Harjoitustyö: Käynnistysmoottorin toimintaperjaate

Käynnistysmoottori kokonaisena

Seuraavaksi vuorossa oli käynnistysmoottorin toimintaperjaatteen selvittäminen. Käytännössä käynnistysmoottori toimii seuraavasti:

1:Virtalukossa avainta käännettäessä lähtee virtalukolta virta käynnistysmoottorin solenoidille. Virran siirtyessä solenoidille, vetää solenoidi magneetin avulla jousikuormitteisen tapin sisäänsä, joka operoi vipuvarren kautta starttimoottorin hammasrattaan siirtämistä moottorin vauhtipyörän kehälle.

2:Kun hammasrattaat ovat kohdakkain, solenoidin päässä oleva alue alkaa johtamaan sähköä, jolloin sähkö alkaa pyörittään roottorikäämiä.

3: Käämi sähköistyy siihen käämin ympärillä olevien vaihtuvilla napaisuuksilla olevien magneettien takia, jolloin sähkö indusoitui käämiin ja alkoi pyörittämään startissa olevaa sähkömoottoria.

4: Sähkömoottorin pyöriessä alkaa myös vauhtipyörällä oleva hammasratas pyörittämään vauhtipyörää ja moottori käynnistyy jos se on muuten kunnossa.

5: Kun avain vapautetaan, siirtyy hammasratas takaisin paikalleen ja virran kulku loppuu käynnistysmoottorin käämeillä.

Solenoidi irrallaan

Osat erillään

Roottorikäämi

Hiilet ja magneettiset navat sisältävä komponentti.

Käynnistysmoottorin runko, osa yksi.

Käynnistysmoottorin runko, osa kaksi.

Solenoidi erillään 

Startin kytkentäkaavio (saksaksi)

Harjoitustyö: Vaihtovirtalaturin toimintaperjaate

Kokonainen laturi irtonaisena

Saimme tehtäväksemme Santun kanssa selvittää vaihtovirtalaturin toimintaa, ja siihenhän me perehdyimme!

Osat irroteltuina

Laturin koppa, jonka toisella puolella on mm. laturin hiilet (joista roottorikäämi saa virtansa) ja tasasuuntaussilta (joka muuttaa laturin tuottaman vaihtovirran tasavirraksi)

Staattorikäämi, johon vaihtovirta indusoituu ja johtautuu tasavirtasillalle.

Laturin tuuletin

Laturin hihnapyörä, josta koko laitetta pyöritetään.

Roottorikäämi (josta napasuuksia muuttamalla saadaan staattorikäämin kanssa vaihtovirtaa)

Vaihtovirtalaturi siis toimii seuraavasti: Laturin roottorikäämi saa virtaa laturin hiilien kautta kuvassa näkyvään kupariseen osaan, josta napaisuuksia muuttamalla virta indusoituu roottorikäämin ympärillä olevaan staattorikäämiin vaihtovirraksi. Siitä vaihtovirta siirtyy tasasuuntaussillalle, jossa vaihtovirrasta tulee tasavirtaa.

Muita kuulumisia viime ajoilta

Mondeon valmistuttua on vihdoin aikaa kertoa myös muista uusista asioista, mitä koulussa tapahtuu.

Kojelauta valmiina

Viime aikoina Fiesta-projekti on edennyt huimaa vauhtia: Loput turvakaaret on saatu hitsailtua vahvikkeineen autoon sisälle sekä kojelauta on saatu muotoiltua raakaversiona hiilikuidusta. Jälki on ollut varsin hyvää, joten emme voi olla muuta kuin ylpeitä tekosistamme!

Lisäksi on varmistunut, että lähden ensi jaksossa kuukaudeksi Ranskaan työssäoppimaan! Kokemuksena reissu on varmasti aivan mahtava ja antoisa, joten sitä odotellessa!

