Gearhead 101: Înțelegerea modului în care funcționează motorul mașinii dvs.

nu am fost niciodată un tip de mașină. Pur și simplu nu am avut nici un interes în scule în jurul sub capota să dau seama cum funcționează mașina mea. Cu excepția înlocuirii filtrelor de aer sau a schimbării uleiului din când în când, dacă aș avea vreodată o problemă cu mașina mea, aș lua-o în mecanic și când a ieșit să explice ce nu este în regulă, am dat din cap politicos și m-am prefăcut că știu despre ce vorbește.

dar în ultima vreme am avut senzația de mâncărime să învăț de fapt elementele de bază ale modului în care funcționează mașinile. Nu intenționez să devin o maimuță plină de grăsime, dar vreau să am o înțelegere de bază a modului în care totul din mașina mea o face să meargă. Cel puțin, aceste cunoștințe îmi vor permite să am o idee despre ce vorbește mecanicul data viitoare când îmi iau mașina. În plus, mi se pare că un om ar trebui să fie capabil să înțeleagă fundamentele tehnologiei pe care o folosește în fiecare zi. Când vine vorba de acest site, știu despre cum funcționează codarea și SEO; este timpul să examinez lucrurile mai concrete din lumea mea, cum ar fi ceea ce se află sub capota mașinii mele.

mi — am dat seama că există și alți bărbați adulți care sunt ca mine-bărbați care nu sunt băieți de mașini, dar sunt puțin curioși despre modul în care funcționează vehiculele lor. Așa că intenționez să împărtășesc ceea ce învăț în propriul meu studiu și să fac tinkering într-o serie ocazională pe care o vom numi Gearhead 101. Scopul este de a explica elementele de bază ale modului în care funcționează diferite părți dintr-o mașină și de a oferi resurse pentru a afla mai multe pe cont propriu.

deci, fără alte întrebări, vom începe prima noastră clasă de Gearhead 101 explicând dedesubturile inimii unei mașini: motorul cu combustie internă.

motorul cu ardere internă

un motor cu ardere internă este numit „motor cu ardere internă”, deoarece combustibilul și aerul ard în interiorul motorului pentru a crea energia pentru a muta pistoanele, care la rândul lor mișcă mașina (vă vom arăta cum se întâmplă acest lucru în detaliu mai jos).

contrastează asta cu un motor cu ardere externă, unde combustibilul este ars în afara motorului și energia creată din acea ardere este ceea ce îl alimentează. Motoarele cu aburi sunt cel mai bun exemplu în acest sens. Cărbunele este ars în afara motorului, care încălzește apa pentru a produce abur, care apoi alimentează motorul.

majoritatea oamenilor cred că în lumea mișcării mecanizate, motoarele cu combustie externă alimentate cu abur au venit înaintea varietății de combustie internă. Realitatea este că motorul cu combustie internă a venit pe primul loc. (Da, grecii antici s-au încurcat cu motoare cu abur, dar nimic practic nu a venit din experimentele lor.)

în secolul al 16-lea, inventatorii au creat o formă de motor cu ardere internă folosind praful de pușcă drept combustibil pentru a alimenta mișcarea pistoanelor. De fapt, nu praful de pușcă i-a mișcat. Modul în care acest motor cu combustie internă timpurie a lucrat a fost ai chestii un piston tot drumul la partea de sus a unui cilindru și apoi aprinde praf de pușcă sub piston. Un vid s-ar forma după explozie și ar aspira pistonul pe cilindru. Deoarece acest motor s-a bazat pe modificările presiunii aerului pentru a mișca pistonul, l-au numit motorul atmosferic. Nu a fost foarte eficient. Până în secolul al 17-lea, motoarele cu aburi arătau o mulțime de promisiuni, astfel încât motorul cu ardere internă a fost abandonat.

abia în 1860 va fi inventat un motor cu combustie internă fiabil și funcțional. Un coleg Belgian pe nume Jean Joseph Etienne Lenoir a brevetat un motor care a injectat gaz natural într-un cilindru, care a fost ulterior aprins de o flacără permanentă lângă cilindru. A funcționat similar cu motorul atmosferic al prafului de pușcă, dar nu prea eficient.

bazându-se pe această lucrare, în 1864 doi ingineri germani pe nume Nicolaus August Otto și Eugen Langen au fondat o companie care producea motoare similare modelului lui Lenoir. Otto a renunțat la conducerea companiei și a început să lucreze la un design al motorului cu care se juca din 1861. Designul său a dus la ceea ce știm acum ca motorul în patru timpi, iar designul de bază este încă folosit în mașini astăzi.

