Moottoritekniikka 2

Moottorin ohjausjärjestelmän rakenne ja toiminta



 Ruiskutus

 Kaasutin- ja suihkutusjärjestelmän suurin eroavaisuus löytyy tavasta, jolla polttoaine atomisoidaan ja sekoitetaan paloilmaan. Suihkutusjärjestelmässä polttoaine työnnetään ruiskusuuttimesta kovalla paineella, jolloin se hajoaa sumuksi. Ottomoottorin kaasuttimessa polttoaine syötetään moottoriin imuilman joukkoon ennen kaasuttimen kurkkua (kiinteäkurkkuiset kaasuttimet), joka kiihdyttää ilman ja polttoaineen muodostaman seoksen virtausnopeutta ja samalla atomisoi polttoaineen




 Moottorin ohjausyksikkö (ECU, Engine Control Unit tai ECM, Engine Control Module) on elektroninen komponentti joka erilaisten toimilaitteiden avulla ohjaa moottorin tapahtumia siten, että moottori toimii optimaalisesti sille annetussa tehtävässä. Ohjausyksikkö tekee tämän lukuisilta konehuoneen antureilta lukemansa tiedon perusteella, vertaamalla kerättyä dataa yksikköön ohjelmoitujen moniulotteisten karttojen eli hakutaulukkojen dataan. Näiden tietojen perusteella ohjausyksikkö suorittaa toimilaitteiden säädön. Ennen elektronisia ohjausyksiköitä moottorin polttoaineseos, sytytysennakko ja tyhjäkäyntinopeus olivat tiettyyn perusarvoon asetettuja ja niiden säätö tapahtui joko pneumaattisesti tai mekaanisesti.


Sytytys

Ottomoottorissa sylinteriin ajettu polttoaineseos sytytetään kipinän avulla. Moottorin optimaalisen toiminnan kannalta seos täytyy sytyttää juuri oikealla hetkellä. Sytytyshetki ilmoitetaan asteina ennen tai jälkeen männän yläkuolokohdan, jossa mäntä on liikeratansa ylimmässä pisteessä. Sytytyksen ajoitus vaihtuu moottorin kierrosten ja kuormituksen mukaan. Kolme tärkeintä anturia, joiden perusteella ECU määrittelee sytytyshetken ovat kampiakselin asentotunnistin, nokka-akselin (-akselien) asentotunnistin (-tunnistimet) ja nakutustunnistin. Kaksi ensinmainittua kertovat kampi- ja nokka-akselin asennot, eli mäntien asennot työkiertonsa vaiheessa sylintereittäin (tämä tieto on ohjelmoitu ECU:n kartalle) sekä imu- ja pakoventtiilien avautumis- ja sulkeutumishetket suhteessa työkiertoon. Nakutuksentunnistimen tehtävänä on havainnoida se tila, jolloin moottorissa esiintyy polttoaineseoksen väärästä syttymishetkestä aiheutuvaa nakutusta. sytytysennakon muuttamista hieman aiemmaksi saattaa edellyttää esim. matalaoktaaninen polttoaine, jonka puristuskestävyys eli itsesyttymislämpötila, on alhaisempi kuin korkeaoktaanisen polttoaineen.

Apulaitteet

jakohihna (hammashihna),  jakopään hihna  (moninkertainen ketju) kulkee kampiakselin, nokka akselin, kiristäjän ja apulaitteiden ympäri. Apulaitteita voi olla vesipumppu sekä öljypumppu. Jakohihnan/-ketjun tehtävä on pyörittää nokka-akselia puolella kierrosnopeudella kampiakselin kierrosnopeudesta. Se voi myös pyörittää öljypumppua pyörittävää apuakselia tai tasapainotusakselia.

