Miten auton polttomoottori toimii?

Polttomoottoreista puhutaan tällä hetkellä jatkuvasti, sillä käynnissä on autoilun suurin mullistus vuosikymmeniin ja päästötavoitteiden motivoima siirtymä pois polttomoottoreista sähkömoottoreihin. Keskustelussa saattavat välillä unohtua perusasiat: mikä auton polttomoottori oikeastaan edes on, miten se toimii ja mitkä ovat auton moottorin osat.

Tässä artikkelissa kerromme, miten polttomoottori toimii ja millainen on auton moottorin rakenne. Kerromme myös, mitkä ovat moottorin yleiset viat ja niiden oireet sekä vastaamme muutamiin usein kysyttyihin kysymyksiin.

Miten polttomoottori toimii

Käynnissä olevasta sähköautobuumista huolimatta suurin osa myydyistä autoista on edelleen varustettu polttomoottorilla. Kuten nimi jo vihjaa, auton polttomoottori perustuu bensiini- tai dieselpolttoaineen ja siihen sekoitetun ilman polttamiseen ajoneuvon moottorin sisällä olevassa polttokammiossa. Tällaisen auton moottorin toiminta perustuu siis ilma-polttoaineseoksen polttamisesta syntyvän lämpöenergian muuntamiseen mekaaniseksi energiaksi (tarkalleen ottaen vääntömomentiksi), joka saa monien osien välityksellä auton pyörät liikkeelle.

Auton moottorin rakenne koostuu useista osista. Bensiinikäyttöisen moottorin sytytysjärjestelmässä tapahtuu kipinöitä, jotka sytyttävät ilma-polttoaineseoksen polttokammiossa. Nykyaikaisissa ajoneuvoissa bensiiniä syötetään paikallaan oleville sylintereille suoraan puristustahdin aikana, kun taas vanhemmissa ajoneuvoissa ilma-polttoaineseos sekoitetaan jo valmiiksi imutahdin aikana. Dieselmoottorissa polttoainetta taas ruiskutetaan polttokammioon juuri ennen sytytyshetkeä. Polttoaineen palamisesta syntyvä palamiskaasu ohjaa sylinterien sisällä olevia mäntiä, jotka liikkuvat edestakaisin ylös ja alas. Sylinterien määrä vaihtelee ajoneuvosta riippuen. Ne ovat yhteydessä kiertotangon välityksellä yhteydessä kampiakseliin, ja saavat tämän pyörimään. Kampiakselin kautta tämä lineaarinen liike siis muunnetaan pyöriväksi.

Sujuvan polttoprosessin kannalta ilmansyöttö on oleellista. Siksi esimerkiksi nelitahtisessa ottomoottorissa on neljä tahtia:

Imutahti. Mäntä laskee ja sen imuventtiili aukeaa, jolloin männän kautta syötetään moottorin imujärjestelmään ilmaa ruiskua muistuttavalla tavalla.
Puristustahti. Mäntä saavuttaa alhaisimman pisteensä ja imuventtiili sulkeutuu. Ilma-polttoaineseos puristuu. Mäntä nousee.
Työtahti. Kipinän aiheuttama räjähdys saa männän jälleen laskemaan. Venttiilit ovat kiinni.
Poistotahti. Mäntä nousee jälleen. Sen imuventtiili on kiinni ja pakoventtiili on auki. Pakokaasut poistuvat pakoventtiilin kautta pakosarjalle.

Sylinterien ajoitus tapahtuu niin, että sylinterien palamistahdit eivät ole samanaikaiset. Näin varmistetaan moottorin tasapainoinen ja sulava toiminta. Moottoreilla on erilaisia rakenteita, joihin kuuluvat esimerkiksi rivi- ja V-moottorit. Ne eroavat toisistaan myös kokonsa, iskutilavuutensa ja muiden ominaisuuksiensa osalta. Auton moottorin toiminta riippuu kaikista näistä ominaisuuksista.

Auton moottorin osat

Auton moottori on moniosainen kokonaisuus. Jos moottorin osien nimet hämmentävät, ei hätää. Alle olemme listanneet tärkeimmät auton moottorin osat ja lyhyet kuvaukset niiden käyttötarkoituksista.

Moottorilohko. Tämä rakenne pitää sisällään kaikki moottorin osat; sylinterit, polttokammiot, kampikammion jne.
Männät. Kuten yllä kuvailtiin, moottorin männät liikkuvat ylös ja alas sytytyksen seurauksena puristaen ilma-polttoaineseosta. Männän ulkoreunan ja sylinterin sisäreunan välissä on männänrengas, joka estää ilma-polttoaineseoksen ja öljyn vuotamisen öljypohjan ja polttokammion välillä.
Kampiakseli. Tämä tärkeä osa muuntaa mäntien välittämän lineaarisen liikkeen pyöriväksi liikkeeksi ja näin saa pyörät pyörimään.
Nokka-akseli. Nokka-akseli saa imu- ja pakoventtiilit avautumaan oikea-aikaisesti.
Sylinterit. Moottorissa on useita sylintereitä, joiden sisällä männät liikkuvat. Näissä ovat kiinni sytytystulpat ja venttiilit.
Sylinterinkansi. Tämä polttomoottorin sylinterin yläpää on tärkeä osa, joka toimii kaasujen tiivisteenä. Sylinterinkannen ja sylinterin välissä sijaitsee kannentiiviste.
Öljypohja. Öljypohjan tehtävä on säilyttää öljyä, jota tarvitaan riittävän voitelun varmistamiseen.
Käynnistysmoottori. Käynnistys- eli starttimoottori on tasavirtamoottori, joka pyörittää polttomoottoria, kunnes se alkaa pyöriä itsenäisesti. Näitä käytetään sekä otto- että dieselmoottoreissa.

