Kaasutin

AutoWiki
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Kaasuttimen läpileikkauskuva

Kaasutin eli puhekielessä kaasari on laite, joka sekoittaa imuilmaa ja polttonestettä moottorille sopivassa suhteessa ja sopivassa määrin.

Yleistä[muokkaa]

Erilaisia kaasutinrakenteita on lukematon määrä. Yhteistä niille on se, että polttoneste syötetään imukanavaan moottorin imun voimalla, toisin sanoen imukanavan paineen (alipaineen) ja kaasuttimen polttonestekammion (uimurikammion) paineen välisen paine-eron avulla eli kokonaan eri tavalla kuin suihkutusjärjestelmissä, joissa käytetään pumpun synnyttämää painetta.

Tiukentuneet pakokaasupäästömääräykset ja katalysaattorien käyttöönotto asettivat entistä kovempia vaatimuksia polttonesteensyötön säätötarkkuudelle. Sen seurauksena kaasuttimet ovat saaneet väistyä autoista elektronisesti ohjattujen ruiskutusjärjestelmien tieltä.

Kaasutintyypit[muokkaa]

Kaasuttimien päätyypit ovat kiinteäkurkkuinen kaasutin ja muuttuvakurkkuinen (vakioalipaine-) kaasutin. Ensin mainittu on huomattavasti yleisempi.

Kummallakin päätyypillä on alatyyppejä ja niitä voidaan sijoittaa moottoriin eri tavoilla:

  • pystykaasutin eli yläkaasutin (alaimukaasutin) on sijoitettu imusarjan yläpuolelle ja siinä ilma virtaa ylhäältä alaspäin
  • vaakakaasutin eli sivuimukaasutin, jossa ilma virtaa vaakasuorassa
  • puolivaakakaasutin, jossa ilma virtaa 20-45 asteen kulmassa
  • alakaasutin (yläimukaasutin) on sijoitettu imusarjan alapuolelle ja siinä ilma virtaa alhaalta ylöspäin.

Lisäksi kaasuttimet voidaan jakaa ryhmiin kurkkujen (imuaukkojen) lukumäärän mukaan: on yksi-, kaksi-, kolmi- ja nelikurkkuisia kaasuttimia. Monikurkkuiset kaasuttimet voidaan vielä erottaa toisistaan toimintatapansa mukaan. Kaksi-, kolmi- ja nelikurkkuisista kaasuttimilla nimityksillä tarkoitetaan vaihekaasuttimia, joissa toinen tai toiset kurkut täydentävät ensiövaiheen kurkun tai kurkkujen toimintaa. Niiden ohella on kaksois-, kolmois- ja neloiskaasuttimet, joissa kurkut toimivat yhtäaikaisesti. (Kolmikurkkuinen vaihekaasutin oli itse asiassa harvinainen ratkaisu sääntöjen kiertämiseksi kilpa-autossa, jonka nelikurkkuisen kaasuttimen toisiokurkut yhdistettiin valtavaksi yhtenäiseksi kurkuksi.)

Muuttuvakurkkuisia kaasuttimia on tiettävästi valmistettu vain yksikurkkuisina ja kaksoiskaasuttimina, joita on asennettu moottoriin tarvittava määrä. Kuitenkin eräiden kaksi- ja nelikurkkuisten kiinteäkurkkuisten kaasuttimien toisiovaiheet toimivat lähes muuttuvakurkkuisen kaasuttimen periaatteella.

Pääasiassa moottoripyörissä ja pienmoottoreissa käytetään kiinteäkurkkuisia luistikaasuttimia, jotka ovat luku sinänsä.

Kiinteäkurkkuisen kaasuttimen rakenteellisina ominaisuuksia[muokkaa]

