Sisällysluettelo
Kaksitahtimoottorin toimintaperiaate
Bensiinikäyttöisen kaksitahtimoottorin (vaihteellisen) toimintaperiaate ei-niin-yksinkertaisesti selitettynä. Onneksi tässä ja tässä on toimintaperiaatetta selventävä kuva.
Kaasutin
Kun starttimoottori/jalkakäynnistin pyörittää moottoria, alipaineen vaikutuksesta bensiinitankista lähtee bensaletkua pitkin mahdollisesti suodattimen läpi polttoainetta kaasuttimeen. Kaasuttimessa polttoaine pääsee sen alaosassa sijaitsevaan kohokammioon neulaventtiilin kautta. Kun kohokammio täyttyy polttoaineella, sulkee neulaventtiili kohokammion. Tästä polttoaine sekoittuu tiettyyn määrään ilmaa, ja kulkee joko tyhjäkäynti-, rikastin- tai pääsuuttimen kautta kurkkua pitkin imukanavaan. "Kaasun" määrää säädellään kaasukahvasta, joka on vaijerilla yhteydessä luistiin, tuohon sylinterin muotoiseen kappaleeseen, jossa luistin neula on kiinni. Tuo neula säätelee pääsuuttimen läpi virtaavan seoksen määrää. Jos neula on alhaalla, pääsee seos kulkemaan ainoastaan tyhjäkäyntisuuttimen kautta, ja tyhjäkäynnin suuruutta voi säätää tyhjäkäynnin säätöruuvista. Toinen ruuvi on seossuhteen säätöruuvi, kaasuttimen jommassa kummassa kyljessä. Ilman kaasutin imee ilmanpuhdistimen kautta.
Ilmanpuhdistaja
Ilmanpuhdistaja sijaitsee kaasuttimen "toisella" puolella. Siinä on kaksi aukkoa, ilma sisään ja ilma ulos eli moottoriin. Yleensä suodattamassa on kangas tai paperi, myös metalliverkkoa on käytetty, mutta sen suodatuskyky on huono. Suodattimen tarkoitus on pitää roskat ja pöly moottorin ulkopuolella. Jos ilmanpuhdistinta ei puhdista, se menee tukkoon ja sen läpi virtaa vähemmän ilmaa kuin ennen ja se alentaa tehoja. Rikkoontuneen suodattimen läpi voi päästä roskia ja se voi aiheuttaa moottorin leikkaamisen. Ilmanputsarin kotelon tehtävänä on suojata ilmanputsaria, alentaa imuääniä ja toimia ilman tasauskammiona, missä ilma on paikallaan ja vakiopaineessa. Erityisesti kaksitahtimoottoreissa on tärkeää, että kaasutin saa paikallaan seisovaa ja vakiopaineessa olevaa ilmaa, vaihtuva ilmanpaine ja ilman nopeuden muuttuminen vaikeuttaa oikeanlaisen polttoaineseoksen muodostumista ja alentaa sylinterin täyttö astetta. Monesti ilmanputsarin kotelo on tästä johtuen erittäin iso.
Sylinteri
Sylinteri on nimensä mukainen "putki", jossa sijaitsevat imu-, pako-, ja huuhtelukanavat sekä tärkein liikkuva osa, eli mäntä. Kun seos tulee kaasuttimesta, se menee imukanavaa pitkin kampikammioon, joka on tila, joka sijaitsee männän alapuolella. Sieltä se nousee oikeassa tahdissa männän päällä olevan alipaineen vaikutuksesta ylös männän päälle huuhtelukanavia pitkin, kun mäntä laskee samalla alaspäin edellisen tahdin vaikutuksesta. Vuorovaikutuksen ja pakoputkessa tapahtuvan vastapaineen avulla mäntä nousee taas ylös, sytytystulppa antaa kipinää ensiöpuolan annettua "sytytyskäskyn" sytytyspuolan vahvistamana. Tämä sytyttää seoksen. Kovan puristuksen alaisena on vain yksi tie ulos. Mäntä lähtee nopean palamisen (ei siis räjähdyksen) aiheuttaman paineen voimasta alaspäin ja pakokaasut poistuvat ulos pakoputkeen. Tästä tulee nimitys tahdit.
Mäntä
Mäntä on se liikkuva osa, jonka ympärillä kaikki "tahdit" tapahtuvat. Mäntä on sylinterin muotoinen, monesti tako- tai valuraudasta valmistettu esine, jonka keskellä on reikä. Tähän tulee kiinni kiertokanki männäntapilla, joka lukitaan lukkorenkailla (lukkorenkaat on syytä vaihtaa aina kun ne irroitetaan). Männän ympärillä on myös männänrenkaat, jotka pitävät männän tiiviisti kiinni sylinterissä, kuitenkin niin, että se pääsee liikkumaan sylinterissä. Männänrenkaiden katkoskohta pitää osua rengasurassa olevan kohdistustapin väliin.
