Sissejuhatus autotehnikule (1)

Sissejuhatuseks
 
Soojusmasinad on masinad , mille ülesandeks on muuta soojusenergia mehaaniliseks tööks. Tänapäeval võib neid kohata kõikjal meie ümber ning igas eluvaldkonnas: tööstuses, põllumajanduses ja transpordis. Nad teevad inimeste eest ära palju tööd ja nad hoiavad kokku meie aega. Samuti teevad soojusmasinad ära palju rohkem tööd kui ükski inimene seda suudaks. Energiat saadakse põhiliselt kivisöe, nafta ja gaasi põletamisel. Umbes 90% maailma energiatoodangust saadakse sellel teel.
Kütuse siseenergia muutmine mehaaniliseks energiaks on tänapäeval üks masinate põhilisi ülesandeid. Mehaanilist energiat võib aga kasutada mitmetel teistel eesmärkidel, näiteks muudetakse seda elektrienergiaks elektrijaamades, kus kasutatakse kütust näiteks turbiinide ringiajamiseks.
Soojusmasinad on tähtsal kohal meie ühiskonnas. Aja möödudes on see tähtsus kasvanud. Tänapäeval oleks raske ette kujutada elu ilma soojusmasinateta, mis aitavad inimesel luua ühiskonda.
 
 
1

Sisepõlemismootor

 
Hiljem hakati kasutama vedelkütusega mootoreid, mida võib ka nimetada soojusmasinateks. Selliseid mootoreid nimetatakse ka sisepõlemismootoriteks. Need on mootorid , mis on kõikidel kaasaegsetel autodel, mootorratastel, traktoritel . Kui iidsel aurumasinal olid küttekolle ning sellega ühendatud veeanum väljaspool mootorit, siis sisepõlemismootoril veeanum puudub ning kütust põletatakse mootoris. Selline mootor võtab palju vähem ruumi! Kütus siseneb sisepõlemismootori silindrisse portsude kaupa ning üks ports põletatakse kohe väikese plahvatusega ära. Plahvatuse tagajärjel eraldub silindrisse soojusenergiat, mille tulemusel seal olev gaas paisub. Paisunud gaas aga liigutab kolbi ning mootor käivitub. Neis masinates toimuvad soojusenergia ülekanded, mis panevad mootori liikuma. Kuid kunagi ei toimu energia ülekanded ilma kadudeta. Osa kütuste põlemisel eraldunud soojusenergiast läheb kogu süsteemi soojendamiseks. Kui istud autosse külma talveilmaga, on auto peaaegu sama külm kui väljaski. Kui aga auto mootor on veidi aega töötanud, soojeneb auto nii väljast kui ka seest. Aknal, auto katusel ja esiosal olev jää sulab ning soojemaks muutub ka salong .
Sisepõlemismootorites hakati kasutama neljataktilist töötsüklit. Esimest taktinimetati sisseimemistaktiks. Siis sulgub väljalaskeklapp ja avaneb sisseimemistakt.
Imetakse sisse õhku natuke madalamal atmosfäärirõhust. Sisselasketakti käigus suureneb ruumala ning rõhk väheneb. Teiseks taktiks võiks nimetada survetakti. Selle käigus liigub kolb üles, ruumala väheneb, rõhk suureneb ning küttesegu (õhuga segunenud kütus) surutakse kokku. Kolmandaks taktiks võiks lugeda töötakti ehk põlemistakti. Suurenenud rõhu toimel tekib plahvatus . Plahvatuse hetkel on kolb ülemises asendis. Plavatuse käigus tekib kõrge rõhk. Kolb liigub plahvatuse mõjul alla.
Seejärel avatakse väljalaskeklapp. Gaasid pääsevad välja, kolb asub silindri alumises punktis. Väljalasketakti käigus liigub kolb üles ning ta surub gaasi atmosfäärirõhul silindrist välja.
Selle idee kasutas ära saksa leidur Nikolaus Otto, kes ehitas 1878. aastal esimese gaasil töötava neljataktilise sisepõlemismootori. Otto mootori kasutegur ulatus 22%-ni, ületas selles osas isegi kõiki seni kasutatud mootoritüüpe. Naftatööstuse areng XIX sajandi lõpul tõi endaga kaasa uute kütuseliikide- bensiini ja petrooleumi kasutuselevõtu. Et kütus bensiinimootoris täielikult põleks, segatakse see enne silindrisse juhtimist õhuga. Selleks kasutatakse erilist segustit - karburaatorit. Õhu ja bensiini segu nimetatakse kütteseguks.
Et kütus täielikult põleks, peab 1 kg bensiini kohta tulema vähemalt 15 kg õhku. Seega on sisepõlemismootoris töötavaks kehaks tegelikult õhk, mitte aga bensiiniaur. Erinevalt aurumasinast kulutatakse siin kütust gaasi soojendamiseks, mitte aga vedeliku aurustamiseks. Tõsi küll, õhu soojenemise kõrval muutub siin ka osaliselt õhu koostis: hapniku molekulide asemel tekib süsihappegaasi ja veeauru molekule.
Lämmastik, mida on ¾ õhu koostisest, ainult kuumutatakse. Küttesegu silindris süüdatakse küünlast tekkiva sädemega. Surveastmest sõltub kütuse põlemise täielikkus.
2
Surveastmest sõltub ka mootori kasutegur. Kõrgema surveastme korral on küttesegu algtemperatuur survetakti lõpu poole kõrgem. Seetõttu on põlemine täielikum.
Karburaatormootorites ei ole võimalik tõsta surveastet üle 8-9.Seda takistab küttesegu isesüttimine enne kolvi jõudmist. Isesüttimine on mootorile kahjulik ning vähendab selle kasutegurit ja võimsust. Kõrge surveastme saavutamiseks on suurendatud kolvi liikumiskiirust(5000-6000 p/min) ning hakati kasutama vastavaid bensiinilisandeid. Karburaatormootoreid kasutatakse enamasti autotranspordis, tänapäeval on ta igapäevaelus väga vajalik.
 
3
Mootorite liigitus
 
Mootor kui mehaanilise energia allikas on tarvilik auto liikumapanekuks.
Kolbsisepõlemismootoreid liigitatakse järgmiste tunnuste alusel:
1)      otstarbe järgi – veovahendite ja töökindlad mootorid;
2)      töötsükli järgi – kahe- ja neljataktilised mootorid;
3)      segumoondusviisi järgi – välise segumoodustisega ja seesmise segumoodustisega mootorid;
4)      töösegu süütamisviisi järgi – elektrilise sundsüütega mootorid ning kompressioonsüütega mootorid;        
5)      tarvitava kütuse liigi järgi -  bensiinimootorid, mis töötavad bensiiniga, diiselmootorid, mis töötavad raske diislikütusega, ja gaasimootorid, mis töötavad kas suru- või vedelgaasiga;
6)      silindrite arvu järgi – ühe- ja mitmesilindrilised mootorid;
7)      silindrite paigutuse järgi – üherealised püstsilindritega; üherealised kaldsilindritega, mille silindrite telg on püstsihi suhtes 20 – 40 kraadi kaldu; kaherealised V- kujulised , mille silindriread asetsevad teineteise suhtes nurga all; vastakmootorid, mille silindriread on kohakuti rõhtasendis;
8)      silindrite kütteseguga täitmise viisi järgi – ülelaadimiseta mootorid, milles silindrid täituvad kolvi ülemisest surnud seisust alumisse liikumisel tekkiva hõrenduse toimel, ja ülelaademootorid, milles silinder täidetakse kütteseguga laaduri poolt tekitatava rõhu all;
9)      jahutusviisi järgi – vedelik- ja õhkjahutusega mootorid.
 
