Non sono mai stato un ragazzo di auto. Non avevo alcun interesse a lavorare sotto il cofano per capire come funziona la mia auto. Tranne che per sostituire i miei filtri dell’aria o cambiare l’olio di tanto in tanto, se avessi mai avuto un problema con la mia auto, l’avrei portato nel meccanico e quando è uscito per spiegare cosa c’era che non andava, ho fatto cenno educatamente e ho fatto finta di sapere di cosa stava parlando.
Ma ultimamente ho avuto il prurito di imparare effettivamente le basi di come funzionano le auto. Non ho intenzione di diventare un full on grease monkey, ma voglio avere una comprensione di base di come tutto nella mia auto in realtà lo fa andare. Come minimo, questa conoscenza mi permetterà di avere un indizio su ciò che il meccanico sta parlando la prossima volta che prendo la mia auto. Inoltre mi sembra che un uomo dovrebbe essere in grado di cogliere i fondamenti della tecnologia che usa ogni giorno. Quando si tratta di questo sito web, so come funziona la codifica e il SEO; è tempo per me di esaminare le cose più concrete del mio mondo, come ciò che è sotto il cofano della mia auto.
Immagino che ci siano altri uomini adulti là fuori che sono come me — uomini che non sono ragazzi di auto ma sono un po ‘ curiosi di sapere come funzionano i loro veicoli. Quindi ho intenzione di condividere ciò che sto imparando nel mio studio e armeggiare in una serie occasionale che chiameremo Gearhead 101. L’obiettivo è quello di spiegare le basi di come le varie parti in un lavoro di auto e di fornire risorse su dove si può imparare di più da soli.
Quindi, senza ulteriori indugi, inizieremo la nostra prima classe di Gearhead 101 spiegando i dettagli del cuore di un’auto: il motore a combustione interna.
Il motore a combustione interna
Un motore a combustione interna è chiamato “motore a combustione interna” perché carburante e aria bruciano all’interno del motore per creare l’energia per muovere i pistoni, che a loro volta muovono l’auto (vi mostreremo come ciò accade in dettaglio di seguito).
Contrasto che per un motore a combustione esterna, dove il carburante viene bruciato al di fuori del motore e l’energia creata da quella combustione è ciò che alimenta. I motori a vapore sono il miglior esempio di questo. Il carbone viene bruciato al di fuori del motore, che riscalda l’acqua per produrre vapore, che poi alimenta il motore.
La maggior parte delle persone pensa che nel mondo del movimento meccanizzato, i motori a combustione esterna alimentati a vapore siano venuti prima della varietà a combustione interna. La realtà è che il motore a combustione interna è venuto prima. (Sì, gli antichi greci incasinato con motori a vapore, ma nulla di pratico è venuto dai loro esperimenti.)
Nel xvi secolo, gli inventori crearono una forma di motore a combustione interna usando la polvere da sparo come combustibile per alimentare il movimento dei pistoni. In realta’, non e ‘ stata la polvere da sparo a spostarli. Il modo in cui funzionava questo primo motore a combustione interna era che infilavi un pistone fino alla cima di un cilindro e poi accendevi polvere da sparo sotto il pistone. Un vuoto si formerebbe dopo l’esplosione e aspirerebbe il pistone lungo il cilindro. Poiché questo motore si basava sui cambiamenti della pressione dell’aria per spostare il pistone, lo chiamavano il motore atmosferico. Non era molto efficiente. Nel 17 ° secolo, i motori a vapore mostravano molte promesse, quindi il motore a combustione interna fu abbandonato.
Non sarebbe stato fino al 1860 che un affidabile, funzionante motore a combustione interna sarebbe stato inventato. Un belga di nome Jean Joseph Etienne Lenoir brevettò un motore che iniettava gas naturale in una bombola, che fu successivamente accesa da una fiamma permanente vicino alla bombola. Ha funzionato in modo simile al motore atmosferico polvere da sparo, ma non troppo efficiente.