Anatomia unui motor auto

vă voi arăta cum funcționează motorul în patru timpi aici într-un pic, dar înainte de a face acest lucru, m-am gândit că ar fi util să parcurgeți diferitele părți ale unui motor, astfel încât să aveți o idee despre ce face ceea ce în procesul în patru timpi. Există terminologie în aceste explicații care se bazează pe alți termeni din listă, așa că nu vă faceți griji dacă vă confundați la început. Citiți totul pentru a obține o înțelegere generală și apoi citiți-o din nou, astfel încât să aveți o înțelegere de bază a fiecărei piese despre care se vorbește.

blocul motor (blocul motor)

blocul motor este fundamentul unui motor. Majoritatea blocurilor motorului sunt turnate dintr-un aliaj de aluminiu, dar fierul este încă folosit de unii producători. Blocul motor este, de asemenea, denumit blocul cilindrilor din cauza găurii mari sau a tuburilor numite cilindri care sunt turnate în structura integrată. Cilindrul este locul în care pistoanele motorului alunecă în sus și în jos. Cu cât un motor are mai mulți cilindri, cu atât este mai puternic. În plus față de cilindri, alte conducte și pasaje sunt încorporate în bloc care permit uleiului și lichidului de răcire să curgă în diferite părți ale motorului.

de ce este un motor numit „V6” sau „V8”?

Marea întrebare! Ea are de a face cu forma și numărul de cilindri un motor are. La motoarele cu patru cilindri, cilindrii sunt de obicei montați în linie dreaptă deasupra arborelui cotit. Acest aspect al motorului se numește motor inline.

un alt aspect cu patru cilindri se numește „flat four.”Aici cilindrii sunt așezați orizontal în două maluri, arborele cotit coborând pe mijloc.

când un motor are mai mult de patru cilindri, acestea sunt împărțite în două bănci de cilindri — trei cilindri (sau mai mulți) pe fiecare parte. Împărțirea cilindrilor în două bănci face ca motorul să arate ca un „V.” Un motor în formă de V cu șase cilindri = motor V6. Un motor în formă de V cu opt cilindri = V8-patru în fiecare bancă de cilindri.

camera de ardere

camera de ardere într-un motor este în cazul în care magia se întâmplă. Este locul în care combustibilul, aerul, presiunea și electricitatea se reunesc pentru a crea mica explozie care mișcă pistoanele mașinii în sus și în jos, creând astfel puterea de a muta vehiculul. Camera de ardere este alcătuită din cilindru, piston și chiulasă. Cilindrul acționează ca peretele camerei de ardere, partea superioară a pistonului acționează ca podeaua camerei de ardere, iar chiulasa servește ca tavan al camerei de ardere.

chiulasă

chiulasă este o bucată de metal care stă peste cilindrii motorului. Există mici crestături rotunjite turnate în chiulasă pentru a crea spațiu în partea superioară a camerei pentru ardere. O garnitură de cap sigilează îmbinarea dintre chiulasă și blocul cilindrilor. Supapele de admisie și evacuare, bujiile și injectoarele de combustibil (aceste părți sunt explicate mai târziu) sunt, de asemenea, montate pe chiulasă.

Piston

pistoanele se deplasează în sus și în jos pe cilindru. Arată ca niște cutii de supă cu susul în jos. Când combustibilul se aprinde în camera de ardere, forța împinge pistonul în jos, care la rândul său mișcă arborele cotit (vezi mai jos). Pistonul se atașează la arborele cotit printr-o bielă, alias tija con. Se conectează la bielă printr-un știft de piston, iar Biela se conectează la arborele cotit printr-un rulment al bielei.