Jakohihna kuluu, venyy ja haurastuu ja se kannattaa vaihtaa ohjekirjan mukaisin matka- tai aikavälein. Vaihtoväli voi olla 50.000–250.000 km

Moottoritekniikka Moottorin osat

Sylinteriryhmä
Sylinteriryhmän tehtävä on pitää kaikki männät paikallaan

Sylinteri
 Sylinteri muodostaa sylinterikannessa olevan puristustilan ja männän kanssa palotilan. Sylinterit valmistetaan usein valamalla valuraidasta tai kevytmetallista.

Sylinterin hoonausjälki

Sylinterin hoonauksen funktio on levittää öljy tasaisemmin sylinterin seinämiin.

Kampiakseli
Kampiakselin tarkoitus on muuttaa kiertokangen voima pyörimisvoimaksi ja kehittää siten vääntömomentti. Kampiakselit valetaan, taotaan tai harvinaisissa tapauksissa sorvataan pallografiittivaluraudasta tai nuorrutusteräksestä.

Vauhtipyörä
Vauhtipyörä varastoi energiaa työtahdin aikana, jolloin moottorin jouheva liike on mahdollinen. Mitä painavampi vauhtipyörä on, sitä enemmän energiaa siihen saadaan varastoitua, mutta samalla kierrosherkkyys kärsii. Lisäksi vauhtipyörän ulkokehällä oleva hammastus mahdollistaa starttimoottorin toiminnan.

Kiertokanki

Kiertokanki yhdistää männän kampiakseliin. Kiertokanki on useimmiten valmistettu takomalla nuorrutusteräksestä.

Mäntä

Männän tehtävä on välittää ilma/polttoaineseoksen palaessa syntyvä voima kampiakselille.

Männänrenkaat
Männänrenkaiden tarkoitus on tiivistää sylinterin palamistila erikseen kampikammiosta ja edistää lämmön johtumista männästä sylinterin seiniin. Männänrenkaisiin luetaan myös öljyrengas, jonka tarkoitus on levittää öljy sylinterin seinämiin ja samalla kaapia ylimääräinen öljy pois, jotta jäljelle jää vain männän voitelun kannalta välttämätön öljykalvo.

Männäntappi
Männäntapin tarkoitus on pitää mäntä kiinni kiertokangessa, aiheuttaen mahdollisimman 
vähän ylimääräistä kitkaa

Kampiakselin laakeri
Kampiakselin laakerit tukevat ja ohjaavat akselia, sekä muuttavat sylinterien paloreaktiot pyörintäenergiaksi.

Öljynsuodattimen jalka
Öljynsuodattimen jalka pitää öljynsuodattimen paikoillaan.

Sylinterikansi
Sylinterikansi tiivistää sylinterin yläpään. Siihen asennetaan yleensä sytytystulpat (bensiinimoottoreissa), venttiilit, ruiskut (dieseleissä, myös osassa uusissa bensiineissä) ja nokka-akselit (kannen päällä olevilla nokka-akseleilla varustetuissa moottoreissa).

Venttiili
Venttiilin tarkoitus on avata ja sulkea tiiviisti imu- ja pakokanavia.

Venttiilijousi
Venttiilijousen tarkoitus on sulkea venttiili. Yleensä venttiilijouset suunnitellaan niin, että venttiilit sulkeutuisivat mahdollisimman nopeasti, mutta silti niin, että ne eivät rasittaisi nokka-akselia.

Venttiilin istukka
Venttiilin istukan on kovempaa materiaalia kuin sylinterin kansi. Istukan tarkoitus on vähentää venttiilien liikkeestä kanteen kohdistuvaa voimaa, jolloin kansi kestää pidempään.

Venttiilin lukkokiila
Lukkokiilan tarkoitus on pitää koko venttiilikoneisto koossa.

Venttiilin ohjurikumi
Venttiilin ohjurikumin tehtävä on huolehtia, että venttiili liikkuu oikeassa asennossa.

Venttiilin painikuppi
Kupin tarkoitus on olla pisteenä, johon nokka-akselin kulmat osuvat, aiheuttaen 
venttiilin avautumista ja sulkeutumista. Painikupeilla voidaan muuttaa myös venttiilien välyksiä.