4
Ehitus ja põhiparameetrid
 
Sisepõlemismootor kujutab endast kindlate ülesannetega mehhanismide ja süsteemide kogumit. Sisepõlemismootori ehitust ja tööpõhimõtet vaatleme neljataktilise ühesilindrilise karburaatormootori näitel. Silindris 3 paikneb rõngastega kolb 4, mida väntvõlliga 12 ühendab keps 11. Väntvõlli pöörlemisel liigub kolb sirgjooneliselt  edasi-tagasi. Samaaegselt väntvõlliga pöörleb ka nukkvõll 1, mis gaasijaotusmehhanismi vahedetailide kaudu avab ja suleb   sisselaskeklappi 6 ja väljalaskeklappi 9. Kui kolb liigub alla, avaneb sisselaskeklapp ning silindrisse voolab karburaatoris valmistatud küttesegu, mis kolvi ülesliikumisel kokku surutakse.
Kui süüteküünla 8 elektroodide vahel tekib säde, siis segu, mis on silindris kokku surutud, süttib ja põleb ära. Selle tulemusena tõusevad silindris temperatuur ja rõhk. Paisuvate gaaside survel surutakse kolb alla ning keps pöörab väntvõlli. Nii muundatakse kolvi sirgjooneline liikumine väntvõlli pöördliikumiseks. Väljalaskeklapi avanemisel ja kolvi ülesliikumisel väljuvad heitgaasid silindrist.Mootori tööga on seotud järgmised mõisted.
            Ülemine surnud seis (ü.s.s.) – kolvi kõige ülemine asend.
            Alumine surnud seis (a.s.s.) – kolvi kõige alumine asend.
            Väntvõlli vända raadius – kaugus väntvõlli võllikaela teljest vändakaele teljeni.
            Kolvikäik S – kolvi äärmiste asendite vahekaugus , mis võrdub väntvõlli vända kahe raadiusega. Iga kolvikäigu jooksul teeb väntvõll pool pööret.
            Takt - töötsükli osa, mis toimub kolvi ühe käigu jooksul.
            Põlemiskambri maht – maht, mis jääb kolvi kohale, kui see asub ülemises surnud seisus.
            Silindri töömaht – maht, mille kolb vabastab ülemisest surnud seisust alumisse surnud seisu liikumisel.
5
            Silindri üldmaht – maht kolvi kohal, kui see on alumises surnud seisus. On silmanähtav, et silindri üldmaht Va võrdub silindri töömahu Vh ja põlemiskambri mahu Vc summaga , s.o. Va = Vh + Vc.  
            Mitmesilindrilise mootori töömaht e. litraaž – kõigi silindrite töömahtude summa liitrites. Leitakse silindri töömahu Vh korrutamise teel silindrite arvuga i, seega Vl = Vhi.
            Surveaste on nimetu arv, mis näitab, mitu korda silindri töömaht väheneb kolvi liikumisel alumisest surnud seisust ülemisse. Karburaator mootoritel  = 6,5 … 10, diiselmootoritel  = 14 … 21. Surveastme tõstmisega kaasneb mootori võimsuse tõus ja paraneb ökonoomsus.
            Mootori mõõtmed määratakse harilikult kolvikäiguga S ja silindri läbimõõduga D. Kui suhe S/D  1, nimetatakse mootorit lühikäiguliseks. Enamik nüüdisaja mootoritest on lühikäigulised.
TÖÖTSÜKLID
 
             Sisepõlemismootori töötsükliks nimetatakse protsesside kogumit, mis kindlas järjestuses perioodiliselt silindris korduvad ja panevad mootori tööle. Need protsessid on. Sisselase – silindri täitumine küttesegu või õhuga; gaaside põlemine ja paisumine ning heitgaaside väljalase. Mootoreid, mille töötsükkel toimub väntvõlli kahe pöördega ehk neljakolvikäiguga, nimetatakse neljataktiliseks. Kui töötsükkel toimub väntvõlli ühe pöörde ehk kahe kolvikäigu jooksul, nimetatakse mootorit kahetaktiliseks.
 
6
NELJATAKTILISE KARBURAATORMOOTORI TÖÖTSÜKKEL
Tsükli vaatlemisel eeldame tinglikult , et iga protsess algab ja lõppeb kolvi surnud seisus.         
            Sisselasketakt – sisselase. Väntvõlli l pöörlemisel liigub kolb 3 ülemisest surnudseisust alumisse, tekitades silindri ülal osas hõrenduse. Nukkvõll avab gaasijaotusmehhanismi detailide vahendusel sisselaskeklapi 7, mis sisselasketoru 5 kaudu  ühendab silindri karburaatoriga 6. Hõrenduse toimel karburaatorist mööda sisselasketoru saabuv küttesegu, täidab silindri, kus moodustub töösegu. Töösegu koosneb küttesegust ja jääkgaasidest, mida väikeses koguses alati jääb silindrisse eelmisest tsüklist. Kui mootor töötab täiskoormusega, on sisselaske takti lõpul rõhk silindris 0,08 … 0,09 Mpa, töösegu temperatuur aga 80 … 120 kraadi ( töösooja mootori korral).
            Survetakt – surve. Sisselasketakt lõpeb, kui kolb jõuab alumisse surnud seisu. Väntvõlli edasisel pöördumisel liigub kolb alumisest surnud seisust ülemisse ja surub töösegu kokku. Survetakti kestel on mõlemad klapid suletud. Kokkusurumisel töösegu maht väheneb, rõhk silindris aga tõuseb ning saavutab väärtuse 1,0 … 1,2 Mpa. Rõhu tõusuga kaasneb segu temperatuuri tõus väärtuseni 300 … 400 kraadi.           
            Töötakt – gaaside põlemine ja paisumine. Mõlemad klapid on suletud. Kolvi jõudmisel survetakti lõpus ülemisse surnud seisu tekitatakse süüteküünla 8 elektroodide vahel säde. Kokkusurutud töösegu süttib ja põleb kiiresti ära, tekitades suure temperatuuri ja rõhu tõusu. Gaasid rõhuvad kolvile, mis liigub ülemisest surnud seisust alumisse ning kepsu 11 kaudu pöörab väntvõlli. See takt on põhitakt, sest paisuvad gaasid teevad kasulikku tööd. Töösegu süttimise hetkest alates gaaside rõhk silindris kiiresti tõuseb, seejärel aga, vastavalt kolvi allaliikumisele ja silindri mahu suurenemisele, hakkab vähenema. Põlemise lõpul ja paisumise alguses on rõhk 3 … 4 Mpa temperatuuri juures 2000 … 2200 kraadi ning alaneb paisumise lõpuks 0,35 … 0,45 Mpa –ni temperatuuril 1200 … 1500 kraadi.
            Väljalasketakt – väljalase. Kolb liigub alumisest surnud seisust ülemisse ning avatud väljalaskeklapi 9 tõukab heitgaasid väljalasketorustikku 10 ning sealt edasi läbi summuti välisõhku. Väljalasketakti ajal ei õnnestu silindrit gaasidest täielikult tühjendada, vaid osa neist jääb silindrisse. Väljalasketakti lõpul on rõhk silindris 0,11 … 0,12 MPa ja temperatuur 700 – 900 kraadi. Väljalasketakti lõppemise järel kordub mootoris töötsükkel vaadeldud
7
järjestuses. Väntvõlli tagumisele otsale on kinnitatud raske ketas – hooratas, mis töökäigu vältel kogub endasse energiat, seejärel aga jätkab pöörlemist inertsi toimel. Seejuures pöördub koos hoorattaga ka väntvõll, liigutades kolbi abitaktide jooksul. 
 
8
NELJATAKTILISE DIISELMOOTORI TÖÖTSÜKKEL
 
Nagu karburaatormootoril, nii koosneb ka diisel mootori töötsükkel neljast korduvast taktist: sisselaskest, survest , tööst ja väljalaskest. Siiski erineb diiselmootori töötsükkel karburaatori omast oluliselt. Diiselmootori silindrisse voolab mitte küttesegu, vaid puhas õhk. Õhk surutakse tugevasti kokku, mille tagajärjel selle rõhk ja temperatuur märgatavalt tõusevad. Survetakti lõpus pihustatakse silindrisse vedelkütust, mis seal süttib mitte elektrisädemest, vaid kuuma õhuga kokkupuutest. Seetõttu nimetatakse diiselmootorit vahel ka kompressioonsüütega mootoriks. Küttesegu moodustub selles mootoris kütuse pritsimisel silindrisse.
Sisselasketakt – sisselase. Kolvi liikumisel ülemisest surnud seisust alumisse tekib silindris hõrendus. Sisselaskeklapp 5 avaneb ning silinder täitub eelnevalt õhupuhasti läbinud õhuga. Silindris õhk seguneb sinna väheses koguses jäänud jääkgaasidega. Õhu rõhk silindris sisselasketakti lõpul on 0,08 … 0,09 Mpa, temperatuur 50 … 80 kraadi.
            Survetakt – surve.  Kolb liigub alumisest surnud seisust ülemisse, sisselaskeklapp 5 ja väljalaskeklapp 6 on suletud. Õhu ruumala väheneb, rõhk ja temperatuur aga tõusevad. Survetakti lõpul on õhu rõhk silindris 4 … 5 MPa, temperatuur aga 600 … 700 kraadi. Mootori kindla töö tagamiseks peab silindris kokkusurutud õhu temperatuur tunduvalt ületama kütuse isesüttimistemperatuuri.
            Töötakt – gaaside põlemine ja paisumine. Mõlemad klapid on suletud. Kui kolb on jõudnud ülemise surnud seisu lähedale, pritsitakse pihustist 4 kütusepumba 2 poolt tekitatud kõrge rõhu all kütust tugevasti kokkusurutud ja kuumenenud õhku. Peenikesteks piiskadeks pihustunud kütus seguneb õhuga, kuumeneb, aurustub ja süttib. Osa kütust põleb ära enne kolvi jõudmist ülemisse surnud seisu, s.t. survetakti lõpus, järelejäänud kütus aga põleb ära kolvi allaliikumise ajal, seega paisumistakti alguses. Põlemisel tekkinud  gaasid tõstavad silindri sisemuses rõhu 6 … 8 MPa-ni ja tema  temperatuuri 1800 – 2000 kraadini. Gaasid paisuvad ja suruvad kolbi 3, mis liigub ülemisest surnud seisust alumisse, sooritades töökäigu.
            Väljalasketakt – väljalase. Kolb liigub alumisest surnud seisust ülemisse ning läbi avatud väljalaskeklapi 6 surub heitgaasid silindrist välja. Väljalaske lõpul on rõhk ja
9
temperatuur silindris vastavalt 0,11 … 0,12 MPa ja 600 … 700 kraadi. Väljalasketakti lõppemise järel kordub diiselmootori töötsükkel toodud järjekorras.
 