Basandosi su quel lavoro, nel 1864 due ingegneri tedeschi di nome Nicolaus August Otto e Eugen Langen fondarono una società che produceva motori simili al modello di Lenoir. Otto ha rinunciato a gestire l’azienda e ha iniziato a lavorare su un progetto di motore che aveva giocato con dal 1861. Il suo design ha portato a quello che ora conosciamo come il motore a quattro tempi, e il design di base è ancora usato nelle auto oggi.
L’anatomia di un motore di auto
Un motore V-6
Ti mostrerò come funziona il motore a quattro tempi qui in un po’, ma prima di farlo, ho pensato che sarebbe stato utile passare attraverso le varie parti di un motore in modo da avere un’idea di cosa sta facendo ciò che nel processo a quattro tempi. C’è una terminologia in queste spiegazioni che si basa su altri termini nell’elenco, quindi non preoccuparti se all’inizio ti confondi. Leggere il tutto per ottenere una comprensione generale, e poi leggerlo di nuovo in modo da avere una comprensione di base di ogni pezzo come si sta parlando.
Blocco motore (blocco cilindri)
Il blocco motore è il fondamento di un motore. La maggior parte dei blocchi motore sono fusi da una lega di alluminio, ma il ferro è ancora utilizzato da alcuni produttori. Il blocco motore inoltre si riferisce a come il blocco cilindri a causa del grande foro o dei tubi chiamati cilindri che sono fusi nella struttura integrata. Il cilindro è dove i pistoni del motore scorrono su e giù. Più cilindri ha un motore più è potente. Oltre ai cilindri, nel blocco sono incorporati altri condotti e passaggi che consentono all’olio e al refrigerante di fluire in diverse parti del motore.
Perché un motore è chiamato ” V6 “o”V8”?
Ottima domanda! Ha a che fare con la forma e il numero di cilindri di un motore. Nei motori a quattro cilindri, i cilindri sono tipicamente montati in linea retta sopra l’albero motore. Questo layout del motore è chiamato un motore in linea.
Un altro layout a quattro cilindri è chiamato “flat four”.”Qui i cilindri sono disposti orizzontalmente in due banchi, con l’albero motore che scende al centro.
Quando un motore ha più di quattro cilindri, sono divisi in due banchi di cilindri — tre cilindri (o più) per lato. La divisione dei cilindri in due banche rende il motore simile a una” V. ” Un motore a forma di V con sei cilindri = motore V6. Un motore a forma di V con otto cilindri = V8-quattro in ogni banca del cilindro.
Camera di combustione
La camera di combustione in un motore è dove avviene la magia. È dove carburante, aria, pressione ed elettricità si uniscono per creare la piccola esplosione che muove i pistoni dell’auto su e giù, creando così la potenza per spostare il veicolo. La camera di combustione è costituita dal cilindro, dal pistone e dalla testa del cilindro. Il cilindro funge da parete della camera di combustione, la parte superiore del pistone funge da pavimento della camera di combustione e la testata funge da soffitto della camera di combustione.
Testata
La testata è un pezzo di metallo che si trova sopra i cilindri del motore. Ci sono piccole rientranze arrotondate gettate nella testa del cilindro per creare spazio nella parte superiore della camera per la combustione. Una guarnizione della testa sigilla il giunto tra la testata e il blocco cilindri. Valvole di aspirazione e outtake, candele e iniettori di carburante (queste parti sono spiegate in seguito) sono montati anche alla testa del cilindro.
Pistone
I pistoni si muovono su e giù per il cilindro. Sembrano barattoli di zuppa capovolti. Quando il carburante si accende nella camera di combustione, la forza spinge il pistone verso il basso, che a sua volta muove l’albero motore (vedi sotto). Il pistone si attacca all’albero motore tramite una biella, ovvero la biella. Si collega alla biella tramite uno spinotto e la biella si collega all’albero motore tramite un cuscinetto di biella.
