nigdy nie byłem facetem od samochodów. Po prostu nie miałem żadnego interesu w oprzyrządowaniu pod maską, aby dowiedzieć się, jak działa mój samochód. Oprócz wymiany filtrów powietrza lub wymiany oleju co jakiś czas, jeśli kiedykolwiek miałem problem z samochodem, po prostu zabrałem go do mechanika, a kiedy wyszedł, aby wyjaśnić, co jest nie tak, grzecznie skinąłem głową i udawałem, że wiem, o czym mówi.
ale ostatnio miałem ochotę nauczyć się podstaw jak działają samochody. Nie planuję stać się pełnowartościową małpą, ale chcę mieć podstawowe zrozumienie tego, jak wszystko w moim samochodzie sprawia, że tak naprawdę działa. Co najmniej ta wiedza pozwoli mi mieć pojęcie o tym, o czym mówi mechanik przy następnym odbiorze mojego samochodu. Poza tym wydaje mi się, że człowiek powinien być w stanie zrozumieć podstawy technologii, której używa na co dzień. Jeśli chodzi o tę stronę, wiem o tym, jak działa kodowanie i SEO; czas, żebym zbadał bardziej konkretne rzeczy w moim świecie, jak to, co jest pod maską mojego samochodu.
myślę, że są inni dorośli mężczyźni, którzy są tacy jak ja-mężczyźni, którzy nie są facetami samochodowymi, ale są trochę ciekawi, jak działają ich pojazdy. Więc planuję podzielić się tym, czego się uczę w moim własnym gabinecie i majsterkować w okazjonalnej serii, którą nazwiemy Gearhead 101. Celem jest wyjaśnienie podstaw działania różnych części w samochodzie i zapewnienie zasobów, w których można dowiedzieć się więcej na własną rękę.
więc bez dalszych ceregieli, zaczniemy naszą pierwszą klasę Gearhead 101 od wyjaśnienia tajników serca samochodu: silnika spalinowego.
Silnik Spalinowy
silnik spalinowy nazywany jest „silnikiem spalinowym”, ponieważ paliwo i powietrze spalają się wewnątrz silnika, tworząc energię do poruszania tłokami, które z kolei poruszają samochodem (pokażemy Ci, jak to się dzieje szczegółowo poniżej).
kontrast, że do zewnętrznego silnika spalinowego, gdzie paliwo jest spalane na zewnątrz silnika i energia wytworzona z tego spalania jest tym, co go napędza. Najlepszym tego przykładem są silniki parowe. Węgiel jest spalany na zewnątrz silnika, który ogrzewa wodę, aby wytworzyć parę, która następnie zasila silnik.
większość ludzi uważa, że w świecie Zmechanizowanego ruchu, napędzane parą silniki spalinowe były przed odmianą spalania wewnętrznego. Rzeczywistość jest taka, że silnik spalinowy był pierwszy. (Tak, starożytni Grecy bawili się silnikami parowymi, ale z ich eksperymentów nie wynikało nic praktycznego.)
w XVI wieku wynalazcy stworzyli formę silnika spalinowego wykorzystującego proch strzelniczy jako paliwo do napędzania ruchu tłoków. Właściwie to nie proch je poruszył. Sposób, w jaki działał ten wczesny silnik spalinowy, polegał na wciśnięciu tłoka aż do górnej części cylindra, a następnie zapaleniu prochu strzelniczego pod tłokiem. Po wybuchu powstaje próżnia i zasysa tłok w dół cylindra. Ponieważ silnik ten polegał na zmianach ciśnienia powietrza, aby przesunąć tłok, nazwali go silnikiem atmosferycznym. To nie było zbyt skuteczne. W XVII wieku silniki parowe okazały się obiecujące, więc zrezygnowano z silnika spalinowego.
dopiero w 1860 roku wynaleziono niezawodny, działający silnik spalinowy. Belg Jean Joseph Etienne Lenoir opatentował silnik, który wtryskiwał gaz ziemny do cylindra, który następnie został zapalony przez stały płomień w pobliżu cylindra. Pracował on podobnie jak silnik prochowy, ale niezbyt sprawnie.
opierając się na tych pracach, w 1864 roku dwaj niemieccy inżynierowie Nicolaus August Otto i Eugen Langen założyli firmę, która produkowała silniki podobne do modelu Lenoir. Otto zrezygnował z zarządzania firmą i rozpoczął pracę nad projektem silnika, którym bawił się od 1861 roku. Jego konstrukcja doprowadziła do tego, co obecnie znamy jako silnik czterosuwowy, a Podstawowa konstrukcja jest nadal używana w samochodach do dziś.
