Gearhead 101: Izpratne par jūsu automašīnas dzinēja darbību

{h1}


Es nekad neesmu bijis mašīnu puisis. Man vienkārši nebija intereses rīkoties zem motora pārsega, lai saprastu, kā darbojas mana automašīna. Izņemot nomainot manus gaisa filtrus vai eļļas maiņa ik pa brīdim, ja man kādreiz būtu problēmas ar savu automašīnu, es to vienkārši paņemtu pie mehāniķa un, kad viņš iznāca paskaidrot, kas nav kārtībā, es pieklājīgi pamāju ar galvu un izlikos, it kā zinātu, par ko viņš runā.

Bet pēdējā laikā man ir nieze, lai faktiski apgūtu automašīnas darbības pamatus. Es neplānoju kļūt par pilnpiena mērkaķi, bet es vēlos, lai man būtu pamata izpratne par to, kā viss, kas atrodas manā automašīnā, patiesībā liek tam iet. Šīs zināšanas man vismaz ļaus nojaust, par ko runā mehāniķis, kad nākamreiz uzņemšu savu automašīnu. Turklāt man šķiet, ka vīrietim jāspēj izprast izmantotās tehnoloģijas pamatus katru dienu. Runājot par šo vietni, es zinu, kā darbojas kodēšana un SEO; ir pienācis laiks man izpētīt konkrētākas lietas manā pasaulē, piemēram, to, kas atrodas zem manas automašīnas pārsega.


Es domāju, ka tur ir citi pieauguši vīrieši, kas ir līdzīgi man - vīrieši, kuri nav automašīnu puiši, bet ir mazliet ieinteresēti, kā darbojas viņu transportlīdzekļi. Tāpēc es plānoju dalīties ar to, ko mācos savā pētījumā, un nodarboties ar gadījuma rakstura sērijām, kuras mēs sauksim par Gearhead 101. Mērķis ir izskaidrot pašus pamatus tam, kā darbojas dažādas automašīnas daļas, un nodrošināt resursus, kur jūs varat uzziniet vairāk pats.

Tāpēc bez turpmākas darbības mēs sāksim savu pirmo Gearhead 101 klasi, izskaidrojot automašīnas sirds iekšējās un ārējās puses: iekšdedzes dzinēju.


Iekšējais sadedzināšanas dzinējs

Iekšdedzes dzinēju sauc par “iekšdedzes motoru”, jo deg degviela un gaiss iekšā dzinēju, lai radītu enerģiju virzuļu pārvietošanai, kas savukārt pārvieto automašīnu (mēs tālāk detalizēti parādīsim, kā tas notiek).



Salīdziniet to ar ārdedzes dzinēju, kur deg degviela ārā dzinējs un no šīs dedzināšanas radītā enerģija ir tā, kas to darbina. Tvaika dzinēji ir labākais piemērs tam. Akmeņogles tiek sadedzinātas ārpus motora, kas silda ūdeni, lai iegūtu tvaiku, kas pēc tam darbina motoru.


Lielākā daļa cilvēku domā, ka mehanizētas kustības pasaulē ar tvaiku darbināmi ārdedzes dzinēji bija pirms iekšdedzes daudzveidības. Realitāte ir tāda, ka iekšdedzes dzinējs bija pirmais. (Jā, senie grieķi sajaucās ar tvaika dzinējiem, taču no viņu eksperimentiem nekas praktisks neizdevās.)

16th gadsimtā izgudrotāji izveidoja iekšdedzes dzinēja formu, izmantojot šaujampulveri kā degvielu, lai darbinātu virzuļu kustību. Patiesībā viņus pārvietoja nevis šaujampulveris. Šī agrīnā iekšdedzes dzinēja darbība bija tāda, ka jūs aizbāztu virzuli līdz pat cilindra augšdaļai un pēc tam zem virzuļa aizdedzinātu šaujampulveri. Pēc sprādziena izveidotos vakuums, kas virzuļu iesūc cilindrā. Tā kā šis dzinējs virzījās uz virzuļa balstīšanos uz gaisa spiediena izmaiņām, viņi to sauca par atmosfēras dzinēju. Tas nebija ļoti efektīvs. Līdz 17th gadsimtā tvaika dzinēji izrādīja daudz solījumu, tāpēc iekšdedzes dzinējs tika pamests.


Tikai 1860. gadā tiks izgudrots uzticams, strādājošs iekšdedzes dzinējs. Beļģijas kolēģis ar Žana Džozefa Etienne Lenoir vārdu patentēja motoru, kas ievadīja dabasgāzi cilindrā, kuru pēc tam aizdedzināja pastāvīga liesma pie cilindra. Tas darbojās līdzīgi kā šaujampulvera atmosfēras dzinējs, bet ne pārāk efektīvi.

