jag har aldrig varit en bilkille. Jag hade bara inget intresse av att Verktyg runt under huven för att ta reda på hur min bil fungerar. Förutom att byta ut mina luftfilter eller byta olja då och då, om jag någonsin haft problem med min bil, skulle jag bara ta den in i mekanikern och när han kom ut för att förklara vad som var fel nickade jag artigt och låtsades som om jag visste vad han pratade om.
men nyligen har jag haft klåda för att faktiskt lära mig grunderna i hur bilar fungerar. Jag planerar inte att bli full på grease monkey, men jag vill ha en grundläggande förståelse för hur allt i min bil faktiskt gör det. Åtminstone kommer denna kunskap att tillåta mig att få en aning om vad mekanikern pratar om nästa gång jag tar min bil in. Dessutom verkar det som om en man borde kunna förstå grunden för den teknik han använder varje dag. När det gäller denna webbplats, Jag vet om hur kodning och SEO fungerar; det är dags för mig att undersöka de mer konkreta sakerna i min värld, som vad som ligger under huven på min bil.
jag tror att det finns andra vuxna män där ute som är som jag — män som inte är bilkillar men är lite nyfiken på hur deras fordon fungerar. Så jag planerar att dela vad jag lär mig i min egen studie och tinkering i en tillfällig serie vi kallar Gearhead 101. Målet är att förklara själva grunderna i hur olika delar i en bil fungerar och ge resurser på var du kan lära dig mer på egen hand.
så utan vidare börjar vi vår första klass av Gearhead 101 genom att förklara ins och outs i hjärtat av en bil: förbränningsmotorn.
förbränningsmotorn
en förbränningsmotor kallas en ”förbränningsmotor” eftersom bränsle och luft förbränner inuti motorn för att skapa energi för att flytta kolvarna, som i sin tur flyttar bilen (vi visar dig hur det händer i detalj nedan).
kontrast det till en extern förbränningsmotor, där bränsle bränns utanför motorn och den energi som skapas från den bränningen är det som driver den. Ångmaskiner är det bästa exemplet på detta. Kol bränns utanför motorn, som värmer vatten för att producera ånga, som sedan driver motorn.
de flesta tror att i världen av mekaniserad rörelse kom ångdrivna externa förbränningsmotorer före förbränningsvarianten. Verkligheten är att förbränningsmotorn kom först. (Ja, de gamla grekerna krossade med ångdrivna motorer, men inget praktiskt kom från deras experiment.)
på 16-talet skapade uppfinnare en form av förbränningsmotor med krut som bränsle för att driva kolvarnas rörelse. Det var faktiskt inte krutet som rörde dem. Hur denna tidiga förbränningsmotor fungerade var att du skulle fylla en kolv hela vägen till toppen av en cylinder och sedan antända krut under kolven. Ett vakuum skulle bildas efter explosionen och suga kolven ner i cylindern. Eftersom denna motor förlitade sig på förändringarna i lufttrycket för att flytta kolven, kallade de den atmosfäriska motorn. Det var inte särskilt effektivt. Vid 17-talet visade ångmotorer mycket löfte, så förbränningsmotorn övergavs.
det skulle inte vara förrän 1860 att en pålitlig, fungerande förbränningsmotor skulle uppfinnas. En belgisk kollega med namnet Jean Joseph Etienne Lenoir patenterade en motor som injicerade naturgas i en cylinder, som därefter antändes av en permanent flamma nära cylindern. Det fungerade på samma sätt som Krutets atmosfäriska motor, men inte för effektivt.
baserat på det arbetet grundade två tyska ingenjörer 1864 Nicolaus August Otto och Eugen Langen ett företag som tillverkade motorer som liknar Lenoirs modell. Otto gav upp ledningen av företaget och började arbeta med en motordesign som han hade lekt med sedan 1861. Hans design ledde till vad vi nu känner som fyrtaktsmotorn, och den grundläggande designen används fortfarande i bilar idag.
anatomin hos en bilmotor
en V-6-motor
jag ska visa dig hur fyrtaktsmotorn fungerar här lite, men innan jag gör det trodde jag att det skulle vara bra att gå igenom de olika delarna av en motor så att du får en uppfattning om vad som gör vad i fyrtaktsprocessen. Det finns terminologi i dessa förklaringar som bygger på andra termer i listan, så oroa dig inte om du först blir förvirrad. Läs igenom det hela för att få ett övergripande grepp och läs det igen så att du har en grundläggande förståelse för varje bit som det pratas om.