Näiden moottorin osien lisäksi tarvitaan luonnollisesti runsaasti muitakin osia, joihin kuuluvat muun muassa akku ja sen laturi, jäähdytysjärjestelmä, polttoainejärjestelmä, pakojärjestelmä, kytkin, vaihteisto, ohjauksen osat ja paljon muuta.

Auton moottorin yleisiä vikoja

Auton moottorissa voi esiintyä useita erilaisia vikoja ja oireita. Esittelemme nyt niistä yleisimpiä.

Vääränlainen polttoaine-ilmaseos. Vääränlainen seossuhde on hyvin yleinen moottorin ongelma, joka voi kieliä vääränlaisen polttoaineen käytöstä, polttoainejärjestelmän riittämättömästä tai liiallisesta polttoaineen syötöstä, polttoaineen epäpuhtauksista kuten vedestä, ilmansyöttökanavien tukkeutumisesta tai yksinkertaisesti siitä, että polttoainetta ei ole riittävästi.
Puristuksen puute. Jos ilma-polttoaineseoksen puristus on puutteellinen, tämä vaikuttaa myös palamisprosessiin. Mahdollisia syitä tähän ovat kuluneet männänrenkaat, imu- ja pakoventtiilien epätiiviys sekä vuoto sylinterissä.
Kipinää ei synny. Tällöin ongelma on todennäköisesti sytytysjärjestelmässä (sytytystulpat, sytytyspuolat, johdotuksen vauriot) tai sytytyksen ajoituksessa.
Moottori ei käynnisty. Tämä voi johtua esimerkiksi akun ehtymisestä tai sen napojen korroosiosta, johdotuksen vaurioista, kampiakselin laakerien kulumisesta tai öljyn puutteesta. Muita mahdollisia syitä ovat polttoainesuodattimen tukkeutuminen, polttoainepumpun hajoaminen, laturin ongelmat, käynnistinmoottorin toimintahäiriöt sekä tukkeutuneet polttoainesuuttimet.
Venttiilien ajoitus on pielessä. Tällöin sylinterien imu- ja pakoventtiilit eivät syystä tai toisesta avaudu oikea-aikaisesti, esimerkiksi polttoaineen likaantumisen vuoksi.
Öljyn / voitelun puute. Tämä johtaa laakerien ja moottorin mekaanisten osien kulumiseen ja väsymisvaurioihin.
Ylikuumeneminen. Moottorin ylikuumenemiseen on hyvin monia syitä, joista yleisimpiin kuuluvat muun muassa jäähdytysnesteen puute, termostaatin vika, jäähdyttimen ja jäähdyttimen tuulettimen toimintahäiriöt, vuodot, letkujen vauriot, sytytystulppien viat sekä ilmansuodattimen tukkeutuminen.
Epätavalliset äänet. Nakuttavat, vinkuvat, jauhavat, kolisevat, tikittävät ja muunlaiset äänet voivat viitata esimerkiksi jakohihnan tai hihnankiristimen ongelmaan, vesipumppuun, huonoon ilma-polttoaineseokseen, hiilijäämiin, sytytystulppien ongelmiin, matalaan öljytasoon, venttiilikoneiston häiriöön ja moneen muuhun.

Moottorin ongelmien tulee luonnollisesti olla autoilijan prioriteettilistan ykkössijalla. Kaikenlaisten ongelmien sivuuttaminen voi ennen pitkää aiheuttaa laajoja moottorivaurioita. Kannattaa siis tehdä vianmääritys OBD2-lukijalla tai viedä auto asiantuntevalle korjaamolle mahdollisimman pian.

Usein kysytyt kysymykset

Vastaamme nyt muutamiin usein kysyttyihin kysymyksiin auton moottoriin ja sen toimintaan liittyen.

⚠ Milloin auton polttomoottori keksittiin?

Auton polttomoottori keksittiin vuonna 1860. Sen keksijänä pidetään ranskalaista teknikkoa Étienne Lenoiria. Varsinainen ottomoottori keksittiin kuitenkin vuonna 1876 – se on saanut nimensä keksijänsä, saksalaisen Nicolaus Oton mukaan. Ensimmäinen polttomoottorilla toiminut auto oli yksisylinterinen, kaksitahtimoottorilla varustettu saksalaisen Karl Benzin kehittämä ajoneuvo vuonna 1885.