Nokka-akseli
Nokka-akselin tarkoitus on painaa venttiilin paininkuppia, tuottaen tarvittava voima venttiilien avautumiseen. Nokka-akselia ja/tai sen asentoa säätämällä myös voidaan myös muuttaa venttiilien ajoitusta.

Mikrometri + sen kalibrointi
Mikrometri tulee kalibroida ennen jokaista mittausta. Musta pala välissä on kalibrointipala, jolla saadaan selville mikrometrin mittausvirhe. 

Kampiakselin soikeuden mittaus mikrometrillä
Kampiakseli tulee mitata tarvittaessa soikeaksi kulumisen takia. Jos kampiakseli on kulunut soikeaksi, tulee se vaihtaa uuteen tai koneistaa pyöreäksi.

Sylinterin halkaisian mittaus työntömitalla
Sylinteri mitataan usein sen takia, että osattaisiin asentaa mäntään riittävän suuri männänrengas tai tarvittaessa vaihtaa myös isompi mäntä, jotta palotila pysyisi tiiviinä. Jotkut myös virittävät autojaan nostamalla iskutilavuutta.

Alustatekniikka 2 Abs jarrut

   ABS-jarrujärjestelmän erityispiirteet

    ABS  Järjestelmä jossa on 4 induktiivista pyörintänopeusanturia jotka sijaitsee pyörien                   navoissa. Hydraulikkayksikössä 4 kanavaa ja 8 magneettiventtiiliä. ABS-järjestelmä toimii yli 5         km/h nopeuksissa.

 Kytkentäkaavio 

     

Tunnistimien testausohjeet/Autodata

      Ensin kytketään sytytysvirta pois ja irroitetaan ECU:n moninapaliitin. Kytke breakout boxi                 irroitettuun liittimeen ja tarkista resistanssi boxin napojen väliltä, noin 1250 Ohmia.

 Järjestelmän itsediagnoosi

      Itsediagnoosilla näkee järjestelmän vikakoodit ja nollata ne. 

    

Oh

ABS- eli lukkiutumaton jarrujärjestelmä on tärkeä  ajoneuvon aktiivinen turvaväline

ABS:n kokonaisuuteen kuuluvat pyörien nopeuksien tunnistimet, valvontatietokone ja hydraulinen modulaattori. Tunnistimet lähettävät tietoa valvontatietokoneelle. Jos renkaan pyörimisnopeus pienenee nopeammin, kuin auto voisi missään tilanteessa hidastua, järjestelmä pienentää tähän renkaaseen vaikuttavaa jarrutusvoimaa. ABS toimii automaattisesti niin kauan kuin jarrupoljinta painetaan voimakkaasti. Jarrupolkimesta tuntuva värähtely kuuluu ABS:n toimintaan. ABS-jarruilla jarruttaessa pyörät saattaa kumminkin hätäjarrutuksessa käydä todella pienen ajan verran lukossa, kun ABS-järjestelmä hakee optimaalisen pidon jarrutusvoimaan.

Lukkiutumattomalla jarrujärjestelmällä eli ABS:llä pidetään pyörät pyörimässä jarrutuksen aikana. Näin kuljettaja voi tehdä hallitumman jarrutuksen ja säilyttää paremmin suuntavakavuuden ja ohjattavuuden jarrutuksen aikana.Tietokone valvoo, että pyörät pyörivät. Jos pyörä on lukkiutumassa tietokone lähettää viestin modulaattorille ja käskee tätä vähentämään jarrutusta

 Induktiivisen anturin toiminta perustuu magneettikenttiin. Anturi tunnistaa lukukehän hampaat niiden ollessa anturin kohdalla. Lukukehän hampaiden välin vaihtuessa kohdalle jännitys muuttuu negatiiviseksi. Siniaalto aaltoilee siis positiivisen ja negatiivisen jännitteen molemmin puolin.