Kampiakseli ja kiertokanki
Kiertokanki on lenkkiavaimen näköinen esine, jonka molemmissa päissä on laakerit. Toinen pää tulee mäntään ja toinen pää kampiakseliin. Kampiakseli on epäkeskoinen, ja näinollen kun mäntä laskeutuu alas, samoin tekee kiertokanki (palautuvat myös ylöskin ja jatkavat tätä liikettä) ja kampiakseli lähtee pyörimään. Näin syntyy pyörivä liike, joka on myös melko tärkeä mopon liikkumisen kannalta.
Kytkin
Kytkin yhdistää kampiakselin vaihteistoon ja myös irrottaa ne toisistaan. Kytkintä käytetään kytkinkahvalla, joka on yleensä vaijerilla yhteydessä itse kytkimeen. Tämän toimintaperiaatetta en lähde tarkemmin selvittämään.
Vaihteisto
Koska kampiakselilta tulee hieman epäedullinen pyörimisnopeus, on se välitettävä uudelleen. Tähän käytetään vaihteistoa. Vaihteistoa käytetään vaihdepolkimella. Vaihdepoljin on yhdistetty vaihderumpuun, jossa vaihteensiirtäjät liikuttelevat ratasakseleita. Välityksiä vaihdetaan käyttämällä eri hammaslukuisia rattaita. Ratasakseleita on vähintään kaksi. Toinen akseli on yhteydessä kytkimeen ja toinen takarattaaseen. Jälkimmäisestä käytetään myös nimitystä "takarattaan akseli". Yleensä vaihteita vaihtaessa kytkin laitetaan irrottamaan, jotteivät rattaat iskeytyisi toisiinsa.
Ketjut ja rattaat
Jotta mopo liikkuisi, ei moottori voi pitää liikettä omana tietonaan. Se välitetään vielä kerran eteenpäin, etu- ja takarattaan avulla. Näiden välissä on ketju. Kun moottorilta tulee pyörivä liike, se siirtyy nyt jo takarattaalle asti. Takaratas on kiinni takarenkaassa, tarkemmin takanavassa, joka on kiinni takavanteessa, jossa on vielä takakumi kiinni, ja tämä sitten vielä yleensä pidetään maassa.
Pyöriminen välittyy siis moottorilta takarenkaalle näin.
Voitelu
Kun metalliosat liikkuvat, syntyy niiden välille kitkaa. Tämä on yksi moottorinvalmistuksen ja -virittämisen ongelmista. Kitka kuluttaa osia, ja aiheuttaa tehohäviötä, toisinsanoen hyötysuhde huononee. Kitkaa pitää saada jollakin tavalla pienennettyä. Sylinteri ja kampikoneisto voidellaan polttoaineen (tässä tapauksessa bensan) sekaan sekoitetulla öljyllä. Se ei ole ongelmatonta, jos öljyä on liikaa, sen palaessa muodostuu karstaa, joka saattaa aiheuttaa nakutusta sekä muita ongelmia. Jos sitä on liian vähän, moottori leikkaa kiinni. Öljyn sekoitus tapahtuu joko tankkaamalla pyörä valmiiksi sekoitetulla bensalla tai käyttämällä tuorevoitelua. Vaihteisto on öljykylpyinen, ja sen voitelu on muutenkin helpommin toteutettavissa, kuin sylinterin tapauksessa.
Sytytyspuola, CDI-boksi ja muut
Kampiakselin toisessa päässä on vauhtipyörä, ja kärjettömällä sytytyksellä varustetuissa on vauhtipyörässä magneetteja. Se myös tasapainottaa konetta. Sen alla on aluslevy, johon on kiinnitetty puolat, sytytys-(ensiö-) ja valopuolat. Sytytyspuola saa aikaan magneettien vaikutuksesta sähköä sykäyksin, jotka menevät johtoa pitkin CDI-boksiin. CDI-boksista nämä sykäykset menevät varsinaiselle sytytyspuolalle, joka muuttaa virran oikeanlaiseksi, ja tästä se menee sytytystulpalle, joka antaa kipinää sytyttäen seoksen oikealla hetkellä. Aluslevyn asento vaikuttaa sytytyksen ennakkoon, siis siihen, missä vaiheessa kipinää tulee. Valopuola kehittää myös sähköä, vaihtovirtaa (AC), volttimäärä vaihtelee kierrosluvun mukaan. Tästä puolasta lähtee johto yleensä jännitteentasaajalle, sieltä sitten tasasuuntaajalle, tai näiden yhdistelmälle. Tästä saadaan virta valoille ja muille tarpeellisille laitteille, akullekin. Valot voivat myös tulla ennen tasasuuntaajaa. Joissain moottoreissa voi myös olla useampi valopuola.