Pamatojoties uz šo darbu, 1864. gadā divi vācu inženieri vārdā Nikolajs Augusts Oto un Jevgeņs Langens nodibināja uzņēmumu, kas ražoja dzinējus, kas līdzīgi Lenoir modelim. Oto atteicās no uzņēmuma vadīšanas un sāka strādāt pie motora dizaina, ar kuru viņš spēlējās kopš 1861. gada. Viņa dizains noveda pie tā, ko mēs tagad pazīstam kā četrtaktu motoru, un pamata konstrukcija joprojām tiek izmantota automašīnās.


Automašīnas motora anatomija

Motora detaļu diagrammas v-8 ilustrācija.

V-6 dzinējs

Es jums nedaudz parādīšu, kā četrtaktu motors šeit darbojas, bet, pirms es to darīju, es domāju, ka būtu noderīgi iziet cauri dažādām motora daļām, lai jums būtu ideja par to, ko darīt četrtaktu process. Šajos paskaidrojumos ir terminoloģija, kas balstās uz citiem sarakstā esošajiem terminiem, tāpēc neuztraucieties, ja sākumā jūs sajaukt. Izlasiet visu, lai iegūtu vispārēju izpratni, un pēc tam izlasiet to vēlreiz, lai jums būtu pamata izpratne par katru skaņdarbu, par to runājot.


Motora bloks (cilindra bloks)

Motora bloks ir motora pamats. Lielākā daļa motora bloku ir lieti no alumīnija sakausējuma, taču daži ražotāji joprojām izmanto dzelzi. Motora bloku sauc arī par cilindru bloku, jo integrētajā konstrukcijā tiek iemesti lieli caurumi vai caurules, ko sauc par cilindriem. Cilindrs ir vieta, kur motora virzuļi slīd uz augšu un uz leju. Jo vairāk cilindru ir motoram, jo ​​jaudīgāks tas ir. Blokā papildus cilindriem ir iebūvēti citi kanāli un ejas, kas ļauj eļļai un dzesēšanas šķidrumam plūst uz dažādām motora daļām.

Kāpēc motoru sauc par “V6” vai “V8”?

Lielisks jautājums! Tas ir saistīts ar motora cilindru formu un skaitu. Četru cilindru motoros cilindri parasti tiek uzstādīti taisnā līnijā virs kloķvārpstas. Šo motora izkārtojumu sauc par inline dzinējs.

Vēl viens četru cilindru izkārtojums tiek saukts par “plakanu četru”. Šeit cilindri ir novietoti horizontāli divos krastos, kloķvārpstai ejot pa vidu.

Ja motoram ir vairāk nekā četri cilindri, tie tiek sadalīti divās cilindru bankās - trīs cilindros (vai vairāk) katrā pusē. Sadalot cilindrus divās malās, dzinējs izskatās kā “V”. V formas motors ar sešiem cilindriem = V6 motors. V veida motors ar astoņiem cilindriem = V8 - četri katrā cilindra krājumā.

Sadegšanas kamera

Degšanas kamera motorā ir vieta, kur notiek burvība. Tajā degviela, gaiss, spiediens un elektrība apvienojas, lai radītu nelielu sprādzienu, kas pārvieto automašīnas virzuļus uz augšu un uz leju, tādējādi radot spēku pārvietoties transportlīdzeklim. Sadegšanas kameru veido cilindrs, virzulis un cilindra galva. Cilindrs darbojas kā sadegšanas kameras siena, virzuļa augšdaļa darbojas kā sadegšanas kameras grīda, un cilindra galva kalpo kā sadedzināšanas kameras griesti.

Cilindra galva

Cilindra galva ir metāla gabals, kas atrodas virs motora cilindriem. Cilindra galviņā ir iemesti mazi, noapaļoti ievilkumi, lai kameras augšpusē izveidotu vietu sadedzināšanai. Cilindra galvas un cilindra bloka savienojums tiek noblīvēts ar galvas blīvi. Pie cilindra galvas ir uzstādīti arī ieplūdes un izplūdes vārsti, aizdedzes sveces un degvielas inžektori (šīs detaļas ir paskaidrotas vēlāk).

Virzulis

Virzuļi virzās uz augšu un uz leju cilindrā. Tās izskatās kā otrādi apgrieztas zupas kannas. Kad degšanas kamerā aizdegas degviela, spēks nospiež virzuli uz leju, kas savukārt pārvieto kloķvārpstu (skatīt zemāk). Virzulis piestiprinās kloķvārpstai, izmantojot savienojošo stieni, jeb sašaurināto stieni. Ar savienojuma stieni tas savienojas ar virzuļa tapu, un savienojošais stienis savienojas ar kloķvārpstu, izmantojot savienotājstieņa gultni.