 MRE-anturin tyypillinen signaali oskilloskoopilla tarkasteltuna:
Tarkastelemamme anturi on itseasiassa kaksijohtoinen HALL-anturi, mutta anturin signaalit ovat samanlaiset, eli digitaalinen signaali. Hall- ja MRE-antureiden siniaallot on muutettu digitaaliseksi kanttiaalloksi. MRE- ja HALL-anturit tarvitsevat toimiakseen virransyötön, toisin kuin induktiivinen anturi, joka muodostaa jännitettä magneettikenttänsä avulla.  MRE- ja Hall-anturit ovat tarkempia verrattuna induktiiviseen anturiin, sillä ne kykenevät mittaamaan tässä tapauksessa renkaan pyörimisnopeutta ja asemaa jo hyvin pienessä liikkeessä, kun taas induktiivinen anturi tarvitsee isomman pyörimisnopeuden tarkkaan tunnistamiseen. MRE- ja Hall-anturi käyttävät myös lukukehää, josta asemaa/pyörintänopeutta tulkitaan.

Voimansiirto 1 tehtävä 1

1.Miksi etuvetoisen auton vetoakselissa on kaksi niveltä?
Vetoakselin ulompinivel antaa mahdollismman suuren kääntymiskulman ja Sisempi nivel  mahdollistaa etupyörän joustoliikkeen kulmamuutokset.
 se tekee mahdolliseksi liikkeen sivuttain ja pitkittäin.

2.Mitä voiteluainetta vetonivelissä käytetään?
Vaseliinia.

3.Mitä tarkoittaa vakiokulmanopeusnivel?
Niveltä jossa on kaksi ristiniveltä peräkkäin.

4.Mihin vaihteiston osaan vetonivel kiinnittyy vaihteistossa?
 tasauspyörästöön

5.Millä vetoakselin suojakumi kiinnitetään paikalleen?
Kiristyssiteillä jotka painetaan pihdeillä tiukalle

6.Kuinka vetoakselin viat voit tutkia?
Tutki vuotavatko suojakumit, renkaat kääntämällä ääriasentoon ja pyörittämällä rengasta samalla seurataan suojakumin uria. Kokeillaan onko nivelten laakeeissa väljää ja tutkitaan silmämääräisesti onko vetoakselissa  halkeamia.

Sähkötekniikka Anturisignaalien tutkiminen

Tehtävänämme oli mittailla auton erilaisia antureita. Teimme mittaukset Bmw 330d hen 

Ensiksi mittasimme kampiakselin asentotunnistimen. Kampiakselin asentotunnistin oli kaksinapainen induktiivinen anturi. Laitoimme mittausjohtimet siten, että anturi pysyy toiminnassa, mutta saimme mitattua anturin signaalitietoja. Induktiivinen anturi tekee itsessään magneettikentän avulla sähkövirtaa, jolla se toimii. Anturissa on kolme osaa, kela, magneetti ja rautasydän. Kun anturi osuu vauhtipyörällä olevaan merkkiin, muuttuu anturin magneettikenttä, jolloin käyrässä näkyy jännitepiikki. Anturiin tulee maapiuha toiseen napaan ja toiseen napaan signaalipiuha, josta menee eculle tieto.

 Tulostimme Autodatasta ohjeita, joiden perusteella hoidimme mittaukset.

Tässä videossa anturin käyrä moottorin ollessa tyhjäkäynnillä. 

 

 Tässä käyrä kun moottorissa on kierroksia. Silloin kun on enemmän kierroksia taajuus vaihtuu ja käyrä tihenee.

 Sitten mittasimme nokka-akselin asentotunnistimen. Tämä anturi on Hall-anturi, joka on kolmenapainen ja siihen tulee herätevirta, maa ja signaalipiuha. Johdotimme anturin samallalailla kuin kampiakselinkin, tosin tarvitsimme yhden johtimen lisää. Anturi mittaa nokan asennon vain yhdestä kohti. Hall-anturi on aktiivinen anturi, joka mittaa vaikka moottori on sammutettuna, kun induktiivinen tarvitsee pyörintänopeutta toimiakseen. Hall anturin käyrä on aina 0V ylöspäin, kun induktiivinen käy miinuksella ja plussalla.