în partea de sus a pistonului, veți găsi trei sau patru caneluri turnate în metal. În interiorul canelurilor sunt introduse inele de piston. Inelele pistonului sunt partea care atinge de fapt pereții cilindrului. Sunt fabricate din fier și vin în două soiuri: inele de compresie și inele de ulei. Inelele de compresie sunt inelele superioare și apasă spre exterior pe pereții cilindrului pentru a asigura o etanșare puternică pentru camera de ardere. Inelul de ulei este inelul inferior al unui piston și împiedică scurgerea uleiului din carter în camera de ardere. De asemenea, șterge excesul de ulei pe pereții cilindrului și înapoi în carter.

Arbore Cotit

arborele cotit este ceea ce transformă mișcarea în sus și în jos a pistoanelor într-o mișcare de rotație care permite mașinii să se miște. Arborele cotit se potrivește de obicei pe lungime în blocul motor din partea de jos. Se extinde de la un capăt al blocului motor la celălalt. În partea din față a capătului motorului, arborele cotit se conectează la curele de cauciuc care se conectează la arborele cu came și furnizează energie altor părți ale mașinii; la capătul din spate al motorului, arborele cu came se conectează la Trenul de antrenare, care transferă puterea către roți. La fiecare capăt al arborelui cotit, veți găsi garnituri de ulei sau „inele O”, care împiedică scurgerea uleiului din motor.

arborele cotit se află în ceea ce se numește Carter pe un motor. Carterul este situat sub blocul cilindrilor. Carterul protejează arborele cotit și tijele de legătură de obiectele exterioare. Zona din partea de jos a carterului se numește baia de ulei și acolo este stocat uleiul motorului. În interiorul băii de ulei, veți găsi o pompă de ulei care pompează uleiul printr-un filtru, iar apoi uleiul este stropit pe arborele cotit, lagărele tijei de legătură și pereții cilindrilor pentru a asigura lubrifierea mișcării cursei pistonului. Uleiul se scurge în cele din urmă înapoi în baia de ulei, doar pentru a începe procesul din nou

de-a lungul arborelui cotit veți găsi lobi de echilibrare care acționează ca contragreutăți pentru a echilibra arborele cotit și pentru a preveni deteriorarea motorului de la oscilația care apare atunci când arborele cotit se învârte.

de asemenea, de-a lungul arborelui cotit veți găsi lagărele principale. Lagărele principale asigură o suprafață netedă între arborele cotit și blocul motor pentru ca arborele cotit să se rotească.

arbore cu came

arborele cu came este creierul motorului. Funcționează împreună cu arborele cotit printr-o curea de distribuție pentru a vă asigura că supapele de admisie și ieșire se deschid și se închid la momentul potrivit pentru performanțe optime ale motorului. Arborele cu came folosește lobi în formă de ou care se extind peste el pentru a controla momentul deschiderii și închiderii supapelor.

majoritatea arborilor cu came se extind prin partea superioară a blocului motor, direct deasupra arborelui cotit. La motoarele inline, un singur arbore cu came controlează atât supapele de admisie, cât și cele de ieșire. La motoarele în formă de V, se utilizează doi arbori cu came separați. Unul controlează supapele de pe o parte a V, iar celălalt controlează supapele de pe partea opusă. Unele motoare în formă de V (precum cel din ilustrația noastră) vor avea chiar și doi arbori cu came pe bancă de cilindri. Un arbore cu came controlează o parte a supapelor, iar celălalt arbore cu came controlează cealaltă parte.

sistem de distribuție

după cum s-a menționat mai sus, arborele cu came și arborele cotit își coordonează mișcarea printr-o curea sau lanț de distribuție. Lanțul de distribuție menține arborele cotit și arborele cu came în aceeași poziție relativă unul față de celălalt în orice moment în timpul funcționării motorului. Dacă arborele cu came și arborele cotit nu se sincronizează din orice motiv (lanțul de distribuție omite o roată dințată, de exemplu), motorul nu va funcționa.