motorblock (cylinderblock)
motorblocket är grunden för en motor. De flesta motorblock är gjutna av en aluminiumlegering, men järn används fortfarande av vissa tillverkare. Motorblocket kallas också cylinderblocket på grund av det stora hålet eller rören som kallas cylindrar som är gjutna i den integrerade strukturen. Cylindern är där motorns kolvar glider upp och ner. Ju fler cylindrar en motor har desto kraftfullare är den. Förutom cylindrarna är andra kanaler och passager inbyggda i blocket som tillåter olja och kylvätska att strömma till olika delar av motorn.
Varför kallas en motor en ”V6″eller ” V8″?
stor fråga! Det har att göra med formen och antalet cylindrar en motor har. I fyrcylindriga motorer är cylindrarna vanligtvis monterade i en rak linje ovanför vevaxeln. Denna motorlayout kallas en inline-motor.
en annan fyrcylindrig layout kallas ” flat four.”Här läggs cylindrarna horisontellt i två banker, med vevaxeln som går ner i mitten.
när en motor har mer än fyra cylindrar är de uppdelade i två cylinderbanker — tre cylindrar (eller mer) per sida. Uppdelningen av cylindrar i två banker gör att motorn ser ut som en ”V.” En V-formad motor med sex cylindrar = V6-motor. En V — formad motor med åtta cylindrar = V8-fyra i varje cylinderbank.
förbränningskammare
förbränningskammaren i en motor är där magin händer. Det är där bränsle, luft, tryck och El samlas för att skapa den lilla explosionen som rör bilens kolvar upp och ner, vilket skapar kraften att flytta fordonet. Förbränningskammaren består av cylindern, kolven och cylinderhuvudet. Cylindern fungerar som förbränningskammarens vägg, kolvens topp fungerar som förbränningskammarens golv och cylinderhuvudet fungerar som förbränningskammarens tak.
topplock
topplocket är en metallbit som sitter över motorns cylindrar. Det finns små, rundade fördjupningar gjutna i cylinderhuvudet för att skapa rum på toppen av kammaren för förbränning. En huvudpackning tätar fogen mellan cylinderhuvudet och cylinderblocket. Inlopps-och utloppsventiler, tändstift och bränsleinsprutare (dessa delar förklaras senare) är också monterade på cylinderhuvudet.
kolv
kolvar rör sig upp och ner i cylindern. De ser ut som upp och ner soppburkar. När bränsle antänds i förbränningskammaren trycker kraften kolven nedåt, vilket i sin tur rör vevaxeln (se nedan). Kolven fästs på vevaxeln via en vevstake, även konstången. Den ansluts till anslutningsstången via en kolvstift, och anslutningsstången ansluts till vevaxeln via ett anslutningsstångslager.
på toppen av kolven hittar du tre eller fyra spår gjutna i metallen. Inuti spåren sätts kolvringar in. Kolvringarna är den del som faktiskt berör cylinderns väggar. De är gjorda av järn och finns i två sorter: kompressionsringar och oljeringar. Kompressionsringarna är de övre ringarna och de trycker utåt på cylinderns väggar för att ge en stark tätning för förbränningskammaren. Oljeringenär bottenringen på en kolv och den förhindrar att olja från vevhuset sipprar in i förbränningskammaren. Det torkar också överflödig olja ner i cylinderväggarna och tillbaka in i vevhuset.
vevaxel
vevaxeln är det som omvandlar kolvarnas upp-och nedrörelse till en rotationsrörelse som gör att bilen kan röra sig. Vevaxeln passar vanligtvis i längdriktningen i motorblocket nära botten. Den sträcker sig från ena änden av motorblocket till den andra. På framsidan av motorns ände ansluter vevaxeln till gummibälten som ansluter till kamaxeln och levererar kraft till andra delar av bilen; på baksidan av motorn ansluter kamaxeln till drivlinan, som överför kraft till hjulen. I varje ände av vevaxeln hittar du Oljetätningar eller” O-ringar ” som förhindrar att olja läcker ut ur motorn.