Menneellä viikolla mieleeni tuli myös, että pitäisiköhän se oma kevytmoottoripyöräkin taas pistää ajoon (mikä on siis viimeksi toiminut vuonna 2010). Tuumasta toimeen, pyörä on nyt Asentajakilta-ykkösten hallissa projektina, joka tulee mahdollisesti kevään Hot Rod & Rock Show'hun työnäytteeksi! Saas nähdä millainen siitä tulee, suunnittelusta ja toteutuksesta kun vastaavat lähinnä ensimmäisen vuoden opiskelijat! Ainakin heillä viimeisimpien tietojen mukaan vaikutti olevan visio aiheesta!

Kolme vuotta seissyt 25-vuotias Yamaha TZR

Työtä varmasti riittää!

Ford Mondeo: Ikuisuusprojekti pt. 2

Ja jatkuu!

Viimein Mondeo-projektin blogailu saa jatkoa! Viime kerralla jäimme vesipumpun asennukseen, josta jatkoimme kannen kiinnittämiseen!

Kuvassa astemittari ja vääntövarsi

Kantta kiristettäessä on tärkeä lukea ohjeet. Usein, kuten tämänkin Mondeon tapauksessa, piti ensin kannen pultteja kiristää eri momentteihin, jonka jälkeen pultteja kiristettiin vielä jokin astemäärä. Asteiden vääntämiseen tarvittiin jo hieman voimaa, joten otimme avuksemme meidän Fiesta-projektin turvakaariputkea antamaan hieman lisää vipuvoimaa.

Astemittarin lukemaa vielä kiristysvaiheessa

Hyvänä neuvona voidaan pitää myös sitä, että ennen osien kiristämistä paikalleen kannattaa tarkistaa mahdollisten muiden siihen liittyvien osien asento. Tässä tapauksessa meidän imusarjan tiiviste oli väärinpäin, joka teetti useita tunteja lisätöitä. Ennen kannen kiristystä tiivisteen kääntäminen ei olisi ollut ongelma, mutta jos olisimme nyt lähteneet avaamaan kantta uudestaan, olisi meidän pitänyt ostaa sinne uusia tiivisteitä sekä uudet kannenpultit. Lähdimme suorittamaan työtä siis halvemman kautta, ottamalla laturia ja laturin jalkaa auki.

Laturi irtonaisena

Kun olimme saaneet imusarjan tiivisteen ja laturin takaisin paikalleen oikein päin, lähdimme laittamaan jakoa kohdalleen jakopäästä. Tämä vaati jälleen useamman hetken perehtymistä ohjeisiin ja ennen kaikkea tarkkuutta, sillä asteenkin virhe jakopään hihnassa saattaa tarkoittaa kaiken työn hukkaan heittämistä.

Meisselit sylintereissä määrittämässä yläkuolokohtaa sekä metallilevy lukittamassa nokka-akselit paikalleen

Jakohihna menossa paikalleen

Tässä vaiheessa avasimme nokka-akselien pyörät ja kiristimme hihnan oikeaan kireyteen, jonka jälkeen kiristimme nokka-akselien pyörät. Tällöin jakopään jako oli kohdallaan, jonka varmistamiseksi vielä irroitimme nokka-akseleita paikallaan pitävän metallilevyn ja pyöritimme moottoria käsin kampiakselilta

Jakohihna paikalaan!

Sitten vuorossa olikin niin sanotusti loput, eli työn haastavimmat osat olivat jo hoidossa. Seuraavaksi laitoimme paikalleen apulaitehihnan

Apulaitehihna menossa paikalleen kampiakselin päästä.

Kun apulaitehihna oltiin saatu paikalleen, alkoi homma sujua aivan uudella tahdilla! Saman päivän aikana paikalleen meni kaikki loputkin osat, pakosarjasta tulpanjohtoihin! Myöhemmin samana päivänä moottori itseasiassa jopa vielä kävi ja autolla tehtiin testilenkkikin, ja kaikki pelitti vallan mainiosti! Ainoita pieniä häiritseviä ominaisuuksia olivat kova kilinä moottorista ja suuri savutus pakoputkesta, mutta niillekkin löytyi looginen selitys: Kilinä johtui hydraulisista venttiilinostimista (jotka siis alkavat kasaan puristamisen jälkeen toimia vasta hetken ajon jälkeen) ja savutus pakoputkea täyttäneestä jäähdytysnesteestä, jota sinne oli päässy vuotaneesta kannesta vesikanavan kautta. Ensimmäisen vuoden opiskelijat olivat maanantaina varmistaneet nämä diagnoosit oikeiksi, jolloin Mondeo myös luovutettiin asiakkaalle täysin toimivana!

