jeg har aldrig været en bil fyr. Jeg havde bare ingen interesse i at Værktøj rundt under hætten for at finde ud af, hvordan min bil fungerer. Bortset fra at udskifte mine luftfiltre eller skifte olie nu og da, hvis jeg nogensinde havde et problem med min bil, ville jeg bare tage det ind i mekanikeren, og da han kom ud for at forklare, hvad der var galt, nikkede jeg høfligt og lod som om jeg vidste, hvad han talte om.
men for nylig har jeg haft kløen til faktisk at lære det grundlæggende om, hvordan biler fungerer. Jeg har ikke planer om at blive en fuld på grease monkey, men jeg vil have en grundlæggende forståelse for, hvordan alt i min bil rent faktisk gør det gå. I det mindste vil denne viden give mig mulighed for at få en anelse om, hvad mekanikeren taler om næste gang jeg tager min bil ind. Plus det forekommer mig, at en mand burde være i stand til at forstå de grundlæggende elementer i den teknologi, han bruger hver dag. Når det kommer til denne hjemmeside, jeg ved om, hvordan kodning og SEO fungerer; det er på tide for mig at undersøge de mere konkrete ting i min verden, som hvad der er under min bils hætte.
jeg regner med, at der er andre voksne mænd derude, der er som mig — mænd, der ikke er bil fyre, men er lidt nysgerrige om, hvordan deres køretøjer fungerer. Så jeg planlægger at dele det, jeg lærer i mit eget studie og tinkering i en lejlighedsvis serie, vi kalder Gearhead 101. Målet er at forklare det grundlæggende i, hvordan forskellige dele i en bil fungerer og give ressourcer til, hvor du kan lære mere på egen hånd.
så uden videre begynder vi vores første klasse af Gearhead 101 ved at forklare ind og ud i hjertet af en bil: forbrændingsmotoren.
forbrændingsmotoren
en forbrændingsmotor kaldes en “forbrændingsmotor”, fordi brændstof og luft forbrænder inde i motoren for at skabe energien til at bevæge stemplerne, som igen bevæger bilen (vi viser dig, hvordan det sker detaljeret nedenfor).
kontrast det til en ekstern forbrændingsmotor, hvor brændstof brændes uden for motoren, og den energi, der skabes ved denne forbrænding, er det, der driver den. Dampmaskiner er det bedste eksempel på dette. Kul brændes uden for motoren, som opvarmer vand for at producere damp, som derefter driver motoren.
de fleste mennesker tror, at i en verden af mekaniseret bevægelse kom dampdrevne eksterne forbrændingsmotorer før forbrændingsvarianten. Virkeligheden er, at forbrændingsmotoren kom først. (Ja, de gamle grækere rodede rundt med dampdrevne motorer, men intet praktisk kom fra deres eksperimenter.)
i det 16.århundrede skabte opfindere en form for forbrændingsmotor ved hjælp af krudt som brændstof til at drive stemplernes bevægelse. Faktisk var det ikke krudt, der flyttede dem. Den måde, denne tidlige forbrændingsmotor fungerede på, var at du ville sætte et stempel helt til toppen af en cylinder og derefter antænde krudt under stemplet. Et vakuum ville danne efter eksplosionen og suge stemplet ned i cylinderen. Fordi denne motor var afhængig af ændringerne i lufttrykket for at bevæge stemplet, kaldte de det den atmosfæriske motor. Det var ikke særlig effektivt. I det 17.århundrede viste dampmotorer meget løfte, så forbrændingsmotoren blev forladt.
det ville ikke være før 1860, at en pålidelig, fungerende forbrændingsmotor ville blive opfundet. En belgisk fyr ved navn Jean Joseph Etienne Lenoir patenterede en motor, der injicerede naturgas i en cylinder, som efterfølgende blev antændt af en permanent flamme nær cylinderen. Det fungerede på samme måde som krudt atmosfærisk motor, men ikke for effektivt.
på baggrund af dette arbejde grundlagde to tyske ingeniører ved navn Nicolaus August Otto og Eugen Langen i 1864 et firma, der lavede motorer svarende til Lenoirs model. Otto opgav at styre virksomheden og begyndte at arbejde på et motordesign, som han havde leget med siden 1861. Hans design førte til det, vi nu kender som firetaktsmotoren, og det grundlæggende design bruges stadig i biler i dag.
anatomi af en bilmotor
en V-6-motor
jeg viser dig, hvordan firetaktsmotoren fungerer her lidt, men før jeg gør det, tænkte jeg, at det ville være nyttigt at gennemgå de forskellige dele af en motor, så du får en ide om, hvad der gør hvad i firetaktsprocessen. Der er terminologi gennem disse forklaringer, der er afhængig af andre udtryk på listen, så rolig, hvis du først bliver forvirret. Læs igennem det hele for at få en samlet forståelse, og læs det igen, så du har en grundlæggende forståelse af hvert stykke, som det bliver talt om.
motorblok (cylinderblok)
motorblokken er grundlaget for en motor. De fleste motorblokke er støbt af en aluminiumslegering, men jern bruges stadig af nogle producenter. Motorblokken kaldes også cylinderblokken på grund af det store hul eller rør kaldet cylindre, der er støbt i den integrerede struktur. Cylinderen er hvor motorens stempler glider op og ned. Jo flere cylindre en motor har, desto kraftigere er den. Ud over cylindrene er andre kanaler og passager indbygget i blokken, der tillader olie og kølevæske at strømme til forskellige dele af motoren.