⚠ Mikä on polttomoottorin hyötysuhde?

Hyötysuhteella tarkoitetaan sitä, kuinka tehokkaasti polttomoottori kykenee muuntamaan poltettavan polttoaineen liike-energiaksi. Mitä suurempi hyötysuhde, sitä paremmin polttomoottori onnistuu hyödyntämään polttoaineen liike-energiana lämpöenergian sijaan. Tavallisesti bensiinimoottoreiden hyötysuhde on 25 % tai alle.

⚠ Voiko polttomoottorin suorituskykyä parantaa?

Kyllä, polttomoottorin suorituskykyä ja tehoa voi parantaa monin tavoin. Erittäin suosittu tapa parantaa tehoa on turboahtaa moottori. Turboahtimen asentaminen voi parantaa ajoneuvon tehoa jopa 50 %. Muita tapoja parantaa moottorin suorituskykyä on käyttää autoa sille tarkoitetuissa olosuhteissa, varmistaa moottorin oikeanlainen voitelu, huolehtia sytytysjärjestelmästä ja sen osista, käyttää suurempaa kaasuläppäkoteloa ja suuttimia ja parantaa puristusta. Perusasiat ovat tärkeitä: pidä autosi moottorista huolta ja puutu ongelmiin aina ajoissa.

⚠ Paljonko moottorin korjaus maksaa?

Yleisesti moottorin korjaukseen riittää vain tietyn osan vaihtaminen uuteen. Jos vauriot ovat laajoja, saatetaan tarvita moottoriremonttia. Ne ovat valitettavasti erittäin kalliita; yleensä puhutaan useiden tuhansien eurojen hintalapusta.

⚠ Mitä oktaaniluku tarkoittaa?

Oktaaniluku on luku, joka ilmaisee polttoaineen puristuskestävyyden eli kuinka paljon polttoainetta voi puristaa ilman että se syttyy itsestään. Mitä korkeampi oktaaniluku, sitä paremmin polttoaine kestää puristusta. Oktaanilukua ei kuitenkaan tule pitää laadun mittarina; ison oktaaniluvun polttoaine ei välttämättä sisällä enempää energiaa kuin pienen.

⚠ Miten hybridiauton polttomoottori eroaa tavallisesta polttomoottorista?

Hybridiautoissa on sekä perinteinen polttomoottori että yksi tai useampi sähkömoottori. Hybridiautoissa polttomoottori on tavallista pienempi, mutta toimintaperiaate on muuten pääsääntöisesti samanlainen. Hybridiautoissa yhdistyvätkin monet sähkö- ja polttomoottoriautojen edut.

⚠ Mikä on moottorin ohjausyksikkö?

Moottorin ohjausyksikkö eli ECU on sähköinen laite, joka hallinnoi useita moottorin toimilaitteita varmistaen sen oikeanlaisen toiminnan. Tämä tapahtuu erilaisten anturien välittämien tietojen perusteella.

⚠ Mitä moottorin nakutus tarkoittaa?

Moottorin nakutus tarkoittaa sitä, että ilma-polttoaineseos ei pala jokaisessa sylinterissä tasaisesti tai oikea-aikaisesti vaan ikään kuin taskumaisesti. Palamisprosesseja on useita ja ne ovat usein hallitsemattomia. Nakutus on haitallista moottorin osille ja siihen tulee puuttua mahdollisimman pian.

Yhteenveto

Auton polttomoottorissa tapahtuu ilma-polttoaineseoksen palaminen. Polttomoottorilla varustetun auton moottorin rakenne sisältää sylinterit ja männät, joissa ilma-polttoaineseos sytytetään mäntien ylös-alas-liikkeen mukaisesti. Tämä lineaarinen liike muunnetaan kampiakselilla pyöriväksi liikkeeksi ja se saa ajoneuvon pyörät pyörimään.
Polttomoottori koostuu lukuisista osista, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Siksi moottorissa voi esiintyä monenlaisia yhdestä tai useammasta osasta aiheutuvia ongelmia. Yleensä ongelmien korjaamiseen riittää vain viallisen osan vaihto tai puhdistus; harvinaisemmissa tapauksissa moottorin vauriot ovat niin laajoja, että vaaditaan kokonaisvaltaista moottoriremonttia.
AUTODOC-verkkokaupasta ostat auton moottorin osat. Nimet, OE-numerot ja mallit auttavat suodattamaan hakutuloksia ja löytämään juuri oikeat osat ajoneuvoosi. Muista myös tilata uutiskirjeemme, jotta pysyt kärryillä ajankohtaisista tarjouksistamme. Tervetuloa ostoksille!

Den

Hymyilevä teknikko, jolla on paljon kokemusta AUTODOC-ohjevideoiden pääesiintyjänä; Aina suojalasit päässään; Kilpailee BMW X5 E53 -autollaan; Haaveilee saavansa Gold Play Buttonin 1 000 000 tilaajasta YouTubessa.