Valmis!

Tälläisen pidemmän projektin jälkeen on taas hyvä palata lyhyempien projektien pariin, saas nähdä mitä seuraavaksi pääsee tekemään!

Teoria: Dieselmoottorin toimintatapa

- Diesel- ja bensiinimoottorin merkittävimpiä eroja on:

•  Dieselissä polttoaineen syttyminen tapahtuu paineen ja lämpötilan, ei kipinän, takia.
•  Dieselmoottorissa on lähtökohtaisesti paljon korkeampi puristussuhde.
•  Seos on dieselmoottorissa pitkälti muuttuva (koska moottori toimii ilmaylimäärällä), kun taas bensiinimoottorissa seoksen pitää aina olla 14.7:1.
•  Seoksen muodostus tapahtuu bensiinissä imusarjassa, kun taas dieselissä seos sekoittuu sylinterissä

- Karkeasti dieselmoottorit voidaan jakaa kahteen eri tyyppiin: Esikammioruiskutusdieseleihin ja yhteispaineruiskutusdieseleihin. Nykyisin suurin osa dieselmoottoreista on common-rail eli yhteispaineruiskutusdieseleitä.
- Dieselmoottoreissa on hehkutulppa, jonka tehtävänä on esilämmittää palotila. Tämä helpoittaa todella paljon dieselin kylmäkäynnistystä.
- Hyötysuhde tarkoittaa sitä, että polttoaineesta joku prosentti päätyy tehona välittymään voimansiirtoon, kun taas loput prosenteista menee esim. lämpönä hukkaan.
- Suoraruiskutusdieselissä polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan, jolloin polttoaine höyrystyy ja palaminen alkaa koko seoksessa samanaikaisesti.
- Esikammioruiskutusmoottorissa polttoaine ruiskutetaan esikammioon, jossa palaminen alkaa hitaasti ja etenee siitä itse moottoriin, missä itse palaminen tapahtuu. Tämä on hyötysuhteeltaan oleellisesti huonompi vaihtoehto, joskin moottorin ääni on myös pehmeämpi.
- Nykyään suoraruiskutusdieseleissä on usein monivaiheinen polttoaineruiskutusta: Tällöin suoraruiskutus moottoristakin saadaan pehmeämmin käyvä.
- Ensimmäiset dieselmoottorit olivat riviruiskutuspumpuilla varustettuja (löytyy lähinnä vanhoista dieseleistä), jonka jälkeen tuli jakajaruiskutuspumppu (löytyy edelleen liikenteestä). Tämän jälkeen tuli yksikköpumppuruiskutus (pumppusuuttimet) (mm. 2000-luvun alukupuolen Volkswagenit) ja ihan viimeisimpänä Common-rail eli yhteispaineruiskutus (suurin osa nykyaikaisista dieseleistä).
- Common-rail suihkutuksen osat ja niiden tehtävät ovat:

• Polttoainetankki: Varastoi polttoaineen
• Polttoainesuodatin: Suodattaa epäpuhtauden dieselistä
• Polttonesteen siirtopumppu: Siirtää polttoaineen säiliöltä korkeapainepumpulle. Siirtopumppu voi olla sähköinen ja toimia polttoainesäiliön sisällä tai olla nokka-akselin vieressä ja toimia mekaanisesti
• Pysäytysventtiili: Keskeyttää polttoaineen saannin moottorille jos tarve vaatii, esim. kolaritilanteessa
• Korkeapainepumppu: Nostaa polttoaineen paineen tarvittaaan ruiskutuspaineeseen, eli jopa 2000 bariin asti
• Rail-putki: Varastoi korkeapaineistetun polttoaineen valmiina käyttöön.
• Rail-putken painetunnistin: Kertoo moottorin ohjainlaitteelle Rail-putken polttoaineen paineen.
• Paineensäätöventtiili: Laskee mahdollisen ylimääräisen paineen Rail-putkesta polttoaineen paluuvirtausputkille
• Ruiskutussuutin: Suihkuttaa polttoaineen palotilaan.
• Polttoaineen jäähdytin: Jäähdyttää tankille palaavan kuuman polttoaineen, jotta polttoainepuolen muoviosat eivät muuttuisi muodossa. Lisäksi kylmä polttoaine on parempaa mm. moottorin päästöjen kannalta.
• Polttoaineen esilämmitysventtiili: Polttoaine saatetaan joissakin autoissa esilämmittää, jotta dieselin parafiinit eivät tukkisi polttoaineen suodatinta.

