Sähkön teoria -muistiinpanoja #2

Kytkentäkaaviot ja niiden lukeminen / Wiring diagrams

Kytkentäkaaviolla esitetään sähköjärjestelmän komponenttien kytkennät piirrosmuodossa.
Yleensä auton kytkentäkaaviot jaetaan osa-alueittain esimerkiksi moottorinohjaus,
jarrujärjestelmä, mukavuuslaitteet, mittaristo ja ajonesto.

Kytkentäkaavioiden yläreunassa on yleensä piirretty virtalukon napa 15 ja akun plus-napa, joiden kautta virrat lähtevät kaikkiin auton toimilaitteisiin.

Napojen merkinnät:
30=akun +napa
15=virtalukon sytytysvirtakytkimen napa
50=virtalukon käynnistysvirtakytkimen napa

ja kytkentäkaavion alareunaan on merkitty akun miinus-napa
31=akun miinus-napa

Rele (Relay)

Rele koostuu käämistä, rautasydämestä ja palautusjousella varustetusta ankkurista.
Kun käämi aktivoidaan ohjausvirtapiirin avulla, siihen muodostuu rautasydämeen
sitoutuva magneettikenttä. Tällöin rautasydän muuttuu magneettiseksi ja alkaa vetää ankkuria puoleensa.
Ankkurin tehtävänä on liikuttaa releen koskettimia. Releen rakenteesta riippuen tämä liike joko avaa tai sulkee koskettimet. Releitä käytetään kytkemään suurempia virtoja pienellä ohjausvirralla.

Kuvassa näkyy jarruvalojen ja sumuvalojen kytkentäkaaviot. 

Jarruvalokytkennän toiminta:

-Jarrua painettaessa jarruvalokytkin aktivoituu ja antaa akulta tulevan virran kulkea jarruvaloille, jolloin ne siis syttyvät.

Sumuvalokytkennän toiminta:

-Tässä kytkennässä sumuvalot vaativat toimiakseen myös virtalukon kautta kulkevan virran, eli autossa täytyy olla sytytysvirta päällä jotta sumuvalot toimisivat.
-Virtalukon kautta releelle tuleva virta luo releen käämiin magneettikentän, joka kytkee releen kytkimen ja antaa suoraan akulta tulevan virran kulkea sumuvaloille.

Sulakkeen merkitys virtapiirissä:

Sulake = Varoke = Fuse

Varoke suojaa johdinta. Varokkeen tarkoitus on suojata auton kalliita johtosarjoja liialliselta virtakuormitukselta. Varoke on periaatteessa pieni pätkä johdinta, joka sulaa helpommin kuin varsinainen johdin.

Varokkeita on kahdenlaisia. Toiset niin kutsutut nopeat varokkeet sulavat välittömästi jos niihin kohdistuu liiallinen virta. Hitaat varokkeet kestävät hetken aikaa virtapiikkejä. Sulake tulisi sijoittaa mahdollisimman lähelle akun + -napaa.

Sulake mitoitetaan aina hieman suuremmaksi kuin virtapiirissä normaalisti kulkeva virta.

Esimerkki:
Virtapiirissä kulkee 10 A virta, kerrotaan virta varmuuskertoimella 1,5 ja saadaan sulakkeen kooksi 15 A.

Sähkön teoria -muistiinpanoja #1

Mietimme kuinka paljon autoissa sähkölaitteita, tässä muutamia esimerkkejä:

• Keskuslukitus
• Peruutustutka
• Sähköinen luukkujen avaus
• Starttimoottori
• Äänitorvi
• Valot
• Peilien lämmitys ja säätö
• Lasinnostimet
• Lasien lämmittimet+istuinlämmitys
• Äänentoistolaitteet
• Navigaattori
• Anturit
• Tv:t
• ABS
• Turvavöiden tekniikka
• Sähköinen käsijarru
• Sähköinen ohjaustehostin
• Laturi
• Akku
• Lasien ja valojen pesulaitteet
• Mittaristo
• Varashälytin
• Virtalukko
• Moottorinohjausjärjestelmä
• Alustansäätö
• Kattoluukku/avoauton katto
• Automaattivaihteisto
• 4-vetojärjestelmä
• Sähköautojen voimansiirto