Anatomia Silnika Samochodu
silnik V-6
pokażę Ci, jak działa tu silnik czterosuwowy, ale zanim to zrobię, pomyślałem, że pomocne byłoby przejrzenie różnych części silnika, abyś miał pojęcie o tym, co robi w procesie czterosuwowym. W tych wyjaśnieniach istnieje terminologia, która opiera się na innych terminach z listy, więc nie martw się, jeśli na początku się pomylisz. Przeczytaj całość, aby uzyskać ogólne zrozumienie, a następnie przeczytaj ją ponownie, aby mieć podstawowe zrozumienie każdego elementu, o którym mówi się.
blok silnika (Blok cylindrów)
blok silnika jest podstawą silnika. Większość bloków silnika jest odlewana ze stopu aluminium, ale żelazo jest nadal używane przez niektórych producentów. Blok silnika jest również określany jako blok cylindrów ze względu na duży otwór lub rury zwane cylindrami, które są odlewane w zintegrowaną konstrukcję. Cylinder jest tam, gdzie tłoki silnika ślizgają się w górę iw dół. Im więcej cylindrów ma silnik, tym mocniejszy jest. Oprócz cylindrów w bloku wbudowane są inne kanały i przejścia, które umożliwiają przepływ oleju i płynu chłodzącego do różnych części silnika.
dlaczego silnik nazywa się ” V6 ” lub „V8”?
świetne pytanie! Ma to związek z kształtem i liczbą cylindrów silnika. W silnikach czterocylindrowych cylindry są zazwyczaj montowane w linii prostej nad wałem korbowym. Ten układ silnika nazywany jest silnikiem rzędowym.
kolejny czterocylindrowy układ nazywa się ” flat four.”Tutaj cylindry są ułożone poziomo w dwóch brzegach, a wał korbowy schodzi na środek.
gdy silnik ma więcej niż cztery cylindry, są one podzielone na dwa cylindry-po trzy cylindry (lub więcej) na stronę. Podział cylindrów Na Dwa Brzegi sprawia, że silnik wygląda jak „V”. silnik w kształcie litery V z sześcioma cylindrami = silnik V6. Silnik w kształcie litery V z ośmioma cylindrami = V8-cztery w każdym cylindrze.
komora spalania
w komorze spalania w silniku dzieje się magia. To tam paliwo, powietrze, ciśnienie i elektryczność łączą się, aby stworzyć małą eksplozję, która porusza tłoki samochodu w górę iw dół, tworząc w ten sposób moc do poruszania pojazdem. Komora spalania składa się z Cylindra, Tłoka i głowicy cylindra. Cylinder działa jak ściana komory spalania, górna część tłoka działa jak podłoga komory spalania, A Głowica cylindra służy jako sufit komory spalania.
Głowica Cylindra
głowica cylindra jest kawałkiem metalu, który znajduje się nad cylindrami silnika. W głowicy cylindrów znajdują się małe, zaokrąglone wgłębienia w celu utworzenia w górnej części komory miejsca do spalania. Uszczelka głowicy uszczelnia połączenie między głowicą cylindra a blokiem cylindrów. Do głowicy cylindrów zamontowane są również zawory dolotowe i wylotowe, świece zapłonowe i wtryskiwacze paliwa (te części są wyjaśnione później).
tłok
tłoki poruszają się w górę iw dół cylindra. Wyglądają jak puszki z zupą do góry nogami. Gdy paliwo zapala się w komorze spalania, Siła popycha tłok w dół, co z kolei przesuwa wał korbowy (patrz poniżej). Tłok mocuje się do wału korbowego za pomocą korbowodu, zwanego prętem stożkowym. Łączy się z korbowodem za pomocą sworznia tłokowego, a korbowód łączy się z wałem korbowym za pomocą łożyska korbowodu.