 - Korkeapainepumppu toimii seuraavalla tavalla:

• Ensin polttoneste imetään siirtopumpun putkista korkeapainepumpun sylinteriin
• Polttoaine puristetaan tämän jälkeen korkeaan paineeseen sylinterissä männän avulla
• Kun sylinterissä oleva paine nousee yli Rail-putken paineen, avautuu kuulaventtiili ja polttoaine pääsee virtaamaan Rail-putkeen. Kun paine taas laskee, sulkeutuu kuulaventtiili.

- Rail-putken paine ei ole vakio. Tyhjäkäynnillä, osakaasulla ja täyskaasulla on kaikilla omat paineensa. Tyhjäkäynnillä saattaa paine olla vain 200 baria, kun taas täyskaasulla se saattaa olla vaikkapa 1350 baria.
- Paineensäätöventtiili toimii käytännössä niin, että laitteen sisällä onjousikuormitettu venttiili. Kun venttiilin takana polttoainepuolella on suurempi voima kuin mitä venttiilin jousi jaksaa painaa, avautuu venttiili ja polttoaine pääsee kiertämään takaisin tankkiin. Jos jostain syystä (esim. täyskaasukiihdytys) Rail-putkeen täytyy nostaa korkeampi paine, on käytännössä aina paineensäätöventtiilissä sähkömagneetti auttamassa venttiilin pysymistä kiinni.
- Polttoaineen ruiskussa käytännössä on vain yksi neulaventtiili, joka pysyy jousien avulla kiinni ja joka saadaan avattua tarvittaessa sähkömagneetin avulla.

Ford Mondeo: Ikuisuusprojekti pt. 1

Tästä sitä lähdettiin!

Saimme muutama viikko sitten Santun kanssa tehtäväksemme selvittää miksi asiakkaan Ford Mondeo kävi huonosti. Totesimme ensin korvakuulolla, että ilmeisesti yksi sylinteri ei toimi lainkaan. Lisäksi asiakas sanoi kaikkien sytytyspuolen osien olevan vasta uusittuja, joten vika tuskin löytyisi niistä. Päätimme kuitenkin testata nekin samalla kun selvittäisimme mikä sylintereistä ei toimi.

Näkymä konehuoneesta ennen testailua.

Ensin kokeilimme irroittaa tulpanjohtoja moottorin käydessä ja seurata, minkä kohdalla käyntiääni ei muutu. Huomasimme käytännössä heti, että ensimmäinen sylinteri ei toimi. Päätimme vielä kuitenkin kokeilla jos vika olisi sytytystulpissa, joten vaihdoimme ensimmäiseen sylinteriin tulpan toisesta.

Sylinterin puristussuhdemittari

Tilanne ei tulpankaan vaihdolla helpottanut, joten päättelimme vian olevan jossain hieman syvemmällä. Siirryimme siis seuraavaksi mittaamaan sylinterien puristussuhteita, joissa totuus alkoikin paljastua.

Mittaus käynnissä sylinterissä numero neljä. Paperituppo on ensimmäisen sylinterin kohdalla syystä.