Ja lista jatkuisi vielä vaikka kuinka pitkään jos sitä jatkettaisiin..
Tästä voi päätellä että nykyajan autoissa on todella paljon sähkölaitteita.
Arviolta 80% merkkikorjaamoiden vikojen korjauksista on sähkövikoja.
Autojen sähköjärjestelmät lisääntyvät jatkuvasti. Asiakkaat haluavat aina monimutkaisempia
ja hienompia sähköisiä vartusteita autoihinsa.

 Mietimme myös auton ohjainlaitteita/tietokoneita:

• Moottorinohjainlaite
• Mittariston ohjainlaite
• Turvatyynyjen ohjainlaite
• ABS/ESP-ohjainlaite
• Ohjaustehostimen ohjainlaite
• Lisälämmittimen ohjainlaite
• Ilmastoinnin ohjainlaite
• Mukavuusjärjestelmien ohjainlaite
• Oviohjainlaite (3-5 kpl)
• Valojen ohjainlaite
• Sähköpääkeskus
• Gateway, joka mahdollistaa ohjainlaitteiden keskenään keskustelun

Ja tämäkin lista jatkuisi pitkään.



Siirryimme opiskelemaan sähkön teoriaa:

Jännite:

Jännitteen tunnus on U ja yksikkö voltti V. Kuvaa  kahden navan välistä elektronimäärän epätasapainoa. Jännitteen suuruus kuvaa sitä potentiaalia, joka on mahdollista ottaa käyttöön kun virta alkaa kulkea.

Nimellisjännite:

Kuvaa jännitettä, joka virtalähteestä on saatavilla ihanneolosuhteissa.
"Voitaisiin kuvitella standardiksi, on sovittu, että 12V akut valmistetaan määrätylle jännitteelle määrätyssä varaustilassa."

Lähdejännite: 

Tarkoittaa kuormittamattoman jännitelähteen jännitettä. Esimerkiksi autonakku silloin kun sitä ei kuormiteta. Kun kuormittamattomasta akusta mitataan jännitettä, jännitteen pitäisi olla yli 12,2V (huom. välittömästi latauksen jälkeen jännite on korkeampi 12,5-13,7V).

Napajännite:

Tarkoittaa kuormitetun jännitelähteen jännitettä. Esimerkiksi akun lähdejännite on 12,3 volttia ja kun akkua kuormitetaan  esimerkiksi takalasinlämmittimellä, napajännite putoaa 12 volttiin. Esim. autoa käynnistäessä akun jännite saattaa pudota jopa 9 volttiin.

Jännitteen mittaaminen:

Jännitemittaus tehdään aina rinnan kuluttajan tai jännitelähteen kanssa. Aluksi kytketään mittajohdot mittariin, musta johdin yleensä COM-liitäntään ja punainen johdin liitäntään, jossa on jännitemittauksen symboli. Mittalaite asetetaan jännitemittausasentoon kiertämällä valitsin asentoon -V.

Virta (Current):

Sähkövirta on elektronien liikettä. Sähkövirta ei kulje, ennen kuin se on tehty mahdolliseksi kytkemällä piiriin virtalähteen molemmat navat ja muodostamalla johtimilla suljettu virtapiiri. Sähkövirran tunnus on I ja yksikkö ampeeri A.

Tasavirta (Direct Current):

Merkitään symbolilla, jossa yläpuolella on yhtenäinen viiva ja alapuolella katkoviiva. Tasavirraksi kutsutaan sellaista virtaa jonka napaisuus ei vaihdu, eli virta pysyy kokoajan samansuuntaisena.

Vaihtovirta (Alternating Current):

Vaihtovirta on sähkövirtaa, jossa jännitteen napaisuus ja virran kulkusuunta vaihtuu. Yleisin vaihtovirran/jännitteen muoto on sin-aallon mukainen.