Sulla parte superiore del pistone, troverete tre o quattro scanalature gettate nel metallo. All’interno delle scanalature vengono inseriti gli anelli del pistone. Le fasce elastiche sono la parte che effettivamente toccano le pareti del cilindro. Sono fatti di ferro e sono disponibili in due varietà: anelli di compressione e anelli di olio. Gli anelli di compressione sono gli anelli superiori e premono verso l’esterno sulle pareti del cilindro per fornire una forte tenuta per la camera di combustione. L’anello dell’olio è l’anello inferiore su un pistone e impedisce all’olio dal basamento di penetrare nella camera di combustione. Pulisce anche l’olio in eccesso lungo le pareti del cilindro e torna nel carter.
Albero motore
L’albero motore è ciò che converte il movimento su e giù dei pistoni in un movimento rotatorio che consente all’auto di muoversi. L’albero motore si adatta tipicamente longitudinalmente nel blocco motore vicino al fondo. Si estende da un’estremità del blocco motore all’altra. Nella parte anteriore dell’estremità del motore, l’albero motore si collega alle cinghie di gomma che si collegano all’albero a camme e fornisce energia ad altre parti dell’auto; nella parte posteriore del motore, l’albero a camme si collega al treno di trasmissione, che trasferisce energia alle ruote. Ad ogni estremità dell’albero motore, troverete paraolio, o “O-ring”, che impediscono l’olio fuoriesce dal motore.
L’albero motore risiede in quello che viene chiamato il carter di un motore. Il carter si trova sotto il blocco cilindri. Il carter protegge l’albero motore e le bielle da oggetti esterni. L’area nella parte inferiore di un carter è chiamata coppa dell’olio ed è lì che viene conservato l’olio del motore. All’interno della coppa dell’olio, troverai una pompa dell’olio che pompa l’olio attraverso un filtro, e poi quell’olio viene spruzzato sull’albero motore, sui cuscinetti della biella e sulle pareti del cilindro per fornire lubrificazione al movimento della corsa del pistone. L’olio alla fine gocciola nella coppa dell’olio, solo per iniziare di nuovo il processo
Lungo l’albero motore troverai lobi di bilanciamento che fungono da contrappesi per bilanciare l’albero motore e prevenire danni al motore dall’oscillazione che si verifica quando l’albero motore gira.
Anche lungo l’albero motore si trovano i cuscinetti principali. I cuscinetti principali forniscono una superficie liscia tra l’albero motore e il blocco motore per far girare l’albero motore.
Albero a camme
L’albero a camme è il cervello del motore. Funziona in combinazione con l’albero motore tramite una cinghia di distribuzione per assicurarsi che le valvole di aspirazione e outtake si aprano e si chiudano al momento giusto per prestazioni ottimali del motore. L’albero a camme utilizza lobi a forma di uovo che si estendono su di esso per controllare i tempi di apertura e chiusura delle valvole.
La maggior parte degli alberi a camme si estende attraverso la parte superiore del blocco motore, direttamente sopra l’albero motore. Sui motori in linea, un singolo albero a camme controlla sia le valvole di aspirazione che di uscita. Sui motori a forma di V vengono utilizzati due alberi a camme separati. Uno controlla le valvole su un lato della V e l’altro controlla le valvole sul lato opposto. Alcuni motori a forma di V (come quello nella nostra illustrazione) avranno anche due alberi a camme per banco cilindro. Un albero a camme controlla un lato delle valvole e l’altro albero a camme controlla l’altro lato.
Sistema di distribuzione
Come accennato in precedenza, l’albero a camme e l’albero motore coordinano il loro movimento tramite una cinghia di distribuzione o una catena. La catena di distribuzione tiene l’albero motore e l’albero a camme nella stessa posizione relativa l’uno all’altro in ogni momento durante il funzionamento del motore. Se l’albero a camme e l’albero motore non sono sincronizzati per qualsiasi motivo (la catena di distribuzione salta un ingranaggio, ad esempio), il motore non funzionerà.
Valvetrain
Il valvetrain è il sistema meccanico montato sulla testata che controlla il funzionamento delle valvole. Il treno di valvole è costituito da valvole, bilancieri, aste di spinta e sollevatori.