  • Uimurikammio, jossa polttonestetaso pysyy vakaana uimurin ja neulaventtiilin avulla
  • Kaasuttimen kaulassa oleva kaasupolkimeen yhdistetty kaasuläppä, jolla kuljettaja säätää moottoriin virtaavan ilman määrää
  • Tyhjäkäyntipiiri, johon polttoneste tulee useimmiten pääsuuttimen jälkeen
  • Tyhjäkäyntipiirin polttonesteen määrää säätää tyhjäkäyntisuutin ja tyhjäkäynti-ilmasuutin
  • Tyhjäkäyntipiirin seosta säädetään seosruuvilla tai ilmaruuvilla
  • Tyhjäkäyntipiirin seoksen säätö ei tavallisissa kaasuttimissa vaikuta moottorin saamaan seokseen pääsuutinpiirin toimiessa
  • Kaasuläppää avattaessa purkautuu tyhjäkäyntisuuttimien säätämää seosta siirtymäporauksien tai -halkion kautta
  • Pääsuutinpiiri, johon kuuluu pääsuutin, seosputki, korjausilmasuutin, hajotin ja kurkku tai joissakin rakenteissa
  • Pääsuuttimen rinnalla tasaussuutin tai pääsuuttimen säätöneula jne.
  • Pääsuutinpiiristä purkautuu hajottimesta kurkun kapeimmalta kohdalta suuttimien säätämää esiseosta, kun kaasuläppää avataan niin paljon, että ilman virtausnopeus on riittävän voimakas
  • Useimmiten kalvo- tai mäntä tyyppinen kiihdytyspumppu suihkuttaa polttonestettä kaasuläppää avattaessa antamaan lisäpolttonestettä hyvää tehoa varten ja siksi ajaksi, kunnes polttonestettä ehtii purkautua pääsuutinpiiristä
  • Tehosuutinpiiri tai -piirit, joiden kautta purkautuu kaasuttimen kaulaan, kurkkuun tai pääsuuttimen kaivoon lisää polttonestettä moottorin kuormituksen ja/tai käyntinopeuden mukaan,
  • Kylmäkäynnistyspiiri, joka voi olla polttonesteseosta syöttävä lisäsuutinpiiri tai imuilmaa kuristava käynnistysläppä tai näiden yhdistelmä

Muuttuvakurkkuisen kaasuttimen rakenteellisina ominaisuuksia[muokkaa]

Pääartikkeli: Muuttuvakurkkuinen kaasutin

  • Uimurikammio, jossa polttonestetaso pysyy vakaana uimurin ja neulaventtiilin avulla
  • Kaasuttimen kaulassa oleva kaasupolkimeen yhdistetty kaasuläppä, jolla kuljettaja säätää moottoriin virtaavan polttoaine-seoksen määrää
  • Alipaineen mukaan liikkuva luisti, joka muuttaa kaasuttimen kurkun tilavuutta siten, että virtausnopeus kurkussa on lähes vakio koko moottorin käyntinopeusalueella kuormituksesta riippumatta
  • Luistiin kiinnitetty kartiomainen neula ja suutinputki, jonka kautta purkautuvan polttonesteen määrää neula säätää
  • Seosta säädetään yleensä muuttamalla suutinputken asentoa neulaan (tai neulan asentoa suutinputkeen nähden) nähden, jolloin säätö vaikuttaa moottorin saamaan seokseen kaikilla käyntinopeuksilla
  • Eräissä muuttuvakurkkuisissa kaasuttimissa on erillinen tyhjäkäyntipiiri ja joissakin jopa kiihdytyspumppu tai kuormituksen mukaan toimiva lisäpolttonestesyöttö
  • Yleensä kylmäkäynnistyspiiri toimii lisäpolttonestepiirinä, mutta joissakin malleissa on kuristusläppä

Kaasuttimen toiminta[muokkaa]

Kaasuttimen tyypistä riippumatta on sen toiminta kuitenkin periaatteessa täysin samanlaista. Yksinkertaisemmillaan kaasutin voidaan esittää pelkkänä putkena, jonka keskellä on kuristuskohdan muodostava, putken läpimittaa pienempi kurkku. Ilman virratessa moottoriin joutuu se kulkemaan ahtaan kurkun läpi, jolloin kurkun kohdalla tapahtuu ilman virtausnopeuden kasvu. Kurkun jälkeen suurenee putken läpimitta jälleen alkuperäiseen kokoonsa, jolloin ilman virtausnopeus jälleen alenee. Fysiikan lakeja noudattaen pienenee ilman paine virtausnopeuden kasvaessa, joten kurkun kohdalla on paine pienempi kuin sen ulkopuolella.

Kaasuttimessa tapahtuva seoksen muodostus perustuu juuri tähän kurkun kohdalla olevan paineen ja ulkoilman paineeen väliseen eroon. Polttoainetta johdetaan ohutta putkea pitkin kurkun kohdalle. Polttoaine hajoaa pieniksi pisaroiksi ja sekoittuu kaasuttimen läpi virtaavaan ilmaan synnyttäen palamiskelpoisen seoksen. Jotta ilmaan sekoittuvan polttoaineen määrä pysyisi oikeassa suhteessa ilmamäärään, on polttoaineen pinta kurkkuun johtavassa putkessa pidettävä aina samalla korkeudella. Tämän tehtävän suorittamista varten on kaasuttimessa uimurikammio. Uimurikammiossa on laakeroitu, polttoaineen pinnalla kelluva uimuri, joka neulaventtiiliä säätämällä ohjaa polttoaineen pääsyä kammioon ja siten myös polttoainepinnan korkeutta. Uimurikammion ansiosta voi kaasutin toimia jatkuvasti samalla tavalla, jolloin polttoaineen ja ilman seossuhde pysyy muuttumattomana.