Virran mittaaminen yleismittarilla 

Musta johdin kytketään yleismittarin COM-porttiin. Punainen johdin pistokkeeseen A max 10A. 
Kytkin kohtaan A. Mittalaite kytketään virtapiiriin sarjaan.

Resistanssi (Resistance):

Resistanssi on suure, joka kuvaa materiaalin kykyä vastustaa sähkövirran kulkua. Tunnetuin resistanssia aiheuttava komponentti on vastus. Kun virtapiiriin lisätään vastuksia tai jokin virtapiirin osista on esimerkiksi hapettunut, niin piirissä kulkeva sähkövirta pienenee. Samoin käy kun piiriin lisätään mikä tahansa sähköä kuluttava laite, esimerkiksi sähkömoottori.

Resistanssin mittaus

Musta johdin COM-porttiin, punainen johdin Ω-pistokkeeseen.
Kytkin kohtaan Ω. Mittari kytketään rinnan mitattavan kohteen kanssa.
Resistanssia mitattaessa mitattavassa kohteessa ei saa kulkea virta.

Jarru-Diaesitys

Diaesitys jarruista:

Voimansiirto

Jäähdytysjärjestelmä

Auton pesu

Sisältä pesu

Ensimmäiseksi poistimme lattiamatot, tyhjensimme auton roskista ja tavaroista ja imuroimme auton.

 

Sitten pesimme auton sisältä ja ovien karmit ja ikkunat.

Ulkoa pesu

Tarkistimme että ovet ja ikkunat ovat kiinni, sen jälkeen huuhtelimme auton.

Pesimme auton ja vanteet autoshamppoolla.

Huuhtelimme auton pesuaineesta.

Kuivasimme auton liinoilla.

Vahaus

Seuraavaksi vahasimme auton.

Sitten kiillotimme auton.

Lopuksi käsittelimme auton muovipinnat muovinkiilloitus aineella.

Aineet ja välineet  joita käytimme:

Markkinoilla on tarjolla monta eri valmistajan tekemää autoshampoota jotka eivät kauheasti poikkea toisistaan.

Kuivausvälineitä, kuten lastoja, liinoja ja säämisköjä on myös tarjolla eri merkkejä. 

Markkinoilta löytyy monia autovahoja

- Pikavahat ovat hyvä jos jaksaa vahata auton kerran kuukaudessa

- Syväpuhdistava vaha on hyvä haalistuneelle maalipinnalle

- Kovavaha joka kiillottaa auton

- Yleisvahoja

Muovi- ja kumiosien hoitoon löytyy monen eri valmistajan tekemiä aineita.

Työssä ei ilmennyt mitään ongelmia. Opimme pesemään ja vahaamaan auton oikeaoppisesti. 

Työssä ei myöskään ole mitään erityisen suuria työtapaturma riskejä, täytyy vain olla tarkka ettei silmiin/sieraimiin mene pesuaineita ja liuotinaineita käytettäessä tulisi pesu suorittaa työhön tarkoitetussa tilassa.

Moottorin osia ja toimintaa

Sylinteriryhmässä sijaitsee kaikki auton sylinterit, tässä moottorissa on neljä syliteriä.

Sylinteri muodostaa sylinterinkannen ja männän kanssa palo- ja puristustilan.

Sylinterin hoonausjäljet auttavat levittämään ja säilyttämään sylinterin seinämään  tulevat öljyt paremmin.

Kampiakseli vastaanottaa kiertokankien pyöriväksi liikkeeksi muuttaman mäntien ylös-alaisen liike-energian. Kampiakselit valmistetaan yleensä valamalla ja takomalla.

Vauhtipyörä varastoi moottorin tuottamaa energiaa työtahdin aikana, joka mahdollistaa moottorin tasaisen käynnin. Mitä kevyempi vauhtipyörä on, sitä vähemmän energiaa se varastoi, mutta kierrosherkkyys on parempi.

Kiertokanki on kampiakselin ja männän välinen kiinnike, ja se muuttaa mäntien muodostaman liike-energian pyöriväksi.

