Selle kirjutise sihiks on valgustada, kuidas töötab sisepõlemismootor ja millised tegurid mõjutavad selle omadusi. Siit peaks leidma ka vajalikud inglisekeelsed terminid ja tausta, et USA päritolu jõuallikatest nende kodumaa keeles lugedes point kaotsi ei läheks. Väga soovitav on tuttav olla ka artikliga Pöördemoment ja võimsus.

Kommentaarid, täpsustused ja vigadeparandused on teretulnud aadressil martin@tqhq.ee.

Nüüd aga asja juurde: kuidas siis mootor töötab? Meil on tegemist neljataktilise bensiinimootoriga mille ühe silindri töötsüklit vaatamegi.

1. takt - sisselase. Avatud on sisselaskeklapp (intake valve) ning kolb (piston) liigub allapoole. See tõmbab silindrisse (cylinder) küttesegu, mis koosneb õhust ning pihustunud bensiinist. Küttesegu täidab vähemal või suuremal määral kolvi allapoole liikumisel vabaneva ruumi ning sisselaskeklapp hakkab sulguma.

2. takt - surve. Sisselaskeklapp on kinni ja kolb hakkab ülespoole liikuma, surudes küttesegu kokku. Päris takti lõpus paneb süüteküünal segu põlema.

3. takt - töötakt. Segu põleb ning põlemisel tekkivad gaasid hakkavad kiiresti paisuma ning kolbi allapoole suruma. Siin tehakse tegelikku tööd.

4. takt - väljalase. Avaneb väljalaskeklapp (exhaust valve) ning üles liikuv kolb surub põlemisjäägid silindrist välja. Takti lõpuks avaneb sisselaskeklapp, kolb hakkab allapoole liikuma ning kõik algab otsast peale.

Nagu näha, tehakse tegelikku tööd vaid ühe takti ajal, mistõttu mootori tööshoidmiseks on vajalik hooratas, mille inerts aitab mootorit teistest taktidest "läbi vedada". Sellel põhjusel on ka väikse silindrite arvuga mootorid ebaühtlasema käiguga. Loomulikult ei toimu rohkemasilindrilistes mootorites kõikide silindrite töötaktid korraga - see annabki neile ühtlasema käigu, kuna tööd ei tehta ainult poole väntvõlli (crankshaft, crank) pöörde jooksul iga kahe täispöörde kohta, vaid näiteks V8 puhul on igal ajahetkel töötakt vähemalt kahes silindris.

Kõrvalolevale joonisele on märgitud kolvi kõige madalam ja kõige kõrgem asend töötsükli käigus - vastavalt alumine surnud seis ehk A.S.S, mida ameeriklased viisakusest siiski BDC (bottom dead center) nimetavad ning ülemine surnud seis Ü.S.S. (TDC e. top dead center). Nende vahet nimetatakse mootori kolvikäiguks (S, stroke) ning koos silindri läbimõõduga (B, Bore) võimaldab see arvutada ruumala Vh, mis jääb ülemise ja alumise asendi vahele ning mida nimetatakse silindri töömahuks; korrutatuna silindrite arvuga (ehk siis kaheksaga) annab see mootori töömahu (displacement).

Joonisel on näha veel kaks ruumala: silindri üldmaht Vt ja silindri maht, kui kolb on ülemises surnud seisus (Vc). Nende kahe ruumala suhet nimetatakse surveastmeks (CR, compression ratio), mis näitab, kui palju segu survetakti ajal kokku surutakse. Surveaste on üheks mootori võimsust mõjutavaks teguriks. Kuid millest veel sõltub mootori arendatav võimsus?

Nagu seletatud pöördemomenti ja võimsust käsitlevas artiklis, sõltub mootori arendatav võimsus (power, valemis hp) kahest tegurist: pöördemomendist (torque, valemis tq) ning pöörete arvust (rpm, revolutions per minute), mille juures mootor mingit pöördemomenti arendab. Korduse mõttes toome veel kord ära võimsuse valemi:

Nagu näha, saab mootori võimsust suurendada kasvatades kas pöörete arvu või pöördemomenti. Mainitud artiklis jõudsime ka järeldusele, et võimaluse korral tahame suurendada pigem pöördemomenti kui pöördeid, kuna see annab jõudu, mida on võimalik omal nahal tunda, ja mitte ainult täiega veerandmiili läbides (mis muidugi kah vahel ära kulub.)