ÜLELAADIMINE DIISELMOOTORITES
 
Mootori võimsus oleneb järgmistest parameetritest: väntvõlli pöörlemissagedus, surveaste, mootori töömaht, silindrite arv. On teada, et diiselmootorid töötavad suure liigõhuteguriga ning nende liitrivõimsus, s.t. võimsus, mis tuleb töömahu ühe ühiku kohta, on väiksem kui karburaatormootoritel.
Liitrivõimsuse suurendamiseks on mõnedes diiselmootorites kasutusel ülelaadimine, s.t. õhk antakse silindrisse laaduriga ülerõhu 0,15 … 0,16 MPa all. Et sel teel suureneb igasse silindrisse siseneva õhu mass, võib suurendada ka sissepritsitava kütuse kogust. Sel juhul suureneb mootori samade mõõtmete, väntvõlli  sama pöörlemissageduse ja silindrite ühe ja sama arvu korral selle võimsus tunduvalt.
Ülelaade mootoreis kasutatakse laaduri käitamiseks heitgaaside energiat, s.t kasulikku võimsust selleks otstarbeks ei kulutata, mis muudab mootori ökonoomsemaks. Lisaks sellele soodustab diiselmootori ülelaadimine toksiliste ainete sisalduse vähenemist heitgaasides.
Ülelaadurina kasutatakse turbokompressorit, see koosneb kahest labadega rattast – tsentripetaalsest radiaalturbiinist ja üheastmelisest kompressorist -, mis kinnitatud samale võllile.
 
10
MOOTORI MEHHANISMID JA SÜSTEEMID
 
Kolbsisepõlemismootor koosneb järgmistest mehhanismidest ja süsteemidest: väntmehhanism, gaasijaotusmehhanism, jahutussüsteem, õlitussüsteem, toitesüsteem, süütesüsteem ja käivitussüsteem.
Väntmehhanism võtab vastu gaaside surve ning muudab kolvi sirgjoonelise edasi – tagasi liikumise väntvõlli pöördliikumiseks.
Gaasijaotusmehhanismi ülesanne on klappide avamine ja sulgemine, mis on vajalik küttesegu või õhu silindrisse laskmiseks ja heitgaaside väljalaskmiseks.
Jahutussüsteem tagab mootori normaalse temperatuurirežiimi, hoides ära mootori liigse kuumenemise ja jahtumise .
Õlitussüsteem kindlustab määrdeõli juhtimise hõõrduvatele pindadele , et vähendada hõõrdumist ja kulumist ning soodustada nende pindade jahutamist.
Toitesüsteemi ülesanne on kütuse ja õhu andmine diiselmootori silindritesse või peeneks pihustatud kütusest ja õhust küttesegu valmistamine ning silindritesse juhtimine karburaator- ja gaasimootorite puhul, aga ka heitgaaside silindritest eemaldamine.
Süütesüsteem tagab töösegu süütamise karburaator- ja gaasimootorites.
Käivitussüsteem on ettenähtud väntvõlli pööramiseks mootori käivitamisel.
 
11
MOOTORI SILINDRITE ARV JA PAIKNEMINE
 
Ühesilindrilises neljataktilises mootoris pöörleb väntvõll ebaühtlaselt, mistõttu hooratta inertsmoment peab olema suur. Mitmesilindrilises mootoris pöörleb väntvõll ühtlasemalt, sest töötaktid erinevates silindrites ei lange ajaliselt kokku. Mida rohkem on mootoril silindreid, seda ühtlasemalt väntvõll pöörleb. Väntmehhanismi detailide koormus muutub mitmesilindrilises mootoris sujuvamalt kui ühesilindrilises.
Mootori silindrid võivad paikneda: püsti ühes reas – üherealised ehk reasmootorid; püstiasendist nurga  all kaldu; kahes reas – V mootorid ja rõhtsilindritega mootorid silindriridade vahelise nurgaga 180 kraadi vastak- e. boksermootorid. Viimaseid nimetatakse mõnikord ka vastassuunas liikuvate kolbidega mootoreiks. Silindrite niisuguse asetuse korral väheneb mootori kõrgus ning teda saab paigutada näiteks bussi põranda alla.
V-mootor on jäigema konstruktsiooniga, väiksemate mõõtmetega ja kergem kui sama võimas reasmootor. Jäik väntvõll võimaldab töötada ilma väändevõnkesummutita ning tõsta mootori surveastet: V-mootorite puuduseks võib lugeda nende suurt laiust ning keerukamat konstruktsiooni.
Kodumaistele autodele paigaldatakse neljasilindrilisi, kuuesilindrilisi ja kaheksasilindrilisi mootoreid. Mitmesilindrilised mootorid tehakse harilikult V-kujulistena, silindritevahelise nurgaga  60, 75 või 90 kraadi.
 
12
REASMOOTORID
 
Neljasilindriline mootor. Mitmesilindrilise mootori ühtlane töötamine on tagatud sel juhul, kui töötaktid silindrites järgnevad üksteisele väntvõlli võrdsete pöördenurkade tagant. Neljataktilises mootoris toimub töötsükkel väntvõlli kahe pöörde jooksul, millele vastab võlli pöördenurk 720 kraadi.
Et leida väntvõlli pöördenurgad, mille tagant silindrites toimuvad samanimelised taktid tuleb 720 kraadi jagada mootori silindrite arvuga. Neljasilindrilises mootoris toimuvad töötaktid iga 180 kraadi järel. Neljasilindrilises mootoris toimuvad töötaktid iga 180 kraadi järel. Neljasilindrilises neljataktilises mootoris toimub väntvõlli iga kahe pöörde jooksul neli töötakti, neli väljalasketakti jne.,  s.t. töötsükkel kordub neli korda.
Et samanimelised taktid korduvad väntvõlli iga poolpöörde järel, peavad ka võlli vändakaelad paiknema üksteise suhtes 180 kraadi all, s.t. asetsema ühes tasapinnas. Esimese ja neljanda silindri vändakaelad on suunatud väntvõlli teljest ühele poole, teise ja kolmanda silindri vändakaelad aga vastassuunas. Väntvõlli selline kuju kindlustab töökäikude ühtlase vaheldumise silindrites ning mootori rahuldava tasakaalustatuse, sest kõik kolvid jõuavad piirasenditesse üheaegselt.
Samanimeliste taktide vaheldumise järjestust mootori erinevates silindrites nimetatakse mootori tööjärjekorraks. Neljasilindrilise neljataktilise mootorite tööjärjekord võib olla 1-3-4-2 või 1-2-4-3. Mootori tööjärjekorra valimisel püüavad konstruktorid jaotada koormust väntvõlli vända- ja võllikaeltele võimalikult ühtlaselt. Suurimad koormused tekivad väntvõlli kaeltele hetkel, mil silindrites toimuvad töötaktid.
Vaatleme töötaktide vaheldumist. Kui näiteks töötakt toimub väntvõlli esimese poolpöörde jooksul esimeses silindris ja teise poolpöörde jooksul kolmandas silindris, siis kolmanda poolpöörde jooksul toimub see neljandas silindris ja neljanda poolpöörde jooksul teises silindris. Järelikult on mootori tööjärjekord 1-3-4-2. Töötaktid võivad vahelduda ka teisiti. Selleks tuleb väntvõlli väntade sama paiknemise korral muuta klappide avamise ja sulgemise järjekorda, mis sõltub gaasijaotusmehhanismi ehitusest ning töösegu süütamise järjestusest mootori silindrites.
13
Oletame, et väntvõlli pöördumisel 0 .. 180 kraadi on esimeses silindris töötakt, teises silindris surve, kolmanda aga väljalase. Sel juhul on mootori tööjärjekord 1-2-4-3.
Kuuesilindriline mootor. Kuuesilindrilises neljataktilises reasmootoris toimuvad ühenimelised taktid väntvõlli iga 120- kraadise pöördenurga järel, sest 720 kraadi : 6 = 120 kraadi. Väntvõlli vändakaelad paiknevad paarikaupa kolmes tasapinnas, millede vahelised nurgad on 120 kraadi. Oletame, et esimene ja kuues vändakael on suunatud üles, sel juhul on teine ja viies vändakael suunatud vasakule alla, kui väntvõllile vaadata esiotsa poolt, kolmas ja neljas vändakael aga paremale alla.
Kuuesilindrilise mootori tööjärjekord on  1-5-3-6-2-4. See tähendab, et kui esimeses silindris on töötakt alanud, algab ta järgmiseks viiendas silindris pärast seda, kui väntvõll on pöördunud 120 kraadi jne. Seejuures ei ole eelmises silindris töötakt veel lõppenud , kui ta 120- kraadise pöördenurga tagant algab järgmises, s.t. töökäigud erinevates silindrites kattuvad 60- kraadise pöördenurga ulatuses, mistõttu väntvõll pöörleb ühtlasemalt. Kuuesilindrilises mootoris saabuvad ainult kahe silindri kolvid üheaegselt samanimelistesse surnud seisudesse. Edasi-tagasi liikuvate masside inertsjõud on selles mootoris vastastikku tasakaalustatud.
 