Hvorfor kaldes en motor en “V6” eller “V8”?
store spørgsmål! Det har at gøre med formen og antallet af cylindre, en motor har. I firecylindrede motorer er cylindrene typisk monteret i en lige linje over krumtapakslen. Denne motor layout kaldes en inline motor.
et andet firecylindret layout kaldes “flat four.”Her lægges cylindrene vandret i to banker, hvor krumtapakslen går ned i midten.
når en motor har mere end fire cylindre, er de opdelt i to cylinderbanker — tre cylindre (eller mere) pr. Opdelingen af cylindre i to banker får motoren til at ligne en “V.” En V-formet motor med seks cylindre = V6-motor. En V — formet motor med otte cylindre = V8-fire i hver cylinderbank.
forbrændingskammer
forbrændingskammeret i en motor er, hvor magien sker. Det er her brændstof, luft, tryk og elektricitet kommer sammen for at skabe den lille eksplosion, der bevæger bilens stempler op og ned, hvilket skaber kraften til at flytte køretøjet. Forbrændingskammeret består af cylinder, stempel og cylinderhoved. Cylinderen fungerer som forbrændingskammerets væg, toppen af stemplet fungerer som gulvet i forbrændingskammeret, og cylinderhovedet fungerer som loftet i forbrændingskammeret.
cylinderhoved
cylinderhovedet er et stykke metal, der sidder over motorens cylindre. Der er små, afrundede fordybninger støbt ind i cylinderhovedet for at skabe plads øverst i kammeret til forbrænding. En hovedpakning forsegler samlingen mellem cylinderhovedet og cylinderblokken. Indsugnings-og udtagsventiler, tændrør og brændstofinjektorer (disse dele forklares senere) er også monteret på cylinderhovedet.
stempel
stempler bevæger sig op og ned i cylinderen. De ligner på hovedet suppe dåser. Når brændstof antændes i forbrændingskammeret, skubber kraften stemplet nedad, hvilket igen bevæger krumtapakslen (se nedenfor). Stemplet fastgøres til krumtapakslen via en forbindelsesstang, også kaldet con-stangen. Den forbinder til forbindelsesstangen via en stempelstift, og forbindelsesstangen forbinder til krumtapakslen via et forbindelsesstangleje.
på toppen af stemplet finder du tre eller fire riller støbt i metallet. Inde i rillerne sættes stempelringe ind. Stempelringene er den del, der faktisk berører cylinderens vægge. De er lavet af jern og kommer i to varianter: kompression ringe og olie ringe. Kompressionsringene er de øverste ringe, og de presser udad på cylinderens vægge for at give en stærk tætning til forbrændingskammeret. Olieringen er den nederste ring på et stempel, og det forhindrer olie fra krumtaphuset i at sive ind i forbrændingskammeret. Det tørrer også overskydende olie ned i cylindervæggene og tilbage i krumtaphuset.
krumtapaksel
krumtapakslen er det, der konverterer stemplernes op og ned bevægelse til en rotationsbevægelse, der gør det muligt for bilen at bevæge sig. Krumtapakslen passer typisk i længderetningen i motorblokken nær bunden. Den strækker sig fra den ene ende af motorblokken til den anden. På forsiden af enden af motoren forbinder krumtapakslen til gummibælter, der forbinder til knastakslen og leverer strøm til andre dele af bilen; i bagenden af motoren forbinder knastakslen til drivtoget, som overfører strøm til hjulene. I hver ende af krumtapakslen finder du olietætninger eller” O-ringe”, som forhindrer olie i at lække ud af motoren.
krumtapakslen ligger i det, der kaldes krumtaphuset på en motor. Krumtaphuset er placeret under cylinderblokken. Krumtaphuset beskytter krumtapakslen og forbindelsesstængerne mod udvendige genstande. Området i bunden af et krumtaphus kaldes oliepanden, og det er her din motorolie opbevares. Inde i oliepanden finder du en oliepumpe, der pumper olie gennem et filter, og så sprøjtes olien på krumtapakslen, forbindelsesstanglejerne og cylindervæggene for at give smøring til stempelslagets bevægelse. Olien drypper til sidst ned i oliepanden, kun for at starte processen igen
langs krumtapakslen finder du balancerende lapper, der fungerer som modvægte for at afbalancere krumtapakslen og forhindre motorskader fra den vingling, der opstår, når krumtapakslen drejer.
også langs krumtapakslen finder du hovedlejerne. Hovedlejerne giver en glat overflade mellem krumtapakslen og motorblokken, så krumtapakslen kan dreje.