na górze tłoka znajdują się trzy lub cztery rowki odlane w metalu. Wewnątrz rowków wkładane są pierścienie tłokowe. Pierścienie tłokowe są częścią, która faktycznie dotyka ścianek cylindra. Wykonane są z żelaza i występują w dwóch odmianach: pierścienie kompresyjne i pierścienie olejowe. Pierścienie sprężające są pierścieniami górnymi i naciskają na zewnątrz na ścianki cylindra, aby zapewnić mocne uszczelnienie komory spalania. Pierścień olejowy jest dolnym pierścieniem tłoka i zapobiega przedostawaniu się oleju ze skrzyni korbowej do komory spalania. Usuwa również nadmiar oleju ze ścianek cylindra i z powrotem do skrzyni korbowej.
wał korbowy
wał korbowy przekształca ruch w górę iw dół tłoków w ruch obrotowy, który pozwala na poruszanie się samochodu. Wał korbowy zazwyczaj mieści się wzdłuż bloku silnika w pobliżu dna. Rozciąga się od jednego końca bloku silnika do drugiego. Z przodu silnika wał korbowy łączy się z gumowymi pasami, które łączą się z wałkiem rozrządu i dostarczają moc do innych części samochodu; z tyłu silnika wałek rozrządu łączy się z układem napędowym, który przenosi moc na koła. Na każdym końcu wału korbowego znajdują się uszczelki olejowe lub” O-ringi”, które zapobiegają wyciekaniu oleju z silnika.
wał korbowy znajduje się w tzw. skrzyni korbowej silnika. Skrzynia korbowa znajduje się pod blokiem cylindrów. Skrzynia korbowa chroni wał korbowy i korbowody przed obiektami zewnętrznymi. W dolnej części skrzyni korbowej znajduje się miska olejowa, w której przechowywany jest olej silnikowy. Wewnątrz miski olejowej znajduje się pompa olejowa, która pompuje olej przez filtr, a następnie olej jest wtryskiwany do wału korbowego, łożysk korbowodu i ścianek cylindra, aby zapewnić smarowanie ruchu skoku tłoka. Olej ostatecznie kapie z powrotem do miski olejowej,aby ponownie rozpocząć proces
wzdłuż wału korbowego znajdują się płaty równoważące, które działają jak przeciwwagi, aby zrównoważyć wał korbowy i zapobiec uszkodzeniu silnika w wyniku chwiejenia się, które występuje, gdy wał korbowy obraca się.
również wzdłuż wału korbowego znajdują się łożyska główne. Łożyska główne zapewniają gładką powierzchnię między wałem korbowym a blokiem silnika, aby wał korbowy mógł się obracać.
wałek rozrządu
wałek rozrządu jest mózgiem silnika. Działa w połączeniu z wałem korbowym za pomocą paska rozrządu, aby upewnić się, że zawory wlotowe i wylotowe otwierają się i zamykają w odpowiednim czasie, aby uzyskać optymalną wydajność silnika. Wałek rozrządu wykorzystuje płaty w kształcie jajka, które rozciągają się po nim, aby kontrolować czas otwierania i zamykania zaworów.
Większość wałków rozrządu rozciąga się przez górną część bloku silnika, bezpośrednio nad wałem korbowym. W silnikach rzędowych pojedynczy wałek rozrządu steruje zarówno zaworami wlotowymi, jak i wylotowymi. W silnikach W Kształcie Litery V stosuje się dwa oddzielne wałki rozrządu. Jeden steruje zaworami po jednej stronie V, a drugi steruje zaworami po przeciwnej stronie. Niektóre silniki w kształcie litery V (jak ten na naszej ilustracji) będą miały nawet dwa wałki rozrządu na bank cylindra. Jeden wałek rozrządu kontroluje jedną stronę zaworów, a drugi wałek rozrządu kontroluje drugą stronę.
układ rozrządu
jak wspomniano powyżej, wał rozrządu i wał korbowy koordynują swój ruch za pomocą paska rozrządu lub łańcucha. Łańcuch rozrządu utrzymuje wał korbowy i wałek rozrządu w tej samej względnej pozycji względem siebie przez cały czas pracy silnika. Jeśli z jakiegoś powodu wał rozrządu i wał korbowy nie są zsynchronizowane (na przykład łańcuch rozrządu omija koło zębate), silnik nie będzie działał.
układ Valvetrain
układ valvetrain jest mechanicznym układem zamontowanym na głowicy cylindrów, który kontroluje działanie zaworów. Układ zaworów składa się z zaworów, wahaczy, popychaczy i podnośników.