Virzuļa augšpusē jūs atradīsit trīs vai četras rievas, kas iemestas metālā. Rievu iekšpusē virzuļa gredzeni virzuļa gredzeni ir tā daļa, kas faktiski pieskaras cilindra sienām. Tie ir izgatavoti no dzelzs un ir divu veidu: kompresijas gredzeni un eļļas gredzeni. Kompresijas gredzeni ir augšējie gredzeni, un tie spiež uz āru uz cilindra sienām, lai nodrošinātu spēcīgu degšanas kameras blīvējumu. Eļļas gredzens ir virzuļa apakšējais gredzens, un tas novērš kartera eļļas iekļūšanu sadegšanas kamerā. Tas arī noslauka lieko eļļu pa cilindra sienām un atpakaļ karterī.

Kloķvārpsta

Kloķvārpsta ir tā, kas virzuļu kustību augšup un lejup pārvērš par rotācijas kustību, kas ļauj automašīnai pārvietoties. Kloķvārpsta parasti gareniski iekļaujas motora blokā netālu no apakšas. Tas stiepjas no motora bloka viena gala līdz otram. Dzinēja gala priekšpusē kloķvārpsta savienojas ar gumijas siksnām, kas savienojas ar sadales vārpstu un piegādā enerģiju citām automašīnas daļām; motora aizmugurē sadales vārpsta savienojas ar piedziņu, kas nodod spēku riteņiem. Kloķvārpstas katrā galā atradīsit eļļas blīves vai “O-gredzenus”, kas novērš eļļas noplūdi no motora.

Kloķvārpsta atrodas tā saucamajā motora karterī. Karteris atrodas zem cilindru bloka. Karteris aizsargā kloķvārpstu un stieņus no ārējiem priekšmetiem. Kartera apakšā esošo zonu sauc par eļļas trauku, un tur tiek uzglabāta jūsu motora eļļa. Eļļas tvertnes iekšpusē jūs atradīsit eļļas sūkni, kas sūknē eļļu caur filtru, un pēc tam šī eļļa tiek izšļakstīta uz kloķvārpstas, šarnīru gultņiem un cilindru sienām, lai nodrošinātu eļļošanu virzuļa gājiena kustībai. Eļļa galu galā atkal pilējas uz leju eļļas traukā, lai atkal sāktu procesu

Gar kloķvārpstu atradīsit līdzsvarojošās daivas, kas darbojas kā pretsvari, lai līdzsvarotu kloķvārpstu un novērstu dzinēja bojājumus no svārstīšanās, kas rodas, kloķvārpstai griežoties.

Arī gar kloķvārpstu atradīsit galvenos gultņus. Galvenie gultņi nodrošina gludu virsmu starp kloķvārpstu un motora bloku kloķvārpstas griešanai.

Izciļņu vārpsta

Sadales vārpsta ir motora smadzenes. Tas darbojas kopā ar kloķvārpstu, izmantojot zobsiksnu, lai pārliecinātos, ka ieplūdes un izplūdes vārsti tiek atvērti un aizvērti tieši īstajā laikā, lai nodrošinātu optimālu motora darbību. Sadales vārpsta izmanto olu formas daivas, kas stiepjas pāri tai, lai kontrolētu vārstu atvēršanas un aizvēršanas laiku.

Lielākā daļa sadales vārpstu stiepjas caur motora bloka augšējo daļu, tieši virs kloķvārpstas. Vienrindas motoros viena sadales vārpsta kontrolē gan ieplūdes, gan izplūdes vārstus. V veida motoriem tiek izmantotas divas atsevišķas sadales vārpstas. Viens kontrolē vārstus vienā V pusē un otrs kontrolē vārstus pretējā pusē. Dažiem V veida motoriem (piemēram, mūsu attēlā redzamajiem) katrā cilindra krastā būs pat divas sadales vārpstas. Viena sadales vārpsta kontrolē vārstu vienu pusi, bet otra sadales vārpsta kontrolē otru pusi.

Laika sistēma

Kā minēts iepriekš, sadales vārpsta un kloķvārpsta koordinē savu kustību caur zobsiksnu vai ķēdi. Sadales ķēde kloķvārpstu un sadales vārpstu motora darbības laikā visu laiku tur vienā un tajā pašā relatīvajā stāvoklī. Ja sadales vārpsta un kloķvārpsta kāda iemesla dēļ kļūst nesinhronizēta (piemēram, zobsiksna izlaiž pārnesumkārbu), motors nedarbosies.

Valvetrain

Valvetrain ir mehāniskā sistēma, kas piestiprināta pie cilindra galvas, kas kontrolē vārstu darbību. Vārstu sastāvs sastāv no vārstiem, bīdāmām svirām, spieķiem un pacēlājiem.