14
V-MOOTORID
 
Kuuesilindriline V-mootor. Selliste mootorite hulka kuulub neljataktiline diisel. Silindriridade vaheline nurk on sellel mootoril tasapinnas. Mootori iseärasuseks on kolme vändaga väntvõll, kus juures iga vända külge kinnitub kaks kepsu: esimese vända külge – esimese ja neljanda silindri kepsud , teise külge – teise ja viienda silindri kepsud ning kolmanda külge – kolmanda ja kuuenda silindri kepsud.
Mootori tööjärjekord on 1-4-2-5-3-6 ning samanimelised taktid toimuvad selles ebaühtlaselt 90 kraadi ja 150 kraadi järel. Pärast töökäigu algust esimeses silindris algab ta neljandas silindris 90 kraadi, teises 150 kraadi, viiendas 90 kraadi, kolmandas 150 kraadi ja kuuendas 90 kraadi järel.
Kaheksasilindriline V-mootor. Silindriridade vaheline nurk sellises mootoris on 90 kraadi. Samanimelised taktid algavad silindrites väntvõlli 90 kraadise pöördenurga tagant. Järelikult paiknevad väntvõlli vändad ristikujuliselt 90 kraadise nurga all. Esimese vända külge kinnituvad esimese ja viienda , teise külge – teise ja kuuenda, kolmanda külge -  kolmanda ja seitsmenda, neljanda külge – neljanda ja kaheksanda silindri kepsud. Kaheksasilindrilises neljataktilises mootoris toimub väntvõlli kahe pöörde jooksul kaheksa töökäiku. Nende kattumine erinevates silindrites toimub väntvõlli 90 kraadise pöördenurga ulatuses, mis soodustab selle ühtlast pöörlemist. Kaheksasilindriliste mootorite tööjärjekord on 1-5-4-2-6-3-7-8.
Mootori silindrite tööjärjekorda teades on võimalik õigesti asetada juhtmeid süüteküünaldele, ühendada kütusetorusid pihustitega ja reguleerida klappe.
 
 
15

Mootoriplokk

 
          Mootoriplokk ( engine block, block) on mootori kõige suurem osa, mille külge kinnitub enamus ülejäänud juppe ja mille sisemuses suur osa tegevusest aset leiabki.
Plokk on enamasti valmistatud kas malmist või alumiiniumisulamist. Klassikalistel muskelautodel kasutati peaaegu eranditult malmplokke, mis olid odavamad ning vastupidavamad. Alumiiniumplokke kasutatakse rohkem tänapäeva mootorites, näiteks Chevy LS1, mis liigutab alates 97. aastast Vette'i, 98. aastast Firebirdi ja Camarot. Eeliseks on eelkõige väiksem mass ning mõnedele eriti tõsistele vendadele see, et alumiiniumplokki tekkinud auke on märksa võimalikum parandada, kui läbi raudplokki lööduid.
          Ploki üheks omaduseks on see, kui suurt mootorit tema sisse ehitada võimalik on, s.t. kui suur maksimaalne silindri läbimõõt, mida on võimalik plokki puurida, ilma et silindrite seinad liiga õhukeseks läheksid, ja kui suur on maksimaalne kolvikäik, mida antud plokk võimaldab. Need kaks suurust, nagu öeldud sissejuhatuses , annavad mootori töömahu.
          Töömahu järgi liigitatakse mootorid USAs tavaliselt small-blockideks (väikeplokkideks) ning big-blockideks (suurplokkideks). See liigitus on mõneti suvaline ning raske on kindlat piiri määratleda, kuid umbkaudselt on seda oletada võimalik mootori töömahu järgi. Järgnevalt on töömahud antud kuuptollides (1 CID = 16,4 cm3) ning töömahu järel on toodud ka silindri läbimõõt ja kolvikäik tollides ( bore x stroke).
          Small-blockid algavad kuskil nelja-viie liitri vahel (veel pisematel mootoritel jääb tavaliselt silindreid vajaka, et nendel lehekülgedel käsitletud saada) ning näiteks üks levinumaid Chevy mootoreid 350 CID (4.00x3.48, u. 5,7 liitrit), on veel kindlasti small-block.
Suurim small-block, mis näiteks GM-il 70ndatel tootmises oli, oli 400 CID (4.12x3.75, u. 6,4 liitrit), kuid tänapäeval on ehitatud ka üle 7-liitriseid (427 CID) small-blocke.
Asja teeb segaseks see, et vanemad ja väiksemad big-blockid olid näiteks vaid 348 CID (4.13x3.25, Chevy), kuid 60ndate lõpuks algasid big-blockid enamasti vähemalt 383 CIDist (4.25x3.38, Mopar ), tavaliselt aga u. 400 CIDist, näiteks Chevy 396 (4.09x3.76).
Suurimad big-blockid, mis tehases sportlikesse autodesse pandi, olid 455 CID (Pontiac (4.15x4.21) , Buick (4.31x3.90)), kaugele ei jäänud maha ka Chevy 454 (4.25x4.00). Näiteks Cadillacil oli ka 500 CID mootor, kuid see ei pretendeerinud erilisele võimsusele.
Kui räägitakse big-blockidest, mõeldakse tavaliselt just suuremaid 426-455 CID (u. 7-7,5 liitrit) mootoreid, kuigi varem mainitud Mopar 383 ja Chevy 396 olid isegi rohkem levinud; tänapäeva suurimad big-blockid võivad olla aga ligi 800 CID (u. 13-liitrised), kuigi enamus mõistlikke mootoreid pole palju üle 600 CID (ehk u.10 liitri). Nagu näha, on big-blockidele iseloomulik see, et silindri läbimõõt on üle 4 tolli (10,2 cm).
          
16
Mõistagi peetakse rohkem lugu big-blockidest - kui foori taha joonele asusid legendaarseimad muskelautod, mille big-blockid gaasi puudutamisel autot kõvasti küljelt küljele kiigutasid, oli small-blockidel põhjust hakata asju pakkima.
           Mootori töömahust rääkides võib tihti kohata sellist fraasi nagu (bored) .030" over. See tähendab seda, et plokis on silindrite diameetrid just selle mõõdu võrra (0,03 tolli) suuremaks puuritud. Tavaliselt on see mootori kapitaalremondi käigus vajalik kulunud silindriseinte taas siledaks saamisel. Samas annab see mingi võidu ka töömahus (näiteks 350 CID mootorist saab 355 CID mootor), mis tähendab väikest võitu võimsuses, kuid tuleb arvestada, et sellist plokki üldjuhul enam uuesti kapremontida võimalik pole, samuti eeldab see protseduur uusi kolbe ja kolvirõngaid. .030" overbore on tavalisim, tuleb ette ka .040" ja .060", kuid rohkem pole üldjuhul võimalik silindreid avardada.
           Nagu varem öeldud, on ploki üheks omaduseks tugevus. Üldjuhul pole probleeme silindriseinte vastupidavusega gaaside põlemisele ja survele. Küll aga on probleemiks ploki alumise osa tugevus, kus gaaside surve kepsude ja väntvõlli abil pöördliikumiseks muudetakse. Probleemne on just väntvõlli kinnitus ning ploki tugevus kinnituspiirkonnas. Väntvõlli hoiavad kohal raamlaagrid (main caps , mains ), mille kohta või kuulda kasutatavat termineid 2-bolt ja 4-bolt. Arv näitab lihtsalt raamlaagrit paigal hoidvate poltide arvu.
            4-bolt raamlaagri kinnitusest on olemas veel üks variant, nn. 'splayed 4-bolt', kus välimised poldid on sisemistega võrreldes nurga all. See on tavalisest 4-bolt süsteemist veelgi kindlam .
           Ploki tugevust mõjutab ka lihtsalt metalli hulk, mis nimetatud piirkonnas tugevduseks on. Siinkohal on eelis nn. long-skirt plokil, nagu Chevy uus LS1 ja Mopari 440 ja Hemi plokid . Selline lahendus võimaldab raamlaagrites kasutada ka ristpolte ( cross -bolted mains), mis tagab raamlaagrite tugevaima kinnituse. Selle tõttu on näiteks nimetatud Mopari plokid kõige tugevamad stock plokid, mis on veidi modifitseeritult võimelised toime tulema ka 900 hobujõuga.
Allpool on kokkuvõtvalt välja toodud raamlaagri erinevad kinnitusviisid, kriipsud tähistavad kinnituspolte:
2-bolt:
| |
4-bolt:
|| ||
splayed 4-bolt:
\| |/
cross-bolted
_| |_
 