Kun otimme sytytystulpat pois ja aloimme mittaamaan sylinterien puristuksia painamalla kuvassa näkyvällä tavalla testerin päätä kiinni ensimmäisen sylinterin tulpan paikalle, tuli moottoria pyöritettäessä naamallemme todella paljon nestettä. Yritimme vielä kerran sen jälkeen kun olimme ottaneet ruiskutuksen pois käytöstä irroittamalla ruiskutuksesta virran, mutta edelleen sama toistui. Tästä päättelimme, että sylinteri on aivan täynnä jotain nestettä, todennäköisesti jäähdytysnestettä. Myöhemmin tämä osoittautuikin todeksi, mutta tällöin päättelimme sen näin: bensiinimoottori tarvitsee käydäkseen kolme asiaa: Oikean bensan ja ilman seoksen (14.7:1), kipinän ja sopivan puristussuhteen. Koska ainakin moottori sai kipinän ja bensan saannissa ei vaikuttanut olevan mitään häikkää, jonka lisäksi sylinteri kuitenkin tulvi, jäi aikalailla ainoaksi vaihtoehdoksi joko kansipahvin rikkoutuminen tai sylinterikannen halkeaminen (joka siis aiheuttaa myös puristusten katoamisen), joten ei muuta kuin purkamaan!

Ensin aloitimme purkamalla helposti irtoavia osia, kuten venttiilikopan.

Venttiilikoppa irti

Seuraavaksi siirryimme irroittamaan osia sitä mukaa kuin järkevältä tuntui.

Nokka-akselin kiinnikkeet irroitettuna. Kannattaa aina tehdä jonkin näköinen paperi muistuttamaan missä järjestyksessä kiinnikkeet olivat moottorissa, koska niitä ei saa laittaa väärille paikoille takaisin.

Nokka-akseleiden pois saamiseksi pitää irroittaa vielä ainakin edessä oleva muovi, jota varten pitää irroittaa mm. apulaitehihna. Palaamme tämän pariin siis myöhemmin.

Pakosarja osoittautui projektin hankalimmaksi osaksi irroittaa, johtuen Fordin PulseAir -laitteistosta. Tässä vaiheessa siirryimme myös toiseen halliin, koska tarvitsimme pakosarjan irroittamiseen nosturia (jotka sillä hetkellä omassa hallissa olivat hieman kortilla.

Irtosihan sekin lopulta!

Seuraavaksi kyytiä sai ruiskun ilmanputsari.

Koska imusarjan pultit olivat ruiskutusjärjestelmän alla, otimme ruiskutussuuttimetkin pois paikoiltaan.

Apulaitehihnan reittiä kuvattuna. Lampun paikalla oli myös hetki ennen kuvan ottamista yksi moottorin kiinnikkeistä, joka täytyi irroittaa jotta kansikin lähtisi irti.

Kansi lähtemässä vihdoin irti! Yli kaksi päivää siinä menikin.

Vielä se vähän ottaa kiinni. Hetken venkslaamisen jälkeen kansi kuitenkin lähti liikenteeseen. Kantta irroitettaessa otimme toki irti myös nokka-akselit, joiden alta löytyi vielä useita kannen pultteja. Kannen pultit ovat kertakäyttöisiä, joten ne ovat uusittava kunnosta piittaamatta joka kerta kun ne avataan.

Sitten ei muuta kuin moottori kunnolla tuetuksi ja auto takaisin omaan halliin!

Tämän jälkeen meillä oli kansi käsissämme ja pystyimme aloittamaan kunnostuksen. Ensin tarkistimme silmämääräisesti kannen kunnon halkeamien varalta. Koska niitä ei heti näkynyt, päädyimme tarkistamaan kannen suoruuden ns. viivasuoralla.

Viivasuora paikoillaan, valoa näytettäessä ei viivasuoran alta pitäisi näkyä valoa.

Valoahan sieltä näkyy.

Tässä vaiheessa siirryimme naapurihalliin koneistuslaitteiden äärelle hiomaan kantta ja kanteen liittyviä osia. Emme olleet ennen tehneet mitään koneistuksia koulussa, joten uutta opittavaa tuli todella paljon.

Aloitimme hiomalla kannesta hieman pois. Kun tarkoitus ei ole virittää moottoria, otetaan kannesta mahdollisimman pieni lastu pois, jotta kansi vain suoristuisi.

Kansi kiinni koneessa.

Sitten mittailtiin mittakellolla, että kansi on varmasti suorassa. Jos kansi on millinkin vinossa, pilaa kone helposti koko kannen.

Tästä säädimme terän oikealle korkeudelle.

