"Maskinistskolen" Slik virker motoren

"Maskinistskolen"

Slik virker motoren

Del 1

Av Tim Barlett, MOTOR BOAT AND YACHTING.
Norsk bearbeidelse: Ingvar Johnsen

En motor har ingen egen vilje - selv om det enkelte ganger virker sånn. Den kan derfor ikke gå i filler eller stoppe av pur djevelskap. Den har heller ingen sans for lojalitet, fare eller pass av seg selv. Den stoler kun på en rekke relativt enkle prinsipper for å holde seg selv gående.

Grunnprinsippene

Den mest fundamentale av disse prinsippene foregår dypt inne i motoren der drivstoffet og luften blir blandet og eksploderer. Dette skjer i et rom som heter sylinder. Dette er maskinert som runde hull i den støpte motorblokken. Blokken er motorens hoveddel og kjempe både i vekt og volum.
Den ene enden av sylinderen blir tettet av nok en tung og støpt del, nemlig topplokket. Åpninger i topplokket gjør at luft og eksos kommer seg inn og ut av sylinderen. Hullene tettes og åpnes av motorens ventiler. Den andre enden av sylinderen er i form av stempelet, som glir opp og ned inne i sylinderen, mens stempelfjærene som sitter i spor i stempelet gir en nesten gasstett forsegling mot sylinderveggen.
En råde forbinder stempelet med veivakselen som på samme måte som kranken på en sykkel. Denne gjør om opp -og -ned bevegelsene fra stempelet til en roterende bevegelse av akselen. Veivakselen er lagret opp og montert inn i motorblokken.
Slik er "takten" i et stempel: Når veivakselen roterer, enten drevet av et annet stempel i en annen sylinder, eller av dreiemomentet fra et tungt svinghjul av stål, drar den stempelet ned. På dette stadium er innsugningsventilen åpen, slik at frisk luft kan strømme inn i sylinderen mens stempelet dras ned.
Når stempelet når bunnen, lukkes innsugningsventilen og luften er fanget i sylinderen. Nå begynner stemplet å stige opp, fortsatt drevet av det roterende svinghjulet. Enhver gass som komprimeres, stiger i temperatur. Og ettersom trykket i sylinderen øker til over 500 psi på mindre enn et hundredels sekund, øker luftens temperatur til over 800 grader celsius.
Når stemplet når toppen av sin bevegelse, blir en fin sprut drivstoff presset inn i sylinderen. Diesel er et temmelig ufarlig stoff under normale omstendigheter, men som en "aerosolsprut" under høyt trykk og temperatur, tenner den umiddelbart, hever temperaturen ytterligere og blir til en blanding av karbondioksyd og vanndamp som driver stempelet nedover igjen. Dette opprettholder momentet til det roterende svinghjulet og produserer den nyttige kraften som skal drive fartøyet fremover.
Før sekvensen kan starte på nytt, må stempelet opp i sylinderen igjen. Mens denne bevegelsen foregår, åpnes eksosventilen slik at stempelet kan skyve det forbrente drivstoffet ut av sylinderen. På illustrasjonen med stempel/sylinder, ser du klart hvorfor denne motorkonstruksjonen kalles en fire-takter. Du kan kalle de fire taktene sug, trykk, bang og blås eller innsuging, kompresjon, eksplosjon og utblåsing.

Ventilene

Ventilene kontrollerer strømmen av luft og eksos ut og inn av sylindrene, og er helt avgjørende for at en motor skal virke tilfredsstillende. Hver ventil er muslingformet i enden på en stang. På oversiden av "muslingen" er det et nøyaktig slipt felt som passer eksakt mot ventilsetet i topplokket. (Se ill.) Mesteparten av tiden mens motoren er i gang, er ventilen presset mot ventilsetet av sterke fjærer. Men når det er nødvendig, blir ventilen åpnet av en støtstang som beveger seg på en aksel som går på langs av topplokket.
I mellomtiden er en annen komponent som kalles kamakselen, blitt drevet rundt av veivakselen. Kamakselen har flere nøyaktig maskinerte "dumper", såkalte kammer. Disse er posisjonert slik at de "dytter" til en støtstang akkurat i rett øyeblikk. Støtstangen dytter igjen til vippearmen som igjen dytter til ventilen, slik at denne åpnes på den brøkdelen av et sekund som er nødvendig.
Det er en rekke forskjellige variasjoner over temaet ventiler/kamaksel. Kamakselen kan drives for eksempel via tannhjul, kjede eller med en tannrem. Kamakselen kan plasseres høyt på motoren (overliggende kamaksel) og dytte direkte på vippearmene, eller den kan være plassert lengre nede og overføre kraften via støtstenger slik som beskrevet i vårt eksempel. Uansett hvilket system som brukes, er det helt vitalt at systemet er justert slik at ventilene åpnes i akkurat rett øyeblikk. Problemer med kamaksel/ventiler kan oftest utbedres med enkel justering, men hvis du begynner å klusse med overføringen fra veivakselen til kamakselen via tannhjul, registerkjede eller tannrem uten å vite nøyaktig hva du gjør, er du på stø kurs mot alvorlig trøbbel.