Sylinterikansi
Kaksitahtimoottorin sylinterikansi on periaatteessa yksinkertainen, mutta käytännössä suhteellisen monimutkainen osa. Se määrittelee pitkälti puristussuhteen, sekä huolehtii osaltaan moottorin jäähdytyksestä. Sylinterikannessa sijaitsee sytytystulppa, joten siihen kohdistuvat lämpörasitukset ovat suuria. Sylinterikansi määrää myös palotilan muodon sekä squish bandin koon (jos on squish band). Sylinterinkannen tiivisteen vuotaminen on hyvin yleinen ja tehoja vievä vaiva. Vuotaminen johtuu yleensä vain kannen liian vähäisestä kiristyksestä, mutta vuoto voi johtua myös sylinterin tai kannen tiivistepintojen kieroudesta.
Jäähdytys
Tehokas moottori tuottaa runsaasti lämpöä. Niinpä se pitää poistaa moottorista jollain tavalla. Nykyään käytössä on kaksi jäähdytystapaa, ilma- ja nestejäähdytys.
Ilmajäähdytys luovuttaa lämmön suoraan ympäröivään ilmaan. Siitä siis nimi. Koska ilma ei johda hyvin lämpöä, ovat sylinteri ja sylinterikansi voimakkaasti rivoitetut. Ilmajäähdytys on yksinkertainen, mutta ei ongelmaton: Kylmillä ilmoilla moottori käy liian kylmänä, mutta helteillä se on tehoton.
Nestejäähdytys käyttää lämmönsiirron väliaineena veden ja jäähdytysnesteen seosta. Se on tehokkaampi, koska jäähdyttimen pinta-alaa saadaan kasvatettua hyvinkin suureksi, eikä lämmön tarvitse johtua pitkiä matkoja. Yksi ongelmista on monimutkaisuus: kilpakoneiden pitäisi olla yksinkertaisia, monimutkaisuus on haitta.
Pakoputki
Männän liikkuessa alaspäin se kaksitahtimoottorissa avaa pakoaukon, josta palanut polttoaine ja ilma (pakokaasut) pääsevät ulos. Ne eivät kuitenkaan purkaudu suoraan ilmaan vaan siirtyvät pakoputkeen, joka on hyvin tärkeä osa kaksitahtimoottoria.
Ensimmäiseksi pakoputkessa on alkukäyrä, joka voi olla lievästi kartiomainen siten, että paksumpi pää on paisuntakammion puolella.
Paisuntakammio koostuu kahdesta kartiosta, joiden välissä usein on lieriömäinen osa. Ensimmäinen lieriö on nimeltään diffuusori ja se aukeaa edetessään. Tämän osan tarkoitus on luoda alipainepulssi, joka imee pakokaasut sylinteristä. Seuraavaksi on väliosalieriö, joka voi auttaa saamaan putken ajoituksen oikeaksi. Seuraavaksi on kutistuva vastakartio, joka luo ylipainepulssin, joka puolestaan työntää pakoaukosta pakoputkeen purkautuneen polttoaineseoksen takaisin sylinteriin.
Paisuntakammion jälkeen kaasut siirtyvät äänenvaimentimeen joko suoraan tai tavallisen putken kautta. Äänenvaimennin hiljentää ääniä, jotka voisivat muuten nousta häiritsevän voimakkaiksi.
Pakoputki suunitellaan toimimaan mahdollisimman tehokkaasti tietyllä kierroslukualueella, jolla alipaine- ja ylipaineimpulssit ajoittuvat mahdollisimman täydellisesti. Tietenkään putki ei voi toimia optimaalisesti koko kierroslukualueella, mutta se parantaa toimintaa tietyllä alueella.
Putkia on (karkeasti ottaen) kahdenlaisia: alavääntöputkia ja yläkierrosputkia. Näitä voidaan kutsua eri nimilläkin, mutta suurin ero on siinä, että alavääntöputki on mitoitettu laajalle, alhaalla sijaitsevalle kierroslukualueelle, kun taas yläkierrosputki on suunniteltu tuomaan mahdollisimman paljon tehoa korkeilla kierroksilla mutta pienellä kierroslukualueella.