Seuraavaksi irroitimme venttiilien irroituslaitteella venttiilit kannesta. Tässä vaiheessa veimme myös kannen uudestaan osienpesukoneeseen, jotta näkisimme varmasti mahdolliset halkeamat.

Venttiilien irroituskone.

Venttiilit irti.

Seuraavaksi teippasimme venttiilien varret ja hiekkapuhalsimme venttiilien lautaset, jonka jälkeen siirryimme työstämään venttiilejä hiomakoneella.

Ja hyvältä näyttää! Jos venttiilin kiiltävässä pinnassa olisi edelleen jonkin asteen naarmuja, pitäisi siitä koneistaa vielä tilkka pois.

Kun nyt sekä venttiilit että kannen pinta olivat kunnossa, oli aika siirtyä työstämään venttiilien istukoita. Niitä varten oli jälleen oma koneensa, nimeltään Mira.

Ensin tarkistettiin terän kulma mittaamalla venttiili ja säätämällä terä sen mukaan.

Tähän malliin tapahtuu siis mittaus. Mittaterän pää tulee olla about keskellä parhaan tuloksen saamiseksi.

Terä oikein säädettynä.

Säätöjen jälkeen oli aika suorittaa itse työstö. Kaikki kanteen tehdyt työt olivat jonkin asteen hiontaa tai lastuavaa työstöä, joten suojalasit ovat pakolliset koko ajan.

Ensin kiinnitimme kannen koneeseen.

Ensimmäinen vaihe työstöä aloitettaessa: Suurinpiirteinen keskitys

Keskitys aloitetaan asettamalla kone venttiilin istukan kohdalle ja painamalla nappulaa, joka näkyy kuvassa suoraan sormen alapuolella.

Toisessa vaiheessa kykimme terän magneetin päälle, joka pitää terän suurinpiirtein paikallaan.

Magneetti kytkeytyy päälle vetämällä kuvassa näkyvä vipu itseä kohti niin pitkälle kuin se helposti menee.

Kolmannessa vaiheessa kone suorittaa tarkan keskityksen.

Keskitys tapahtuu samasta nappulasta kuin aiemminkin, tällä kertaa liike on vain paljon pienempää.

Neljännessä vaiheessa kone käskee lukitsemaan keskityksen kokonaan paikoilleen.

Lukitseminen tapahtuu kuvassa näkyvästä vivusta, joka työnnetään poispäin itsestä niin pitkälle kuin se helposti menee.

Viides ja viimeinen vaihe tapahtuu niin, että terää pyörittävä kone laitetaan kiinni terään ja kahvassa olevasta napista saadaan terä pyörimään. Terässä itsessään on korkeuden säätö, jota operoidaan tässä tapauksessa vasemmalla kädellä. Kun terä on ottanut tarpeeksi lastua irti, nostetaan terä sen yhä pyöriessä ylös venttiilin istukasta. Tämän jälkeen kaikki lukitukset kytketään pois ja terä otetaan pois istukasta.

Vierekkäin työstetty ja työstämätön venttiili, ero on mainittava!

Tämän jälkeen kannesta irroitettiin vanhan venttiilien ohjurikumit ja se laitettiin vielä kerran osienpesukoneen läpi. Sitten vuorossa oli enään kannen kasaaminen.

Kasaamisen jälkeen irroitimme vesipumpun, joka täytyy vaihtaa jakopään remonttia varten (joka siis tehdään tässä samalla, koska oikeastaan ylimääräistä työtä siitä ei kuitenkaan koidu, jolloin asiakas ei luonnollisesti joudu myöskään maksamaan muuta kuin osat.

Uusi vesipumppu paikallaan.

Tässä kohdassa aloin tekemään vaihteeksi blogia, se kun on useamman viikon tämän nimenomaisen projektin takia joutunut huomattavan vähälle huomiolle. Ja tällä varmaan mennäänkin sitten heti hyvä tovi, seuraavana onkin ohjelmassa kannen asennus takaisin paikoilleen, jakopään ajoituksen säätö kohdalle ynnä muuta. Mutta eiköhän sitä tekstiä taas synny kunhan asia etenee!