Mer krefter

Kun en tredjedel som blir frigjort av det forbrente drivstoffet finner veien til propellakselen. Resten forsvinner i form av støy og varme. Ekspertene jobber fortsatt intenst med å bedre effektiviteten til forbrenningsmotoren, men en ting står fortsatt fastspikret: Kreftene i en motor avhenger egentlig av hvor fort motoren kan forbrenne drivstoff. Som en tommelfingerregel kan du si at 4,5 l diesel vil produsere 2 hk. i 10 timer, 20 hk. i en time og 200 hk. i seks minutter o.s.v. Med andre ord: Hvis du vil ha en motor som skal yte 100 hk, må den være i stand til å brenne 4,5 liter diesel på 12 minutter.
Det holder ikke bare å "helle på" mer diesel i sylindrene. Hvert gram drivstoff trenger ca 25 gram luft for å forbrenne. En økning av kreftene betyr også at motoren må ha mere luft. For å oppnå dette, kan konstruktøren enten gjøre hver sylinder større, legge til flere sylindre eller fylle og tømme hver sylinder raskere ved å la motoren gå på et høyere turtall.
En fjerde metode er å pumpe inn luft under press i sylindrene. Dette blir vanligvis gjort med en vifte som blir kalt turbolader eller bare turbo. Den blir drevet av tiloversblevne gasser fra motorens eget eksossystem.
Turboladere roterer med ufattelige hastigheter - opp til rundt 100.000 omdr. min. - men de er pålitelige og en svært effektiv måte å øke motorens ytelse på. Ulempen er at i motorer som går lenge på sakte fart, kan det bygge seg opp sot på bladene i turboen. Dette vil medføre at motoren ikke får nok luft ved full fart, og det bygger seg opp enda mere sot.
En liten ulempe ved turbolading er at luft under press - spesielt når den passerer gjennom en svært varm eksosdrevet vifte - varmes opp og vil ekspandere ytterligere. Dette er stikk motsatt av hensikten med turboladeren. Men dette kan avhjelpes med en ladeluftkjøler eller intercooler. Denne reverserer prosessen ved å la luften passere gjennom vannavkjølte rør.
Resultatetene med bruk av turbo og intercooler er imponerende. La oss for eksempel se på Caterpillar 3208. I standard "sugeversjon" yter denne motoren 210 hk. En turbolader frisker den opp til 320 hk, mens med turbolader og intercooler yter motoren imponerende 425 hk.

Olje holder den gående

Jeg så engang en betongblander med et klistremerke på innsiden av motordekslet: "Liv med olje, 3000 timer. Liv uten olje, 3 sekunder. Det samme kan man antakeligvis si om en marinediesel. Hovedårsakene til å bruke olje er at den smører, legger seg som en tynn film mellom bevegelige deler som gjør at de beveger seg lettere. Olje gjør også at det ikke blir riper og skraper i delene samt at den forhindrer friksjon, slik at delene ikke blir så varme at de rett og slett støpes sammen eller skjærer seg.
Oljen kjøler også motoren ved at den frakter varme bort fra steder som stempler, er med på å opprettholde en gasstett forsegling mellom sylinderveggen og stempelringene, og til slutt hindrer den korrosjon i motoren.
For å klare alt dette, må oljen pumpes opp fra bunnpanna eller "sumpen" videre via en labyrint av kanaler fram til veivaksel, kamaksel, ventilløftere, stempler m.m. Oljen skal også bringes frem til "utenpåliggere" som turbolader og dieselpumpe. I likhet med både stempler og bærelagre, er mesteparten av oljesystemet utenfor rekkevidden til en begrenset verktøykasse. Din hovedoppgave blir derfor å sørge for at motoren har nok tilgang på ren olje.
Over tid kan det lønne seg å holde et skarpt øye med oljetrykksmåleren. Vi tenker ikke på det "daglige" trykket. Over tid er nemlig slitasje uunngåelig, noe som vil øke avstanden mellom flere bevegelige deler. Dette vil gjøre at oljen lettere "stikker av" fra flatene. Noe som reduserer ikke bare motorens effektivitet, men gjør at andre smørepunkter ikke får den nødvendige oljen. Det forplanter seg videre i motoren og kan føre til slitasje og til slutt i verste fall et "motorras". En slik utvikling vil kunne avsløre seg i et svakt synkende oljetrykk.
I dag vil alle "vanlige" oljer inneholde en miks av tilsetninger som er ment å bedre visse egenskaper som f.eks evnen til å absorbere syre fra forbrenningsprosessen. De fleste oljer du får kjøpt er brukbare til alle motorer. Hvis du likevel skulle stå overfor et oljemerke du ikke kjenner navnet på, så sjekk med håndboken og merkingen på oljekannen.
Det de fleste kjenner er betegnelsene på oljens viskositet eller tykkelse, som f. eks. 10W/40. Enkelt sagt: Jo høyere tall, jo tykkere olje, målt etter to kriterier - en for lave temperaturer og en for høye temperaturer.
Tykke oljer "bygger" mest og egner seg best for gamle, slitte motorer. Men det er vanskeligere å starte en motor med tykk olje. De tykke oljene har også problemer med å trenge lett nok inn i mange av de mindre lagre og åpninger du finner i moderne motorer. De fleste motorer som brukes normalt, kan bruke en 10W/40 eller 20W/50, men sjekk med motorhåndboken for sikkerhets skyld.