 
 17
VÄNTVÕLL, KEPSUD JA KOLVID
 
           Käesolevas loos on vaatluse all mootori väntmehhanismi osad, mille ülesandeks on põlevate gaaside rõhu muutmine pöörlemiseks. Nagu allpool selgub , on sarnaselt plokiga ka nende osade puhul määravaks nende tugevus.
 
           Alustades altpoolt on esimene komponent väntvõll. Sellest, miks väntvõll peab tugev olema, annab ehk ettekujutuse see, et näiteks Hemi kolb-kolvisõrm-keps kaaluvad kokku 1,5 kuni 2 kilo ja selliseid asju on väntvõllil 5000 pöörde juures kaheksa tükki küljes rippumas ja seda ise suunas kiskumas.
Ülevalpool peavad kolvid vastu võtma kogu põlemisrõhu ja temperatuuri, millest tulenevalt ei saa neid ka just õhkõrnu teha. Seda eriti nitro ja/või kompressori kasutamise korral. Ja vahest kõige raskemas olukorras on kepsud, kes peavad väntvõlli ja kolbide vahel kuidagi hakkama saama. Nüüd aga siis lähemalt sellest, mida neeb jupid endast kujutavad ja kuidas oma raskele koormusele vastu peavad.
 
 

Väntvõll

 
Väntvõll ( crankshaft , crank) on mootoris väga keskne komponent, mis muudab kolbide üles-alla liikumise pöördliikumiseks, mis lõpuks paneb pöörlema rattad . See, kas rattad ka kenasti kohapeal ringi käia suudavad, jällegi väntvõlli omadustest eriti ei sõltu, välja arvatud niipalju, et väntvõll määrab kindlaks mootori kolvikäigu, mis koos silindri läbimõõduga annab töömahu, millest omakorda sõltuvad pöördemoment ja võimsus.
Ajades nagu ikka taga suurimat pöördemomenti ja võimsust, võiks küsida: miks mitte teha megapika kolvikäiguga mootorit, et suure töömahuga suur võimsus saavutada? Loomulikult on üheks piiravaks teguriks mootoriploki füüsilised mõõtmed. Teiseks suurendab pikem kolvikäik küll väga efektiivselt pöördemomenti (suureneva töömahu ja pikeneva jõuõla tõttu), kuid pöörete ja võimsuse arendamisel tuleb mängu see, et mida pikem on kolvikäik, seda suurema maa peab kolb mingi kindla mootori töökiiruse juures läbima. Näiteks, kui oletada, et mootor teeb 5000 RPM (revolutions per minute , pööret minutis ) ja kolvikäik on 3 tolli, siis läbib ta ühe pöördega 2x3=6 tolli (alla-üles), minutis seega 30000 tolli, tunnikiiruseks annab see 46 km/h, 4-tollise kolvikäigu puhul oleks kiirus juba 61 km/h, mida polekski nagu eriti palju, kuid see on keskmine kiirus - maksimumkiirus on palju suurem ning vahepeal peab kolb ka suunda muutma . Näiteks kui auto liiguks ühel hetkel kiirusega 61 km/h ja sajandiksekund hiljem sama kiiresti vastassuunas, oleks selles autos tõenäoliselt reisijate asemel kompott .
18
Järelikult satuvad komponendid - eriti kepsud, aga ka väntvõll - kolvikäigu pikenedes ja pöörete suurenedes kasvava koormuse alla ning suureneb ka suunamuutmisel ületatav inerts . Seepärast ongi suuremad mootorid, näiteks big-blockid (kolvikäik taval. üle 4 tolli), üldiselt vähem pööretelembesed kui näiteks small-blockid (kolvikäik alla 4 tolli). Samas pole see iseenesest paha, kuna selle kompenseerivad nad oma pöördemomendiga, mis ongi tänavasõiduauto juures nauditavam kui suur tippvõimsus kõrgetel pööretel.
Nagu öeldud, panevad mootoris toimuvad protsessid väntvõlli suure koormuse alla. Väntvõlli küljes ripuvad suhteliselt rasked ja väga kiiresti liikuvad ning suunda muutvad kepsud ja kolvid. Seepärast polegi väntvõll lihtne vänt, vaid kepsude kinnituskohtades on vastukaalud , milles eesmärgiks on pöörlemisel tekkivaid jõude tasakaalustada. Probleeme põhjustab ka see, et eri silindrites toimuvad korraga erinevad taktid, mõnes tekitab töötakt jõudu, teises vajab survetakt jälle mõningast kaasa aitamist, kõik see põhjustab vibratsiooni ja väntvõlli väänet, mis mõnedel eriti ekstreemsetel juhtudel (Top Fuel) võib ulatuda kuni 90 kraadini.
Seetõttu on oluline, et väntvõlli tugevus oleks vastavuses selle kasutamisega. Mida suurem kolvikäik, pöörded ja pöördemoment, seda tugevam peab väntvõll olema. Materjaliks on malm või teras, kuid tähtis on ka valmistusmeetod. Kõige tugevam on nn. billet väntvõll, mis on sisuliselt ühest konkreetsest terasekamakast välja lõigatud. Selliseid kasutatakse üldjuhul vaid ekstreemsetes võistlusmootorites, näiteks Top Fuelis. Tugevuselt järgmine on forged crank ( sepistatud väntvõll). Selline väntvõll valmib nii, et poolsula materjal (teras) pressitakse (lüüakse) vormi tohutu jõuga, mille tõttu valmiv jupp on suure tihedusega ja üsna tugev (ja raske). Sepistatud väntvõlle pandi tehases vaid suurematesse ja võimsamatesse mootoritesse.
Kõige tavalisem moodus väntvõlli valmistamiseks on valamine ( cast crank), kus sula materjal vormi valatakse ning seal lihtsalt tahkuda lastakse. Sellised väntvõllid on nõrgemad kui sepistatud, kuid laiemalt kasutuses. Lisaks mainitutele tulevad kõne alla mõned muud valmistusmeetodid, mis on tavaliselt sama tugevad või nõrgemad kui valatud jupid, ja leiavad kasutamist stock mootorites.
Tuntumad väntvõllivalmistajad on Lunati, Crower, Cola ja Callies.
 

