka äärmiselt külmades tingimustes raskem käivitada, sest spontaanseks plahvatuseks vajalikku õhu kuumenemist on külmas raskem saavutada. Töötakt on  mootori töötsüklites ainuke reaalselt energiat tootev takt.

4.takt – väljalase

Kui kolb jõuab silindris kõige madalamasse olekusse ehk alumisse surnud seisu, siis avab nukkvõll väljalaskeklapid ja kolb liigub uuesti üles ja surub heitgaasid põlemiskambrist välja.

Kas teadsid, et kuna modernne mootor on arenenud nii vaikseks, sisaldavad paljud tänapäeva mootorid endas müra-võimendit.

TDI ehk turbocharged direct injection

TDI turbodiisel mootori tüüp, millel on turbokompressor ja diisli sissepritse otse silindrisse. Turbokompressor töötab põhimõttel, et silindrist väljuvad ehk töötsükli läbinud heitgaasid kasutatakse ära, et käitada turbiini, mis surub mootori sisselaske taktil suurema rõhu silindrisse, andes mootorile parema kaalu/võimsuse suhte.

FSI ehk fuel stratified injection

FSI on bensiinimootori tüüp, millel on bensiini sissepritse otse silindrisse ning FSI viitab kütuse paigutusele ja jaotusele silindris. Erinevalt tavalisele mootorile, kus õhu ja kütuse segamine toimub enne silindrit, piserdatakse FSI mootorites atomiseeritud kütusehulk jaheda õhu puhvriga otse silindrisse, mis gaaside madalama temperatuuri tõttu võimaldab suuremat surveastet ja saavutab seeläbi parema termodünaamilise efektiivsuse ja pakub rohkem võimsust.

FSI mootoritel on varieeruv kahe-astmeline sisselasketorustik, üks lühike ja teine pikem, mille vaheldumisel saab sõiduk valida suurema jõudluse või pöördemomendi vahel. Kui kütus ja õhk lähevad läbi lühikese sisselaskekollektori toru, siis kõrgetel pööretel suureneb jõudlus ja madalatel pööretel läheb läbi pika sisselaskekollektori toru, et suurendada pöördemomenti kuni 15% ulatuses.

TFSI ehk turbo fuel stratified injection

TFSI on bensiinimootori tüüp, millel on turbokompressor ja bensiini sissepritse otse silindrisse. Turbokompressor töötab samal põhimõttel mis TDI, kuid FSI viitab kütuse paigutusele ja jaotusele silindris. Nimelt piserdatakse atomiseeritud kütusehulk jaheda õhu puhvriga otse silindrisse, mis gaaside madalama temperatuuri tõttu võimaldab suuremat surveastet ja saavutab seeläbi parema termodünaamilise efektiivsuse ja pakub rohkem võimsust. TFSI mootoritel on keskeltläbi 10-15% parem jõudlus kui tavalistel, otsese-sissepritse ja turbokompressorita bensiinimootoritel.

Mootori tüüpilised probleemid

Kolvirõngad ja silinder

Kuna igal kolvil olevad kolvirõngad on ainsad hõõrdumises olevad osad, on kolvirõngastel komme läbi kuluda või mõraneda ja puruneda. Kui kolvirõngas kulub läbi ning kütust ja õhku satub karterisse, vähendab see õli libestusvõimet ja võib põhjustada mootori enneaegset läbikulumist. Kui õli satub põlemiskambrisse, tekitab selle põlemine väljalasketorust nähtava sinakasmusta tossu. Kui selline olukord peaks tekkima, sureta mootor välja ning helista mehhaanikule ja küsi edasisi juhiseid. Kui vaid käivitumisel tuleb sinakat suitsu väljalasketorust, võib probleem peituda klapiajamis – ka sellest soovitame teavitada mehhaanikut.  