Gjør det selv

"Luftveiene"

1: SORT RØYK
Sort røyk er nesten garantert et symptom på et problem i motorens "luftveier". Sjekk om motorromsventilasjonen er i orden - at ventilatorene ikke er tettet av løv eller liknende, og sjekk at luftfilteret er rent. På turboladete motorer skal du se etter løse slanger eller lekkasjer mellom turboladeren og motoren. Til slutt, husk at motoren ikke bare skal puste inn - den skal også puste ut. Sjekk derfor at eksosen ikke er blokkert eller skadet.

2: LUFTFILTER
A: Rens eller bytt luftfilter minst en gang i sesongen. Åpne filterboksen og løft ut filterelementet. Papirfiltre skal skiftes hvis de er møkkete eller skadet.

B: Filtre av stålnett bør vaskes i parafin eller i vann med oppvaskmiddel. Tørk det godt og inspiser det nøye mot rust eller andre løse partikler. Dypp filteret i ren motorolje, tørk bort det overskytende, plasser det korrekt og sett lokket på filterboksen.

3: JUSTERING AV VENTILENE
A: Avstanden mellom vippearmen og toppen av ventilstangen er viktig. Motorens håndbok spesifiserer hvor stor åpningen skal være, om åpningen skal justeres ved kald eller varm motor samt detaljerte prosedyrer. Hvis ikke dette er å finne i din håndbok, eksisterer det sikkert en mer utfyllende som du kan få kjøpt. Sjekk åpningen en gang i året ved å fjerne ventildekslet.

B: Tørn veivakselen for hånd til ventilene på en sylinder er akkurat på "vippen", eller veksler. Det vil si at den ene åpner og den andre lukker.

C: Finn det "magiske nummeret" ved å legge tallet en til antall sylindre. Trekk nummeret på sylinderen som er "på vippen" fra det "magiske nummeret", og juster ventilene på sylinderen med det nummeret. For eksempel: På en firesylindret motor er det "magiske tallet" fem. Så når ventilene på sylinder nummer to er "på vippen", kan du sjekke ventilåpningen på sylinder nummer tre.

D: Slakk låsemutteren på justeringsskruen på begge vippearmene nok til at du får inn et søkerblad med den korrekte ventilåpningen. Dra søkerbladet forsiktig fram og tilbake mens du teiter justeringsskruen til søkerbladet så vidt lar seg bevege i åpningen. Hold skruen fast der mens du drar til låsemutteren. Sjekk åpningen etter at du har dratt til låsemutteren før du går videre og justerer neste.

Slik gjør du:

Smøresystemet

Tilsetningsmidlene som gjør moderne oljer bra for motoren din er ikke bra for deg. Vær derfor forsiktig med fysisk kontakt med motorolje - ny eller brukt.

1: Oljenivået

A: Sjekk oljenivået hver dag motoren skal brukes. Dra ut peilepinnen, tørk den med tørkepapir eller en fille, og stikk den nedi igjen. Forsikre deg om at den er helt i bunnen. Dra den ut igjen og se etter at oljenivået er mellom maksimum og minimumsmerket. Sett peiliepinnen på plass igjen.

B: Hvis det er nødvendig, etterfyll olje på i påfyllingshullet som vanligvis er plassert på toppen av ventildekslet. Vent et par sekunder slik at oljen har rent ned og sjekk nivået igjen.

2: Skifte oljefilter

A: Oljefilteret bør skiftes ved slutten av hver sesong eller etter ca 200 timers bruk. Først kjører du motoren opp til arbeidstemperatur. Beskytt området rundt mot oljesøl. Prøv å unngå kontakt med den brukte oljen. Filteret løsnes best med en filteravtrekker som ikke koster mange kronene i en velassortert jernvarehandel.

B: Hvis ikke det går, så slå en stor skrutrekker gjennom oljefilteret og skru det av.

C: Smør pakningsringen med ny olje. Skru på filteret med hånden til det så vidt berører filtersetet. Nå teiter du filteret ved å skru ytterligere en halv omdreining med hånden. Ikke skru filteret for hardt til. Den andre filtertypen der du skifter innholdet, er som regel sikret med en bolt. Fjern filterenheten og sett inn ny. Vær sikker på at pakninger, fjærer o.l. settes på i riktig rekkefølge, og at filterinnsatsen plasseres den riktige veien.
Se etter at gummipakningen ikke sitter igjen i filtersetet. Skift denne ut med den nye som følger med filterinnsatsen. Sett på dekslet og dra til bolten. Skift oljen, og kjør motoren et par minutter for å oppdage eventuelle lekkasjer. Selv om det ikke er lekkasjer, bør du sjekke oljenivået fordi noe olje legger seg i filteret.