Männän tehtävä on  puristaa palotilassa oleva polttoaineilmaseos ja välittää palavan seoksen luoma energia työtahdissa kampiakselille.

Männän renkaat (kuvassa kolme rengasta männän yläpäässä) tiivistävät männän sylinteriin jolloin palotilasta ei pääse mitään kampikammioon. Alimman männänrenkaan tehtävä on levittää öljyä sylinterin seinämään.

Männän tapin tehtävänä on kiinnittää mäntä kiertokankeen.

Kampiakselin laakeri muuttaa yhteistyössä kampiakselin kanssa mäntien liike-energian pyöriväksi.

                                                 

Öljypumppu pumppaa jatkuvasti öljyä moottorin sisässä.

Öljynsuodattimen jalka pitää öljynsuodattimen paikoillaan oikeassa kohtaa.

Sylinterin kansi muodostaa muiden osien kanssa palotilan. Bensiinimoottorien kansissa sijaitsee sytytystulpat ja diesel moottorien kansissa ruiskut. Nelitahtisissa bensiini- ja dieselmoottoreissa kannessa on myös venttiilit.

Venttiili sulkee ja aukoo sylinterin imu- ja pakokanavia.

Venttiilinjousi palauttaa venttiilin takaisin ylös mahdollisimman nopeasti mahdollisimman vähäisellä nokka-akselin rasituksella.

Venttiilin istukka on valmistettu kovasta materiaalista, ja sen tarkoitus on suojata sylinterin kantea venttiilien liikkeen siihen kohdistaneelta rasitukselta.

Venttiilin lukkokiila pitää venttiilin osat koossa.

Venttiilin ohjurikumin tehtävä on pitää venttiili oikeassa asennossa.

Venttiilin paininkupit ovat kohdat johon nokka-akselin nokat osuvat. Paininkupit painavat venttiilejä alaspäin. Kupeista voidaan myös säätää venttiilien välyksiä.

Nokka-akselin nokat painavat pyöriessään venttiilien paininkuppeja. Nokka-akselilla voidaan säätää venttiilien ajoitusta.

 

Mikrometri tulisi kalibroida aina ennen käyttöä. Musta pala kuvassa on kalibrointipala, joka on tietyn pituinen ja mittaamalla se nähdään mikrometrin mahdollinen mittausvirhe.

Mikrometrillä pystyy laskemaan kampiakselin soikeuden, jos kampiakseli on soikea, se tulee vaihtaa uuteen tai muuttaa takaisin pyöreäksi.

 

Työntömitta ei ole yhtä tarkka kuin mikrometri. Työntömitalla voi mitata sylinterin halkaisijan. Sylinterin halkaisijan avulla tiedetään kuinka isoa mäntää ja männänrenkaita sylinterissä tulisi käyttää.

Nelitahtimoottorin toimintaperiaate

1. tahti, imutahti: Mäntä imee alakuolokohtaan liikkuessaan polttoaineilmaseosta imupuolen venttiilin ollessa auki sylinterin palotilaan. Diesel-moottorissa sylinteriin tulee ainoastaan ilmaa.

2. tahti, puristustahti: Imupuolen venttiilin sulkeutuessa mäntä puristaa polttoaineilmaseosta liikkuessaan yläkuolokohtaansa. Ottomoottorissa sytytystulpan kipinä sytyttää puristetun polttoaineilmaseoksen, kun taas diesel-moottorissa puristettuun ilmaan suihkutetaan kovalla paineella polttoainetta, jolloin se syttyy kuuman ilman kanssa reagoidessaan.

3. tahti, työtahti: Palavan seoksen energia työntää männän vauhdilla alas, josta moottori saa energiaa kampikoneistoonsa. Pakopuolen venttiili aukeaa.

4. tahti, poistotahti: Mäntä nousee takaisin ylös ja pakopuolen venttiilin ollessa auki palosta syntyneet pakokaasut poistuvat sylinteristä pakoputkistoon. Tästä kierto alkaa uudelleen.