Tälläisellä kaasuttimella ei kuitenkaan vielä voida säätää moottorin käyntinopeutta, vaan tätä tarkoitusta varten on kaasuttimeen asennettava ilman virtausmäärää säätävä kaasuläppä. Kaasuläppä sijaitsee sylinteriin johtavassa ilmaputkessa kurkun jälkeen. Kaasuläpän ollessa täysin auki on se putken suuntainen, eli sen virtausta vastustava vaikutus on mahdollisimman vähäinen. Suljettaessa kaasuläppää pienenee vapaan virtausaukon koko, jolloin myös kaasuttimen läpi virtaava seosmäärä pienenee. Näinollen voidaan läpän asentoa muuttamalla säätää sylinterin saamaa täytöstä ja siten moottorin tehoa ja käyntinopeutta.

Vielä tämäkään kaasutin ei pysty toimimaan kaikkia käyttöolosuhteita vastaavasti, vaan muitakin seikkoja on otettava huomioon. Esimerkiksi joutokäynnillä kaasuläpän ollessa lähes kiinni on moottorin imemä ilmamäärä niin pieni, ettei kurkussa tapahtuva virtausnopeuden muutos saa aikaan riittävän suurta paineen muutosta. Kaasuttimen läpi kulkeva ilmamäärä ei siis yksinkertaisesti saa aikaan riittävän suurta imua, jotta polttoaine virtaisi kurkussa olevan polttoaineputken suusta. Tämän vuoksi kaasuttimeen onkin rakennettava erityinen joutokäyntipiiri, jonka polttoaineen tuloaukko sijaitsee kaasuläpän reunan lähellä. Useimmissa kaasuttimissa on joutokäyntipiirissä säätöruuvi, jolla joutokäynnin seossuhdetta voidaan tarpeen mukaan säätää.

Henkilöauton moottorin käyntinopeusalue on myös erittäin laaja, mikä sekin tuo mukanaan erilaisia seossuhteen muodostamiseen liittyviä ongelmia. Käyntinopeusalueen laajuuden myötä vaihtelee myös moottorin tarvitsema ilman määrä hyvin suuresti, eli myös virtausnopeuden ääriarvot ovat hyvin kaukana toisistaan. Koska sen paremmin paineen ja virtausnopeuden suhde kuin polttoaineenkaan virtaus ei muutu lineaarisesti, vaihtelee seossuhde aivan liikaa moottorin käyntinopeuden ja kuormitustason mukaan. Tämän takia on kaasutin varustettava rikastus / laihennus-kompensointijärjestelmillä, jotta seossuhde pysyisi edes likimain eri käyttöolosuhteissa vaatimuksia vastaavana.

Autoa kiihdytettäessä eli kaasuläppää avattaessa pienenee imusarjan alipaine, minkä seurauksena myös kurkussa olevasta polttoaineputkesta virtaavan polttoaineen määrä hetkellisesti alenee, ja seossuhde muuttuu näin laihaksi. Koska kiihdytyksessä tarvitaan nimenomaan suurta tehoa ja siten normaalia rikkaampaa seosta, on kaasuttimessa oltava erityinen kiihdytyspumpuksi nimetty rikastuslaite. Kiihdytyspumpun toimintaa ohjataan kaasuläpän eli -polkimen liikkeellä joko suoraan mekaanisesti kytketyn vipu- / tankojärjestelmän välityksellä, tai epäsuorasti imusarjan alipaineen välityksellä.

Myös kylmää moottoria käynnistettäessä on seoksen oltava rikasta, koska osa seoksessa olevasta polttoaineesta tiivistyy imukanaviston kylmille seinämille. Tämän lisäksi jatkuu polttoaineen tiivistyminen vielä sylinterin sisälläkin, joten todellinen sylinterissä oleva seos on huomattavasti laihempaa kuin kaasuttimen näennäisesti valmistama seos. Tiivistymisestä huolimatta on muodostuneen seoksenkin oltava rikasta, sillä rikas seos on syttymisherkempää kuin laiha. Nämä seikat huomioon ottaen on selvää, että kaasuttimessa onkin oltava jonkintyyppinen käynnistysrikastin.

Tunnettuja kaasuttimia[muokkaa]

Muita kaasuttimia[muokkaa]

Katso myös[muokkaa]

Lähde[muokkaa]

  • Artikkeli käyttää sisältöä Wikipedian Kaasutin-artikkelista. Wikipediasta voi ottaa tekstiä tietyin ehdoin, koska Wikipedia on GFDL-lisenssillä.