Valvetrain

valvetrain este sistemul mecanic montat pe chiulasă care controlează funcționarea supapelor. Trenul de supapă este format din supape, brațe basculante, tije de împingere și lifturi.

supape

există două tipuri de supape: supape de admisie și supape de ieșire. Supapele de admisie aduc un amestec de aer și combustibil în camera de ardere pentru a crea arderea pentru a alimenta motorul. Supapele de evacuare permit evacuarea care este creată după arderea din camera de ardere.

mașinile au de obicei o supapă de admisie și o supapă de ieșire pe cilindru. Cele mai multe mașini performante (Jaguari, Maseratis etc.) au patru supape pe cilindru (două admisie, două ieșire). Deși nu este considerat un brand „de înaltă performanță”, Honda folosește și patru supape pe cilindru pe vehiculele lor. Există chiar și motoare cu trei supape pe cilindru — două supape de admisie, o supapă de ieșire. Sistemele cu mai multe supape permit mașinii să „respire” mai bine, ceea ce la rândul său îmbunătățește performanța motorului.

brațele basculante

brațele basculante sunt pârghii mici care ating lobii sau camele de pe arborele cu came. Când un lob ridică un capăt al balansierului, celălalt capăt al balansierului apasă pe tija supapei, deschizând supapa pentru a lăsa aerul să intre în camera de ardere sau pentru a lăsa evacuarea. Funcționează ca un fierăstrău.

Pushrods/Lifters

uneori lobii arborelui cu came ating direct brațul basculant (așa cum vedeți cu motoarele arborelui cu came deasupra capului), deschizând și închizând astfel supapa. La motoarele cu supape aeriene, lobii arborelui cu came nu intră în contact direct cu brațele basculante, astfel încât se folosesc tije de împingere sau lifturi.

Injectoare de combustibil

pentru a crea combustia necesară deplasării pistoanelor, avem nevoie de combustibil în cilindri. Înainte de anii 1980, mașinile foloseau carburatoare pentru a furniza combustibil camerei de ardere. Astăzi, toate mașinile folosesc unul dintre cele trei sisteme de injecție a combustibilului: injecție directă de combustibil, injecție portată de combustibil sau injecție de combustibil a corpului clapetei de accelerație.

cu injecție directă de combustibil, Fiecare cilindru primește propriul injector, care pulverizează combustibil direct în camera de ardere la momentul potrivit pentru a arde.

cu injecție portată de combustibil, în loc să pulverizeze combustibilul direct în cilindru, se pulverizează în galeria de admisie chiar în afara supapei. Când supapa se deschide, aerul și combustibilul intră în camera de ardere.

sistemele de injecție a combustibilului din corpul clapetei de accelerație funcționează cum au făcut carburatoarele, dar fără carburator. În loc ca fiecare cilindru să obțină propriul injector de combustibil, există un singur injector de combustibil care merge la un corp de accelerație. Combustibilul se amestecă cu aerul din corpul clapetei de accelerație și apoi este dispersat în cilindri prin supapele de admisie.

Bujie

deasupra fiecărui cilindru este o bujie. Când scânteie, aprinde combustibilul comprimat și aerul, provocând mini-explozia care împinge pistonul în jos.

ciclul în patru timpi

deci, acum că știm toate părțile de bază ale motorului, să aruncăm o privire la mișcarea care face ca mașina noastră să se miște: ciclul în patru timpi.

ilustrația de mai sus prezintă ciclul în patru timpi într-un singur cilindru. Acest lucru se întâmplă și în ceilalți cilindri. Repetați acest ciclu de o mie de ori într-un minut și veți obține o mașină care se mișcă.

Ei bine, acolo te duci. Elementele de bază ale modului în care funcționează un motor auto. Du-te să ia o privire sub capota mașinii astăzi și a vedea dacă puteți indica piesele pe care le-am discutat. Dacă doriți mai multe informații despre cum funcționează o mașină, consultați cartea Cum funcționează mașinile. M-a ajutat foarte mult în cercetarea mea. Autorul face o treabă bună de rupere lucruri în jos în limba care chiar incepator totală poate înțelege.

Etichete: Mașini