knastaksel
knastakslen er motorens hjerne. Det fungerer sammen med krumtapakslen via et tandrem for at sikre, at Ind-og udtag ventiler åbnes og lukkes på det rigtige tidspunkt for optimal motorydelse. Knastakslen bruger ægformede lapper, der strækker sig over den for at kontrollere tidspunktet for åbning og lukning af ventilerne.
de fleste knastaksler strækker sig gennem den øverste del af motorblokken, direkte over krumtapakslen. På inline-motorer styrer en enkelt knastaksel både indsugnings-og udgangsventiler. På V-formede motorer anvendes to separate knastaksler. Den ene styrer ventilerne på den ene side af V, og den anden styrer ventilerne på den modsatte side. Nogle V-formede motorer (som den i vores illustration) vil endda have to knastaksler pr. Den ene knastaksel styrer den ene side af ventilerne, og den anden knastaksel styrer den anden side.
timingsystem
som nævnt ovenfor koordinerer knastakslen og krumtapakslen deres bevægelse via et tandrem eller kæde. Timingkæden holder krumtapakslen og knastakslen i samme relative position til hinanden på alle tidspunkter under motorens drift. Hvis knastakslen og krumtapakslen bliver synkroniseret af en eller anden grund (timingkæden springer f.eks.
Valvetrain
valvetrain er det mekaniske system, der er monteret på cylinderhovedet, der styrer ventilernes funktion. Ventil toget består af ventiler, vippearme, pushrods og løftere.
ventiler
der er to typer ventiler: indsugningsventiler og udløbsventiler. Indsugningsventiler bringer en blanding af luft og brændstof ind i forbrændingskammeret for at skabe forbrændingen til at drive motoren. Udtag ventiler lade udstødningen, der er skabt efter forbrændingen ud af forbrændingskammeret.
biler har typisk en indsugningsventil og en udløbsventil pr.cylinder. De fleste højtydende biler (Jaguars, Maseratis osv. cylinder (to indtag, to udtag). Selvom det ikke betragtes som et “high performance” – mærke, bruger Honda også fire ventiler pr. Der er endda motorer med tre ventiler pr. Multi-ventilsystemer gør det muligt for bilen at “trække vejret” bedre, hvilket igen forbedrer motorens ydeevne.
vippearme
vippearme er små håndtag, der berører loberne eller knastene på knastakslen. Når en lap løfter den ene ende af vipperen, den anden ende af vipperen presser ned på ventilstammen, åbner ventilen for at lade luft komme ind i forbrændingskammeret eller lade udstødningen ud. Det virker lidt som en se-sav.
Pushrods/løftere
sommetider knastaksel lapper røre vippearmen direkte (som du ser med overliggende knastaksel motorer), således at åbne og lukke ventilen. På overliggende ventilmotorer kommer knastaksellapperne ikke i direkte kontakt med vippearmene, så trykstænger eller løftere bruges.
brændstofinjektorer
for at skabe den forbrænding, der er nødvendig for at flytte stemplerne, har vi brug for brændstof i cylindrene. Før 1980 ‘ erne brugte biler karburatorer til at levere brændstof til forbrændingskammeret. I dag bruger alle biler et af tre brændstofindsprøjtningssystemer: direkte brændstofindsprøjtning, porteret brændstofindsprøjtning eller gasspjældsbrændstofindsprøjtning.
med direkte brændstofindsprøjtning får hver cylinder sin egen injektor, som sprøjter brændstof direkte ind i forbrændingskammeret på det helt rigtige tidspunkt for at forbrænde.
med porteret brændstofindsprøjtning, i stedet for at sprøjte brændstoffet direkte ind i cylinderen, sprøjter det ind i indsugningsmanifolden lige uden for ventilen. Når ventilen åbner, kommer luft og brændstof ind i forbrændingskammeret.
Throttle body fuel injection systems slags arbejde, hvordan karburatorer gjorde, men uden karburatoren. I stedet for at hver cylinder får sin egen brændstofinjektor, er der kun en brændstofinjektor, der går til en gashåndtag. Brændstoffet blandes med luft i gashåndtaget og spredes derefter til cylindrene via indsugningsventilerne.
tændrør
over hver cylinder er en tændrør. Når det gnister, antænder det komprimeret brændstof og luft, hvilket forårsager mini-eksplosionen, der skubber stemplet ned.
Firetaktscyklussen
så nu hvor vi kender alle de grundlæggende dele af motoren, lad os se på den bevægelse, der faktisk får vores bil til at bevæge sig: firetaktscyklussen.
ovenstående illustration viser firetaktscyklussen i en enkelt cylinder. Dette sker også i de andre cylindre. Gentag denne cyklus tusind gange om et minut, og du får en bil, der bevæger sig.
nå, der går du. Grundlæggende om, hvordan en bilmotor fungerer. Tag et kig under din bils hætte i dag og se om du kan påpege de dele, vi diskuterede. Hvis du vil have mere information om, hvordan en bil fungerer, skal du tjekke bogen Sådan fungerer biler. Det har hjulpet mig meget i min forskning. Forfatteren gør et godt stykke arbejde med at nedbryde ting i sprog, som selv den samlede begynder kan forstå.
Tags: Biler