Valvole
Esistono due tipi di valvole: valvole di aspirazione e valvole di outtake. Le valvole di aspirazione portano una miscela di aria e carburante nella camera di combustione per creare la combustione per alimentare il motore. Valvole Outtake lasciare lo scarico che si è creato dopo la combustione fuori dalla camera di combustione.
Le auto hanno tipicamente una valvola di aspirazione e una valvola di outtake per cilindro. La maggior parte delle auto ad alte prestazioni (Jaguar, Maserati, ecc.) hanno quattro valvole per cilindro (due di aspirazione, due outtake). Sebbene non sia considerato un marchio “ad alte prestazioni”, Honda utilizza anche quattro valvole per cilindro sui propri veicoli. Ci sono anche motori con tre valvole per cilindro: due valvole di ingresso, una valvola di uscita. I sistemi multi-valvola consentono all’auto di “respirare” meglio, il che a sua volta migliora le prestazioni del motore.
Bilancieri
Bilancieri sono piccole leve che toccano i lobi, o camme, sull’albero a camme. Quando un lobo solleva un’estremità del bilanciere, l’altra estremità del bilanciere preme verso il basso sullo stelo della valvola, aprendo la valvola per far entrare aria nella camera di combustione o far uscire lo scarico. Funziona come un’altalena.
Aste/sollevatori
A volte i lobi dell’albero a camme toccano direttamente il bilanciere (come si vede con i motori a camme in testa), aprendo e chiudendo così la valvola. Sui motori a valvole in testa, i lobi dell’albero a camme non entrano in contatto diretto con i bilancieri, quindi vengono utilizzate aste di spinta o sollevatori.
Iniettori carburante
Al fine di creare la combustione necessaria per spostare i pistoni, abbiamo bisogno di carburante nei cilindri. Prima degli anni ‘ 80, le auto utilizzavano carburatori per fornire carburante alla camera di combustione. Oggi, tutte le auto utilizzano uno dei tre sistemi di iniezione del carburante: iniezione diretta, iniezione di carburante con porting o iniezione di carburante con corpo farfallato.
Con iniezione diretta, ogni cilindro ottiene il proprio iniettore, che spruzza carburante direttamente nella camera di combustione al momento giusto per bruciare.
Con iniezione di carburante portata, invece di spruzzare il carburante direttamente nel cilindro, spruzza nel collettore di aspirazione appena fuori dalla valvola. Quando la valvola si apre, aria e carburante entrano nella camera di combustione.
Sistemi di iniezione del carburante corpo farfallato sorta di lavoro come carburatori fatto, ma senza il carburatore. Invece di ogni cilindro ottenere il proprio iniettore di carburante, c’è solo un iniettore di carburante che va a un corpo farfallato. Il carburante si mescola con l’aria nel corpo farfallato e quindi viene disperso ai cilindri tramite le valvole di aspirazione.
Candela
Sopra ogni cilindro c’è una candela. Quando scintille, si accende il carburante compresso e l’aria, causando la mini-esplosione che spinge il pistone verso il basso.
Il ciclo a quattro tempi
Quindi, ora che conosciamo tutte le parti di base del motore, diamo un’occhiata al movimento che effettivamente fa muovere la nostra auto: il ciclo a quattro tempi.
L’illustrazione precedente mostra il ciclo a quattro tempi in un singolo cilindro. Questo sta succedendo anche negli altri cilindri. Ripeti questo ciclo mille volte in un minuto e ottieni una macchina che si muove.
Bene, ecco qua. Le basi di come funziona un motore di auto. Vai a dare un’occhiata sotto il cofano della tua auto oggi e vedi se puoi indicare le parti di cui abbiamo discusso. Se desideri ulteriori informazioni su come funziona un’auto, consulta il libro Come funzionano le auto. Mi ha aiutato molto nella mia ricerca. L’autore fa un ottimo lavoro suddividendo le cose in un linguaggio che anche il principiante totale può capire.
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