 

 Mittausjohtimet.

Nokka-akselin asentotunnistimen mittauskäppyrää moottorin käydessä vaihtelevilla kierroksilla. 

 

Seuraavaksi mittasimme 1.sylinterin suuttimen.

 

Tässä kuvassa näkyy suuttimen mittaus moottorin käydessä. Kuvassa näkyy 2 jännitepiikkiä joista ensimmäinen on polttoaineen esisuihkutus ja jälkimmäinen pääsuihkutus.

Suuttimen mittaus moottorin käydessä, Videosta huomaa että kun päästää kaasun niin pääsuihkutus häviää kokonaan, eli polttoaineensyöttö katkeaa.

 Mittauskytkennät, tässä mitataan suuttimen jännite ja virta. Mittausjohdot on kytketty signaalijohtoon, jännitepiuha on signaalipiuhan välissä ja virtapihti sen ympärillä.

Tässä kuvassa taas mitataan suuttimen jännitettä ja virtaa.

  

Nyt mitataan Toyota celica 4-AFE 1.6 litraisesta irtomoottorista lambdan mittausarvoja. Kyseessä oli 2 johtoinen zirconium lambda.

 

 Mittauskytkennät laitettiin lambdan liittimen väliin.

 

 

.

Lambdan mittaus tyhjäkäynnillä.

Nelipyöräsuuntaus

Nelipyöräsuuntaus

Nelipyöräsuuntauksen tapahtuminen

Auto ajetaan nelipyöräsuuntaus nosturille kääntölevyjen päälle. Ensimmäiseksi tarkastetaan rengaspaineet, koska väärät rengaspaineet vaikuttavat tuloksiin. Seuraavaksi asetetaan peilit vanteiden ulkoreunoille, tietenkin pitää yrittää laittaa ne vahingoittamatta vanteen maalipintaa. Sitten avataan koneelta ohjelma millä nelipyöräsuuntaus tehdään. Sieltä sitten vain täytellään kaikki tarvittavat tiedot. Sitten säädetään peilit oikealle korkeudelle ja kalibroidaan peilit liikuttaen autoa työntäen taakse ja eteenpäin. Kun tuossa on onnistunut, niin irrotetaan kääntölevyjen lukitustapit ja asetetaan, jarrupolkimen lukitsin. Seuraavaksi käännellään rattia, jotta saadaan tuloksia ja asetetaan ratin lukituspidike. Nyt pitäisi olla tarvittavat arvot, eli aurauskulma, caster ja camber arvot tiedossa. Autodatasta olisi hyvä katsoa, mitä pystyy säätämään, ellei itse osaa erottaa auton alta.

Camber kulma

On auton pyöräntuennassa renkaan pystysuoran akselin ja auton pystysuoran akselin välinen kulma. On positiivista ja negatiivista kulmaa. Kun renkaan yläreuna on kauempana eli ulompana auton korista, niin camber kulma on positiivinen. Negatiivinen taas, kun renkaan alareuna on kauempana auton korista. Negatiivinen kulma parantaa pitoa mutkissa.

Caster kulma

Caster kulma on iskunvaimentimen kulma verrattuna pyörän pystyakseliin. Negatiivisessa kulmassa iskari on lähempänä nokkaa ja positiivisessa iskari on kohdistettu taaksepäin. 

Aurauskulma

Ajoneuvon ohjaavien pyörien kulmaa  suhteessa toisiinsa ajoneuvon kulkusuuntaan nähden. Kun aurauskulma on positiivinen, sanotaan tätä tilannetta haritukseksi. Aurauskulmaa säädetään raidetangonpäistä.