Pöördemoment omakorda sõltub otseselt sellest rõhust, millega põlevad ja paisuvad gaasid kolbi töötakti ajal allapoole suruvad. Selleks, et rohkem põlevaid gaase saada, tuleb silindrisse saada võimalikult palju kütust ning õhku, mis sisaldab hapnikku, ilma milleta põlemine võimalik pole. Väga umbkaudselt võib öelda, et 1 kg bensiini põletamiseks läheb 14 kg õhku.

Selgub, et tehniliselt on kütust suhteliselt lihtne aina juurde kallata, kuid piirav faktor on just mootori võime läbi õhufiltri ja muu sisselaske üks korralik silindritäis õhku sisse tõmmata ning tavaliselt ei suudagi silinder sisselasketakti vältel kogu oma töömahtu õhuga täita. Mida suurem see töömaht on ja mida suurema osa sellest mootor õhuga täita suudab, seda suuremat võimsust saab ta arendada. Nii et Metallica oleks ehk pidanud hoopis laulma Gimme air, ...

Õigus oli Metallical muidugi selles, et selle õhu juurde tuleb vajalikul hulgal bensiini pihustada ja see kõik õigel hetkel põlema pista (Gimme fuel, gimme fire...) Seega mootorijupid, mis pole otseselt seotud õhu ja kütuse sissehingamise, süütamisega ja väljapumpamisega, peavad tagama vaid selle, et kogu tekitatav võimsus ülejäänud juppe ära ei lõhuks, üles ei sulataks ja piki rajaäärt laiali ei pilluks. Ometi alustaks mootori detailide kirjeldamist just sellistest komponentidest. Esimesena võiks vaadelda mootoriplokki.

Järgmisena võtame vaatluse alla väntmehhanismi ehk kolvid, kepsud ja väntvõlli, mille juures on samuti määravaks tugevus.

Kui mootori vastupidavust tagavad jupid üle vaadatud, võib hakata rääkima nendest komponentidest, millest mootor pöördemoment, võimsus ja muud omadused otsesemalt sõltuvad. Kuna ennem sai räägitud mootori hingamise olulisusest, vaatamegi neid komponente selles järjekorras, milles õhuvool neid läbib. Sellest räägib artikkel Õhu tee läbi mootori I, alates õhufiltrist kuni väljalaskekollektorini. Üks vahepealne etapp, plokikaaned ja klapiajam leiab käsitlemist järgmises artiklis, Õhu tee... II.

Kui kõik eelnev oli suhteliselt lihtsam info, mis autode siseeluga rohkem kursis olevale inimesele pakkus huvi vaid ehk USA mootoriterminoloogia ning muude väiksemate erisuste osas ning on suures osas leitav ka vanu häid nõukogude autosid käsitlevast kirjandusest, siis järgmised artiklid üritavad minna veidi enam sügavuti.

Õhu tee läbi mootori III lahkab pikemalt sisselaskekollektori ja plokikaante omadusi, üritades selgitada, kuidas need mootori omadustele mõjuvad.

Artiklis Kõik sõltub ajastusest selgub aga, et käesoleva lehe alguses toodud pilt ning kirjeldus on mõnevõrra lihtsustatud ning eri sündmuste ajastamine mootoris on tegelikult hoopis keerulisem ning on mootori karakteristikute seisukohalt küllaltki määrav.

Seni viimane lugu mootori tööpõhimõtete all on erinevaid kompressoreid tutvustav artikkel. Kui mootor on juba kord õhupump, siis kompressoriga saab teda ju kõvasti aidata. Artiklis tulebki juttu erinevatest viisidest mootorisse rohkem õhku pressida.