Kepsud

 
Keps (rod, con rod, connecting rod) on ühenduslüliks kolvi ja väntvõlli vahel ning annab kolvi üles-alla liikumise väntvõllile edasi. Nagu öeldud ülalpool, on ta selle rollis pidevalt suure koormuse all. Õigupoolest ongi just kepsud võistlusmootorites kõige enam purunev komponent. Kõrgetel pööretel purunenud keps ('throwing a rod', tõlkida võiks (kolvi)varre viskamine :) toob aga sageli kaasa kõlbmatuks muutunud väntvõlli ja/või augu plokis ning tihti ka muud hävingut.
19
Kepsusid valmistatakse muuhulgas titaanist (eksootiline ja kallis, kasutusel võistlusmootorites); alumiiniumist (kasutatakse samuti võistlusmootorites, näiteks Top Fuelis, vajab sama tugevuse saavutamiseks rohkem materjali, kuid on sellele vaatamata kergem ning elastsem , mis aitab 'neelata' lööke - järske muutusi koormuse tugevuses ja suunas -, mis teraskepsud purustaks). Vähemeksootilised materjalid on teras ja malm. Ka siin kehtib väntvõllidest tuttav jaotus billet, forged (sepistatud) ja cast (valatud) kepsudeks, kuid õieti valmistatud näiteks 4340 terasest sepistatud keps on isegi tugevam kui billet keps. Sepistatud kepsud on kasutuses paremates tehasemootorites ning pea alati forsseeritud mootorites. Tehnoloogiatest kõige viimane - valamine ( casting ) ja materjalidest kõige nõrgemad (iron või powdered metal) - on kõige laiemalt kasutuses ja kõige nõrgemad.
Olgu öeldud, et nii väntvõllide, kepsude kui ka kolbide puhul on valatud juppide nõrkus küllaltki suhteline mõiste, probleeme hakkavad nad tekitama üldjuhul alles siis, kui võimsus hakkab 500hj kanti jõudma, pöörded üle 6000 lähevad, samuti kui kasutuses on nitro ja/või kompressor ; sealjuures on väntvõll ja kepsud rohkem tundlikud kõrgete pöörete suhtes, kolvid aga võimsuse ja nitro/ülelaadimise suhtes.
Kepsude tugevust on mingil määral võimalik ka silma järgi hinnata, tugevamad kepsud on üldjuhul märgatavalt jämedamad (rohkem tugevust suuremast hulgast materjalist) ning ka sujuvama (vähem nurgelise) kujuga, kuna teravad nurgad põhjustavad materjalis tavaliselt pingeid, ning on kohaks, kust keps tavaliselt puruneb.
Kepsude vastupidavuse seisukohalt on oluline ka kepsupoltide (rod bolts) kvaliteet.
Parimaid kepse teevad Oliver, Manley, Childs & Albert , kepsupoltide tuntuim valmistaja on ARP.
 

Kolvid

 
Kolb ( piston ) on põrandaks põlemiskambrile ning just talle saab osaks põlevate gaaside surve, mille ta siis kepsu kaudu väntvõllile edasi annab. Kolvid on valmistatud alumiiniumisulamist ning valmistusmeetodid on juba tuttavad cast ja forged, ning tugevuselt nende vahele jääv hypereutectic (ei teagi, kuidas seda eesti keelde tõlkida). Levinuimad on jällegi cast e. valatud kolvid, kuid suurte võimsuste korral, eriti nitro ja ülelaadimisega, osutuvad vajalikuks forged (sepistatud) kolvid. Nende puuduseks on see, et nad on küllaltki suure soojuspaisumisega, nii et külm mootor, milles kolvid pole veel normaalsete mõõtudeni paisunud, võib olla väheke häälekas ning ka õli kulutada. Forged kolvid on üldjuhul teistest ka raskemad, kuna materjal on suurema tihedusega.
Kolbide puhul on üheks teguriks ka kolvi kuju. See mõjutab nii surveastet kui küttesegu liikumist põlemiskambris ja selle põlemise efektiivsust . Kolvi ülemise pinna kuju järgi jagatakse kolvid flat -top (lamedad), domed (kolvipind on kumer ) ja dished (kolvipind on nõgus).
20
Klobide puhul on oluline osa ka kolvirõngastel, mille eesmärgiks on tagada, et kolb silindris tihedalt liiguks ja küttesegu põlemisel tekkiv surve ei läheks kolvist mööda karterisse ja et õli alt ei tungiks põlemiskambrisse, mis põhjustaks detonatsiooni. Kolvirõngaid on tavaliselt kaks-kolm, ülemine on surverõngas, mille pealmiseks ülesandeks on põlevate gaaside survet ülalpool kolbi hoida ja alumine on õlirõngas, mille eesmärgiks on õli allpool kolbi hoida. Võimalik keskmine rõngas täidab mõlemat ülesannet.
Tuntuimad kolvivalmistajad on Ross, Wiseco, J&E, TRW, Aries , Keith Black (KB)
 

Surveaste

 
Nagu öeldud, sõltub kolvist surveaste, mis omakorda mõjutab mootori võimsust ja kasutatavalt bensiinilt nõutavat oktaaniarvu. Surveaste, on see suhtarv , mis näitab mitmekordselt küttesegu survetakti käigus kokku surutakse. Lihtsustatult öeldes, mida rohkem küttesegu enne süütamist kokku surutakse, seda suuremat rõhku saab ta plahvatamisel kolvile avaldada, millest omakorda tuleneb suurem pöördemoment ja võimsus.
Paraku ei saa küttesegu suurema võimsuse lootuses lõputult kokku suruda, sest liigse surve ja sealjuures tekkiva temperatuuri tõttu süttib küttesegu enneaegselt, s.t. enne süüteküünla sädet. Sellist iseeneslikku süttimist nimetatakse detonatsiooniks ja see toob silindris kaasa tohutu rõhu alles üles liikuvale kolvile ning põhjustab mootori komponentidele vibratsiooni ja suurt koormust, mis on suutelised mootori suhteliselt lühikese ajaga hävitama.
Seda, millise surveastme juures mingi konkreetne kütus veel detonatsiooni põhjustama ei peaks, näitab tema oktaaniarv . Jällegi lihtsustatult, jagades bensiini 98E oktaaniarvu 98 kümnega, saame, et ta peaks toime tulema surveastmega 9,8; 95E järelikult aga 9,5ga. Sellel põhjusel on tänapäeva mootorite surveastmeks u. 9-10.
Kõige tõsisemate muskelautode surveastmed oli 1960-ndatel isegi üle 11, kuna selleks nõutavat kütust oli vabalt saada kuni 1971 . aastani, kui keskkonnaindlejate surve tõttu algas üleminek viletsamatele kütustele. See tähendas võimsuste langust ning oli üheks teguriks muskelautode kuldajastu lõppemisel. Näiteks legendaarse Chevy LS6 mootori surveaste oli 1970. a. 11,25 ja 1971. a. 9,00. Võimsust läks seepärast kaotsi vähemalt 25 hj.
Kvaliteetse bensiini ja sobivate plokikaante korral on siiski ka tänapäeval võimalik kasutada surveastmeid kuni 11ni, näiteks nagu ZR-1 Corvette'i mootor.
Olgu öeldud veel niipalju, et seni oli juttu staatilisest surveastmest, kuid praktikas on määrav dünaamiline surveaste, mis näitab, milline reaalne rõhk silindris valitseb ja palju seal küttesegu kokku surutakse. See sõltub staatilisest surveastemest, aga ka muudest komponentidest, mis määravad, kui palju ja millise kiiruse ja rõhuga küttesegu silindrisse jõuab, nagu näiteks nukkvõll ja sisselase.
21
Näiteks ülelaadimisega mootorites kasutatakse madalama staatilise surveastmega kolbe (7,5-9), kuna ülelaaderõhk ise põhjustab tegeliku rõhu kasvu silindris, mis tavapärase staatilise surveastme juures võiks kergelt detonatsioonini viia. Kompressor rohkem kui kompenseerib surveastme vähenemisest tingitud võimuskao.
 
ÜLELAADIMINE
 
Töömahule pole asendajat , aga kompressor on sellele üsna lähedal.
 Kompressor (i.k. supercharger, blower, huffer, pump jne) on seade, mis surub kokku mootorisse sisenevat õhku, võimaldades põletada rohkem kütust, mis omakorda suurendab pöördemomenti ja seega ka võimsust.
Surveaste soovitav 7.5-9, oleneb ülelaaderõhust, eelsüütenurgast, temperatuurist, kütusest jne.
  Roots -tüüpi kompressor 
            Kinnitatakse vahekaanele, imeb kütusesegu läbi karburaatorite (või sissepritsega õhukoguri) ja surub selle silindritesse. Leiutatud vendade Roots-ide poolt 19 saj keskel, algse eesmärgiga suunata kaevandustesse värsket õhku. Seega oli tegemist ventilaatoriga, mitte kompressoriga .
Tööpõhimõte: Kaks pikka laba , mille ristlõige on "8"-kujuline pöörlevad, haarates ülalt õhku ja surudes seda alla. Rohkem kui mootor tarbida suudab. Õhk (tegelikult kütusesegu) kuhjub, ja tekib ülerõhk.
Kompressorit käitatakse rihmaga väntvõllilt. Rihmarataste suuruse valikuga saab muuta kompressori pöörlemiskiirust ja seega ka ülelaaderõhku. Underdrive puhul on kompressor on mootorist aeglsem, overdrive- kompressor mootorist kiirem. Oluline on ka kompressori suurus, mida suurem on seda rohkem ülelaaderõhku või aeglasem sama rõhu juures.
22
Arvestada tuleb, et Roots-kompressor ei ole eriti efektiivne, seda eriti suure rõhu juures, tekitab väga palju soojust, mis omakorda tekitab detonatsiooniohu. Soovitan võimalikult suurt kompressorit võimalikult aeglase pöörlemiskiirusega (underdrive).
6-71 oli algselt mõeldud 6-silindrilistele GMC diislitele, mille 1 silindri maht oli 71 kuuptolli. Kokku siis 6 korda 71, ehk 426 cid, 7 liirit. Hot-rodderid hakkasid seda GMC (" Jimmy ") blowerit kasutama u 40-ndate lõpus. Kuna kasutati katse-eksituse meetodit, siis olid mootori purunemised detonatsiooni tõttu sagedased. 60ndatel oli juba teatud töökindlus ja kogemus saavutatud ja alates 80ndatest on need ülipopulaarsed hobujõu-hullude seas.
            6-71: väikeplokkidele (muuseas, üks tuttav kasutab 6-71 520cid/8.5L mootoriga, 25% overdrive, hull)
8-71: suurimatele väike-plokkidele ja tava suur-plokkidele. (1 tolli (25.4 mm) võrra pikem kui 6-71)
10-71: tõsistele suurplokkidele. Toll pikem kui 8-71
12-71: võistlus. Toll pikem kui 10-71
14-71: alkoholi ja fuel klassid . Toll pikem kui 12-71
            Plussid: Totaalselt stiilne ja klassik. Ükski muu osa ei ütle "hobujõud" nagu kapotiaugust väljapaistev Roots-kompressor. Eriline vilisev hääl. Suur maht. Suur rõhk juba väikestel pööretel. Töökindel.
Miinused: Kehvapoolne efektiivsus. Nõuab auku kapotis (mis on cool).
Misc: Pidurivõimendi vaakumivooliku ots tuleb paigaldada kompressori ja karburaatori vahele. Tänavamootoritele max 10-15 psi (1 baar ), alkoholi ja fuel klassides on isegi 40+psi (3+ baari )
23