Zawory
istnieją dwa rodzaje zaworów: zawory dolotowe i zawory wylotowe. Zawory dolotowe wprowadzają mieszaninę powietrza i paliwa do komory spalania, aby wytworzyć spalanie do zasilania silnika. Zawory wylotowe odprowadzają spaliny powstałe po spalaniu z komory spalania.
samochody zwykle mają jeden zawór wlotowy i jeden zawór wylotowy na cylinder. Większość samochodów o wysokich osiągach (Jaguary, Maserati itp.) mają cztery zawory na cylinder (dwa dolotowe, dwa wyjściowe). Chociaż nie jest uważany za „wysoką wydajność” marki, Honda używa również cztery zawory na cylinder w swoich pojazdach. Istnieją nawet silniki z trzema zaworami na cylinder-dwoma zaworami wlotowymi, jednym zaworem wylotowym. Systemy wielozaworowe pozwalają samochodowi lepiej „oddychać”, co z kolei poprawia osiągi silnika.
ramiona wahacza
ramiona wahacza to małe dźwignie, które dotykają krzywek lub krzywek na wałku rozrządu. Gdy płat podnosi jeden koniec wahacza, drugi koniec wahacza naciska na trzpień zaworu, otwierając zawór, aby wpuścić powietrze do komory spalania lub wypuścić powietrze. Działa jak piła.
popychacze/Podnośniki
czasami płaty wałka rozrządu dotykają bezpośrednio ramienia wahacza (jak widać w przypadku silników górnego wałka rozrządu), otwierając i zamykając zawór. W silnikach z zaworami napowietrznymi płaty wałka rozrządu nie stykają się bezpośrednio z wahaczami, dlatego stosuje się popychacze lub podnośniki.
Wtryskiwacze Paliwa
aby wytworzyć spalanie potrzebne do poruszania tłokami, potrzebujemy paliwa w cylindrach. Przed latami 80. samochody wykorzystywały gaźniki do dostarczania paliwa do komory spalania. Obecnie Wszystkie samochody wykorzystują jeden z trzech systemów wtrysku paliwa: bezpośredni Wtrysk paliwa, wtrysk paliwa z przepustnicą lub wtrysk paliwa z nadwoziem przepustnicy.
dzięki bezpośredniemu wtryskowi paliwa każdy cylinder otrzymuje własny wtryskiwacz, który rozpyla paliwo bezpośrednio do komory spalania w odpowiednim czasie, aby się spalić.
z przeportowanym wtryskiem paliwa, zamiast rozpylać paliwo bezpośrednio do cylindra, rozpyla się do kolektora dolotowego tuż za zaworem. Po otwarciu zaworu powietrze i paliwo dostają się do komory spalania.
układy wtrysku paliwa korpusu przepustnicy działają jak gaźniki, ale bez gaźnika. Zamiast każdego cylindra dostawać własny wtryskiwacz paliwa, jest tylko jeden wtryskiwacz paliwa, który trafia do Korpusu przepustnicy. Paliwo miesza się z powietrzem w korpusie przepustnicy, a następnie jest rozpraszane do cylindrów przez zawory dolotowe.
iskierka
nad każdym cylindrem znajduje się iskierka. Kiedy iskrzy, zapala sprężone paliwo i powietrze, powodując mini-eksplozję, która popycha tłok w dół.
cykl czterosuwowy
teraz, gdy znamy wszystkie podstawowe części silnika, przyjrzyjmy się ruchowi, który faktycznie sprawia, że nasz samochód porusza się: cykl czterosuwowy.
powyższa ilustracja przedstawia cykl czterosuwowy w jednym cylindrze. Dzieje się to również w innych cylindrach. Powtórz ten cykl tysiąc razy w ciągu minuty, a otrzymasz samochód, który się porusza.
no i proszę. Podstawy działania silnika samochodowego. Zajrzyj dziś pod maskę swojego samochodu i zobacz, czy możesz wskazać części, o których rozmawialiśmy. Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat działania samochodu, sprawdź książkę Jak działają Samochody. To pomogło mi wiele w moich badaniach. Autor wykonuje świetną robotę, dzieląc rzeczy na język, który nawet początkujący może zrozumieć.
Tagi: Samochody