Vārsti

Ir divu veidu vārsti: ieplūdes vārsti un izplūdes vārsti. Ieplūdes vārsti sadedzināšanas kamerā ievada gaisa un degvielas maisījumu, lai radītu sadedzināšanu motora darbināšanai. Izplūdes vārsti izlaiž izplūdes gāzes, kas rodas pēc sadegšanas no sadegšanas kameras.

Automašīnām katram cilindram parasti ir viens ieplūdes vārsts un viens izplūdes vārsts. Lielākajai daļai automašīnu ar augstu veiktspēju (Jaguars, Maseratis utt.) Katrā cilindrā ir četri vārsti (divi ieplūdes, divi izvadi). Lai gan Honda netiek uzskatīta par “augstas veiktspējas” zīmolu, Honda savos transportlīdzekļos izmanto arī četrus vārstus uz vienu cilindru. Ir pat motori ar trim vārstiem uz cilindru - divi ieplūdes vārsti, viens izplūdes vārsts. Vairāku vārstu sistēmas ļauj automašīnai labāk “elpot”, kas savukārt uzlabo motora darbību.

Šūpoles ieroči

Šūpoles ir mazas sviras, kas pieskaras sadales vārpstas cilpām vai izciļņiem. Kad daiva paceļ vienu šūpoles galu, otrs šūpoles gals nospiež vārsta kātu, atverot vārstu, lai gaiss nonāktu sadegšanas kamerā, vai izlaižot izplūdi. Tas darbojas apmēram tāpat kā redzamais zāģis.

Pushrods / Pacēlāji

Dažreiz sadales vārpstas daivas tieši pieskaras šarnīra svirai (kā redzat ar sadales vārpstas augšējiem dzinējiem), tādējādi atverot un aizverot vārstu. Gaisvadu vārstu motoros sadales vārpstas daivas tieši nesaskaras ar šūpoles svirām, tāpēc tiek izmantoti stūmēji vai pacēlāji.

Degvielas iesmidzinātāji

Lai izveidotu virzuļu pārvietošanai nepieciešamo degšanu, cilindros mums ir nepieciešama degviela. Pirms astoņdesmitajiem gadiem automašīnas izmantoja karburatorus, lai piegādātu degvielu sadegšanas kamerai. Mūsdienās visās automašīnās tiek izmantota viena no trim degvielas iesmidzināšanas sistēmām: tieša degvielas iesmidzināšana, degvielas iesmidzināšana vai degvielas iesmidzināšana ar droseļvārstu.

Izmantojot tiešu degvielas iesmidzināšanu, katrs cilindrs iegūst savu inžektoru, kas degvielu tieši īstajā laikā izsmidzina degšanas kamerā.

Izmantojot iesmidzinātu degvielas iesmidzināšanu, tā vietā, lai izsmidzinātu degvielu tieši cilindrā, tā izsmidzinās ieplūdes kolektorā tieši ārpus vārsta. Atverot vārstu, gaiss un degviela nonāk sadegšanas kamerā.

Droseles korpusa degvielas iesmidzināšanas sistēmas darbojas kā karburatori, bet bez karburatora. Tā vietā, lai katrs cilindrs iegūtu savu degvielas inžektoru, ir tikai viens degvielas inžektors, kas iet uz droseļvārsta korpusu. Degviela sajaucas ar gaisu droseļvārsta korpusā un pēc tam caur ieplūdes vārstiem tiek izkliedēta cilindros.

Aizdedzes svece

Virs katra cilindra ir svece. Dzirkstot, tas aizdedzina saspiesto degvielu un gaisu, izraisot nelielu sprādzienu, kas virzuļa virzienu uz leju.

Četru taktu cikls Četru taktu motora diagrammas ilustrācija.

Tāpēc tagad, kad mēs zinām visas motora pamatdaļas, apskatīsim kustību, kas faktiski liek mūsu automašīnai kustēties: četrtaktu ciklu.

Iepriekš attēlā parādīts četrtaktu cikls vienā cilindrā. Tas notiek arī pārējos cilindros. Minūtē atkārtojiet šo ciklu tūkstoš reižu, un jūs saņemat automašīnu, kas pārvietojas.

Nu, tur jums iet. Automašīnas motora darbības pamati. Ejiet šodien apskatīt savas automašīnas pārsegu un pārliecinieties, vai varat norādīt daļas, kuras mēs apspriedām. Ja vēlaties saņemt vairāk informācijas par automašīnas darbību, iepazīstieties ar grāmatu Kā darbojas automašīnas. Tas man ir daudz palīdzējis pētījumos. Autore veic lielisku darbu, sadalot lietas valodās, kuras saprot pat kopējais iesācējs.