Nukkvõll

 
Nagu eelmises artiklis öeldud, on nukkvõll justkui mootori aju, mõjutades kõige toimuva ajastust. Nüüd võikski siis vaadelda, kuidas sündmuste ajastus mõjutab mootori VE-d ja teisi omadusi. Korduse mõttes tasuks pilk heita all olevale joonisele. Sellel on kujutatud sisse- ja väljalaskeklappide (sinine ja punane kõver) liikumist kolvi liikumise (katkendlik kõver) suhtes vastavalt väntvõlli pöörlemisele, mis on horisontaalteljel kraadides väljendatuna. Vertikaaltelg näitab klapi avatust tollides. Nagu näha on selle nukkvõlli klapitõus umbes .470".
Joonisel on piltlikult illustreeritud ka eelmises loengus lahti seletatud mõistet 'duration @ .050', mis nagu ehk meeles on, tähistas seda kestust (väntvõlli pöörelmiskraadides), mille jooksul on klapp avatud rohkem kui 0,05*rocker ratio tolli.
 
     
24
Graafik algab töötakti algusest, kus süüteküünal on segu süütanud ning kolb liigub põlevate gaaside survel ülemisest surnud seisust allapoole. Seda näitab langev punktiirjoon. Selgub, et põlevad gaasid on selleks ajaks, kui kolb on poolel teel alla (90 kraadi peale Ü.S.S.), suure osa oma tööst juba teinud ja seepärast võibki juba hakata väljalaskeklappi avama.
Klapi varajase avamise eesmärgiks on see, et suur gaaside surve ei töötaks peatselt üles liikuvale kolvile vastu, süües osa samal ajal teistes silindrites tekitatavast võimsusest. Mida hiljem klapi avame, seda täielikumalt saame ära kasutada gaaside energiat ning täielikuma põlemise tõttu on ka õhusaastatus väiksem, kuid pöörete kasvades ei jõua gaasid enam välja ja hakkavad kolvi ülesliikumist tõsiselt takistama , vähendades võimsust.
Kui aga klappi avada varem, siis võib madalatel pööretel osa põlemisenergiast kaotsi minna, kuna klapp avaneb enne, kui gaasid on kogu oma energia kolvile üle andnud. Seda on kuulda kõrgelt forsseeritud ning agressiivsete nukkvõllidega mootorite tühikäigust - põlemise müra ja äärmuslikel juhtudel veel põlev küttesegu jõuab tühikäigul klapi varajase avamise tõttu väljalaskekollektorisse, mis annabki sellistele mootoritele kärarikka ja ebaühtlase tühikäigu, mis on muusikaks võimsusenäljastele.
Samas tähendab selline põlemisenergia kaotsiminek madalatel pööretel seda, et mootor võib madalatel pööretel koormust rakendades kergelt välja surra ja seepärast minnakse kohalt kõrgete pööretega või automaatkasti puhul kasutatakse kõrge stalliga konverterit.
Järgmine sündmus graafikul polegi üllatuslikult see, et väljalaskeklapp ilusti kinni läheb, vaid hoopis see, et sisselaskeklapp avaneb. See tähendab, et mingi aja jooksul on avatud mõlemad klapid. Milleks see siis hea on?
Klapikattumus ehk valve overlap on üks kriitilisemaid hetki klapiajastuses. Kui sisselaskeklapp avaneb liiga vara, siis surutakse osa sisselaskest tagasi kollektorisse ja järgmise töötakti ajal pole midagi põletada. See on eriti probleemne madalatel pööretel, kus sisselaskes valitseb niigi suur vaakum . Tulemuseks jälle halvad käiguomadused madalatel pööretel. Kui aga sisselaskeklapp avada liiga hilja, ei jõua ta maksimaalse tõusuni selleks ajaks, kui kolvi kiirus ja seega rõhkude erinevus (silindri ja välisrõhu vahel) on kõige suurem, ehk umbes 90 kraadi peale Ü.S.S. (sisselasketakti keskel). See aga tähendab, et VE kannatab kõvasti, kui klapp pole küllalt lahti, et kogu ülejäänud sisselaske voolupotentsiaali ära kasutada.
Tulles üle-eelmises lõigus seatud küsimuse juurde sellest, mis kasu on klappide samaaegsest lahtiolekust, siis seletus on lihtne. Eesmärk on see, et kiirelt väljuvad heitgaasid 'tõmbaksid' lahkudes silindrisse värsket segu sisselaskeklapist. Selline aitamine on eriti vajalik kõrgetel pööretel, kus ilma selle nähtuseta oleks väga raske silindrit täielikult põlemisjääkidest puhastada ja värske seguga täita.
Ajaliselt järgmine sündmus on väljalaskeklapi sulgumine . Kui see juhtub liiga vara, kannatab mootori töö kõrgetel pööretel: Klapikattumusest saavutatav efekt jääb nõrgaks ning silindrisse on raske saada piisavalt küttesegu. Veel halvemal juhul ei jõua kõik heitgaasid silindrist väljuda ning aitavad samuti järgmist töötakti rikkuda. Kui aga klapp sulgub liiga hilja, tõmbab ta osa küttesegust otse väljalaskesse ning järgmise töötakti ajal pole siis eriti midagi põletada.
25
Teine võimalik tagajärg on see, et allapoole liikuv kolb hakkab põlemisjääke uuesti sisse tõmbama. Ka see pole mõistagi kasulik.
Nagu näha, põhjustab suur klapikattumus mootori halba käitumist madalatel pööretel, kuid on vajalik, et mootor saaks kõrgetel pööretel hingata . Märkusena veel niipalju, et kompressoriga mootor tahab märksa väiksemat klapikattumust kui ülelaadimiseta mootor, kuna pika klappikattumuse ajal puhuks kompressor suure osa küttesegust lihtsalt otse läbi väljalaskeklapi välja.
Ja ongi jäänud klapisündmustest viimane, sisselaskeklapi sulgumine. Ka selle ajastus on mootori omaduste seisukohast väga oluline. Nagu näha, sulgub klapp alles siis, kui kolb juba ülespoole liigub. Põhjuseks on see, et ka küttesegul on inerts ja seetõttu kord liikuma hakanuna suudab ta end veel silindrisse pressida isegi siis, kui kolb juba vastassuunas liigub. Kui klapp sulgeda vara, siis piirab see silindrisse siseneva küttesegu hulka ja seega ka võimsust. Kõrge surveastme korral võib üsna suureks kasvada ka see jõud, mis kulub küttsegu kokkusurumisele. Kui klapi sulgumine muutub hilisemaks, kasvab VE kõrgetel pööretel, sest siis suudab küttesegu täiendavat aega ära kasutada, kuna liigub kiiremini ning inertsi tõttu suudab end silindrisse suruda ka siis, kui kolb juba päris selgelt ülespoole liigub. Madalatel pööretel aga hakatakse segu juba tagasi sisselaskesse suruma .
Kokkuvõtvalt meeldib mootoritele, mis arendavad võimsust kõrgetel pööretel, kui klapid avanevad vara ja püsivad kaua lahti. Paraku mõjub see halvasti mootori omadustele madalatel pööretel, ja seetõttu pannakse tehases peale 'väiksemaid' nukkvõlle, mis hoiavad klappe lühemat aega lahti. Mootorit ümber ehitades osutub sageli vajalikuks sellise nukkvõlli välja vahetamine, et nukkvõll ei hakkaks piirama muude komponentide hingamisvõimet.
Kui rääkida konkreetsetest arvulistest näitajatest, siis selgubki, et kõige paremini iseloomustab nukkvõlli agressiivsust ehk sobivust kõrgelt modifitseeritud mootorisse nukkvõlli duration ehk kestus, mille vältel on klapp avatud.
Näitena võiks tuua vana hea Chevy L98 350 CID small-blocki 3. põlve Camarodest ja Firebirdidest ja vaadata duration @ .050 mõju pööretele, mille juures saavutatkse tippvõimsus: 200 kraadi annab tippvõimsuse 4500 pöörde juures (sellised on stock nukkvõllid), 210 annab tippvõimsuse 5000 pöörde juures, 220 5500 juures ja nii edasi. Nagu näha liigutab 10 kraadi durationi lisamine võimsustippu 500 pöörde võrra ülespoole. Sellega kaasneb paraku ka vastav momendi kadumine madalamatelt pööretelt. Nagu varem öeldud, muudab mootori töömahu kasvamine nukkvõlli 'väiksemaks', s.t. selleks, et tippvõimsus tuleks kätte samadel pööretel, tuleb kasutada suurema durationiga nukkvõlli. Rusikareegliks on umbes 5 kraadi iga 25 kuuptolli kohta. Näiteks 400 CID mootor arendaks 5000 pöörde juures tippvõimsust 220-kraadise nukkvõlliga.
Teine oluline näitaja on lobe separation angle (LSA) ehk nukkvõlli nukkide kõrgeimate kohtade vahe nukkvõlli kraadides (mitte väntvõlli kraadides, nagu duration). See nurk võimaldab hinnata klapikattumust: mida väiksem ta on, seda lähemal on üksteisele sisse- ja väljalaskeklappide tõusugraafikud ja seda rohkem nad kattuvad. Eelmises lõigus nimetatud mootorile tehasest pandud nukkvõllidel jäi LSA enamasti 114-117 kraadi vahele, mis tähendab üsna väikest klapikattumust. Arvestades mootori madalat forsseeritust, võib seda normaalseks lugeda.
26
Enamus aftermarket nukkvõlle on LSA-ga umbes 112 kraadi, mis aitab kaasa pöördemomendile keskmistel pööretel. 108 kraadi aitaks veel rohkem, kuid siis hakkaksid ilmnema juba suure klapikattumuse varjuküljed, nimelt ebaühtlane tühikäik ja madal vaakum, mis oleks probleemiks rooli- ja pidurivõimendile. Kompressoriga 350 CID mootoritele sobib umbes 115-kraadine LSA.
Olulistest näitajatest on jäänud veel klapitõus. Selle muutmine ei liiguta võimsust pööretevahemikus üles või alla, kuid kui plokikaaned suudavad suurema tõusu juures paremini hingata (vt. eelmine artikkel), suurendab suurema klapitõusuga nukkvõll maksimaalset pöördemomenti ja võimsust. Klapitõusu saab muuta ka nookurite vahetamisega, kuid see muudab natuke ka klapi avatud oleku kestust (durationi) .05 tolli juures. Näiteks kui 1,5 nookuritega oli duration .05 tolli juures 225 kraadi, siis 1,6 nookuritega on ta veidi suurem, sest klapp saavutab .05 tollise tõusu varem.
Kui duration, LSA ja klapitõus on nukkvõlli 'sisse treitud', siis nukkvõlli paigaldamisel on siiski võimalik teda väntvõlli suhtes natuke ette- või tahapoole keerata, muutes seega klappide avamisi-sulgemisi natuke varasemaks või hilisemaks. Kui nukkvõll on sees otse ( straight up), on sisse- ja väljalaskenukkide tipud vahepealsest kolvi ülemisest surnud seisust ühekaugusel. Kui panna nukkvõlli veidi varasemaks (tavaliselt tehakse seda nelja kraadi kaupa), liigutab see pöördemomenti kõrgetelt pööretelt madalamale, vastassuunas pööramine aga annab pöördemomenti juurde kõrgetele pööretele.
 