Väntvõll ja liulaagrid/saaled

Liulaagrid/saaled:

Väntvõlli ja kolbe ühendava osa liuglaagrid ehk saaled võivad ajapikku läbi kuluda – sellest annab aimu keskmiselt vali ragin/kolin mootori töötamise ajal. Kui saaled on läbi kulunud, on remont tavaliselt kulukas, sest töötlemist vajavad ka väntvõlli hõõrdepinnad. Selle ennetuseks tuleks kasutada kvaliteetset mootoriõli ja vahetada seda ka vastavalt sõiduki valmistajatehase ettekirjutustele.

Klapiajam

Nagu eespool kolvi osa lõpus mainitud, et sinakasmust suits auto käivitamisel võib viidata ka veale klapiajamis. Probleem on tõenäoliselt kulunud klapisääretihendites, mis lasevad õlil koguneda klapi peale ning mootori käivitamisel satub õli silindrisse ja põleb ära. Kui mootor on välja suretatud ja klapp kinni, hakkab õli jälle klapi peale kogunema.

Teine levinud probleem on hammasrihma libisemine või purunemine. Kui see juhtub, siis nukkvõlli ja väntvõlli töö läheb sünkroonist välja ning halvimal juhul võib tekkida olukord, kus “klapid jooksevad kolbidele pähe”, ehk silinder pressib klapid katki.

Mootori ennetav hooldus ehk heaperemehelik kasutus

• Vaheta mootoriõli regulaarselt ja kasuta vaid valmistajatehase poolt ettenähtud õlisid
• Vaheta hammasrihma või ketti omanikujuhendis sätestatud intervalli tagant
• Ole ettevaatlik kõikvõimalike õlilisanditega
• Kui su autol on turbomootor, lase mootoril minut või kaks enne väljasuretamist veel töötada, nii lubad õlil turbo laagrid ära jahutada ja turbo pööretel langeda. Kui lülitad mootori kohe välja, lakkab ka õlisurve ja turbo jääb ilma õlituseta veel mõneks ajaks pöörlema.
• Mootori probleemide diagnoosimisel tasub alati olla kireldustes võimalikult täpne. Pane tähele, mis hetkel heli tekib, mis on pöörded, kiirus, käik ja kiirendus, sest mida täpsema kirjelduse suudad mehhaanikule anda, seda lihtsam on probleemi tuvastada

Kokkuvõtteks

Tänapäeva sisepõlemismootor on paljude keerukate süsteemide kogum, mille eesmärk on saada mootoris toimuvatest plahvatustest võimalikult palju energiat. Kindel on see, et sisepõlemismootori leiutamiseta ei oleks inimkond see, mis ta on praegu. Kuid ajad on muutumas, tehnoloogia ja materjaliteaduse areng on viinud meid juba nii kaugele, et sisepõlemismootori ökoloogiline võlu on energiaefektiivsuse ja reostuse tõttu kahjuks kadumas.

Õnneks on eelnev vaid sissejuhatus mootoritemaatkasse ja maailma, mis on nihkumas sisepõlemismootorilt elektrimootorile. Kuigi elektrimootori tehnoloogia on olemas olnud juba Nikola Tesla aegadest, on materjaliteadus ja akude areng alles hiljuti muutnud selle tootmiskulu taskukohaseks ning ökonoomse argumendiga valikuks. Isegi kui elektrimootorid vallutavad autoturu, on ebatõenäoline, et mootorikultus  ja mootori kallal nokitsemine niipea veel lõpeb, sisepõlemismootorit kasutab inimkond vähemalt selle sajandi lõpuni.

Arvestades mootori ehituse keerukust ja võimalike probleemide mitmekesisust, siis kirjeldasime antud postituses vaid sõiduteedel enimesinevate mootorite põhilisi komponente, ehitust, tööprotsesse ja kõige enimlevinuid probleeme.

Kui Sulle meeldis see postitus või leidsid siit kasulikku infot, siis ole meheks või naiseks ja jaga postitust sõprade seas või sotsiaalmeedias.