Süüde

 
Rääkides sündmuste ajastamisest mootoris, ei saa mööda minna ka küttesegu õigeaegsest süütamisest. Jälle kord pole olukord nii lihtne, et süüteküünal annab sädet siis, kui kolb on täpselt oma ülemises surnud seisus. Kuna küttsegu ei põle hetkeliselt, on vajalik teatav ennetamine, et saavutada suurim rõhk selleks ajaks, kui kolb hakkab allapoole liikuma. Kui süütamisega hiljaks jääda, kahaneb kolvile edasi antav energia ning osa põlemisest võib suisa väljalaskekollektorisse kanduda. Samas ei saa segu süüdata ka liiga vara, sest siis peab kolb vastu liiga vara kasvavat rõhku ülespoole rügama, mis sööb kõvasti võimsust. See kui palju varem tuleb segu süüdata, sõltub segu põlemise kiirusest, mis omakorda sõltub kolvi ja põlemiskambri kujust ning süüteküünla paigutusest. Mida soodsamad need on, seda väiksemat eelsüütenurka on vaja; näiteks on kasulik, kui süüteküünal paikneb silindri keskel (jälle üks põhjus miks Hemi nii kõva sõna on). Arusaadavalt kasvab vajalik eelsüütenurk pöörete kasvades, kuna siis peab kõik toimuma veelgi kiiremini. Näiteks tüüpilistel muskelautomootoritel muutub eelsüütenurk tühikäigu 12 kraadist (initial advance) maksimumpöörete ligi 40 kraadini (total advance). Tänapäeval on põlemiskambri kujus nii palju edusamme tehtud, et sageli piisab maksimumvõimsuse juures kuni 25-kraadisest eelsüütenurgast.
Eelsüütenurgaga on seotud ka detonatsioon, mille tagajärgi sai lühidalt puudutatud ühes varasemas artiklis. Tegemist on segu ebaloomulikult kiire põlemisega, mis tekib iseeneslikult silindri küünlast kõige kaugemas osas ning põhjustab pikka aega kestes suurt hävingut.
27
Detonatsioon tekkib ka liiga varajase süüte puhul (täpsemalt veel süttimata segu liiga suure rõhu tõttu, mida tekitavad ühelt poolt üles liikuv kolb ja teiselt poolt juba süüdatud segu paisumine) ning seda soodustab vilets (madala oktaaniarvuga) kütus ning kõrge surveaste (nii staatiline kui dünaamiline, näiteks kompressori kasutamisest tulenev). Seega seatakse kompressori kasutamisel eelsüütenurka väiksemaks, eriti kõrgetel pööretel, kui asi tõsiselt puhuma hakkab. Nurka keeravad automaatselt oluliselt väiksemaks ka moodsate mootorite arvutid , kui midagi detonatsioonisarnast tunnetavad. Paraku teevad nad seda nii innukalt, et võimsus kukub segu liiga hilisest süütamisest tuntavalt. Seega tasub igal juhul detonatsiooni vältida.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Kasutatud materiaal:
Auto ehitus – J.Mihhailovski, K.Serebrjakov ja J.Tur
http://www.miksike.ee/referaadid/soojusmasinad.ht m
http://www.elin.ttu.ee/mesel/lem5000/ref2002/103/103.ht m
http://tqhq.ee
 
 
28
 Sisukord:
Sissejuhatuseks                                                                                  1
Sisepõlemismootor                                                                              2-3
Mootori liigitus                                                                        4
Ehitus ja põhiparameetrid                                                                    5-6
Töötsüklid                                                                                          6
Neljataktilise karburaatormootori töötsükkel                                       7-8
Neljataktilise diiselmootori töötsükkel                                      9-10
Ülelaadimine diiselmootorites                                                  10
Mootori mehhanismid ja süsteemid                                                      11
Mootori silindrite arv ja paiknemine                                                     12
Reasmootorid                                                                                     13-14
V-Mootorid                                                                                       15
Mootoriplokk                                                                                     16-17
Väntvõll, kepsud ja kolvid                                                                  18
Väntvõll                                                                                             18-19
Kepsud                                                                                              19-20
Kolvid                                                                                                20-21
29
Surveaste                                                                                           21-22
Ülelaadimine                                                                                       22-23
Nukkvõll                                                                                            24-27
Süüde                                                                                                27-28
Kasutatud materjal                                                                             28
Sisukord                                                                                            29-30
30