vevaxeln ligger i det som kallas vevhuset på en motor. Vevhuset ligger under cylinderblocket. Vevhuset skyddar vevaxeln och anslutningsstängerna från yttre föremål. Området längst ner i ett vevhus kallas oljetråget och det är där motorns olja lagras. Inuti oljepannan hittar du en oljepump som pumpar olja genom ett filter, och sedan sprutas oljan på vevaxeln, anslutningsstångslagren och cylinderväggarna för att ge smörjning till kolvslaget. Oljan droppar så småningom tillbaka ner i oljepannan, bara för att påbörja processen igen
längs vevaxeln hittar du balanseringslober som fungerar som motvikter för att balansera vevaxeln och förhindra motorskador från den wobbling som uppstår när vevaxeln snurrar.
även längs vevaxeln hittar du huvudlagren. Huvudlagren ger en jämn yta mellan vevaxeln och motorblocket för att vevaxeln ska snurra.
kamaxel
kamaxeln är hjärnan i motorn. Den fungerar tillsammans med vevaxeln via ett kuggrem för att säkerställa att insugnings-och utloppsventiler öppnas och stängs vid precis rätt tidpunkt för optimal motorprestanda. Kamaxeln använder äggformade lober som sträcker sig över den för att styra tidpunkten för öppning och stängning av ventilerna.
de flesta kamaxlar sträcker sig genom den övre delen av motorblocket, direkt ovanför vevaxeln. På inline-motorer styr en enda kamaxel både inlopps-och utloppsventilerna. På V-formade motorer används två separata kamaxlar. En styr ventilerna på ena sidan av V och den andra styr ventilerna på motsatt sida. Vissa V-formade motorer (som den i vår illustration) kommer till och med att ha två kamaxlar per cylinderbank. En kamaxel styr ena sidan av ventilerna, och den andra kamaxeln styr den andra sidan.
tidssystem
som nämnts ovan koordinerar kamaxeln och vevaxeln sin rörelse via ett kuggrem eller kedja. Tidkedjan håller vevaxeln och kamaxeln i samma relativa position till varandra hela tiden under motorns drift. Om kamaxeln och vevaxeln blir synkroniserade av någon anledning (tidkedjan hoppar till exempel en kugghjul), fungerar inte motorn.
Valvetrain
valvetrain är det mekaniska systemet som är monterat på topplocket som styr driften av ventilerna. Ventiltåget består av ventiler, vipparmar, tryckstänger och lyftare.
ventiler
det finns två typer av ventiler: insugningsventiler och uttagsventiler. Insugningsventiler bringar en blandning av luft och bränsle in i förbränningskammaren för att skapa förbränningen för att driva motorn. Utloppsventiler låter avgaserna som skapas efter förbränningen ut ur förbränningskammaren.
bilar har vanligtvis en inloppsventil och en utloppsventil per cylinder. De flesta högpresterande bilar (Jaguars, Maseratis, etc.) har fyra ventiler per cylinder (två intag, två uttag). Även om det inte anses vara ett ”högpresterande” varumärke, använder Honda också fyra ventiler per cylinder på sina fordon. Det finns även motorer med tre ventiler per cylinder — två inloppsventiler, en utloppsventil. Flerventilsystem gör det möjligt för bilen att ”andas” bättre, vilket i sin tur förbättrar motorns prestanda.
vipparmar
vipparmar är små spakar som berör loberna eller kammarna på kamaxeln. När en lob lyfter ena änden av vippan trycker den andra änden av vippan ner på ventilspindeln och öppnar ventilen för att släppa in luft i förbränningskammaren eller släppa ut avgaser. Det fungerar som en sågsåg.
tryckstänger / lyftare
ibland rör kamaxellober vipparmen direkt (som du ser med överliggande kamaxelmotorer) och öppnar och stänger ventilen. På luftventilmotorer kommer kamaxelloberna inte i direkt kontakt med vipparmarna, så tryckstänger eller lyftare används.
bränsleinsprutare
för att skapa den förbränning som behövs för att flytta kolvarna behöver vi bränsle i cylindrarna. Före 1980-talet använde bilar förgasare för att leverera bränsle till förbränningskammaren. Idag använder alla bilar ett av tre bränsleinsprutningssystem: direkt bränsleinsprutning, portad bränsleinsprutning eller gasbränsleinsprutning.
med direkt bränsleinsprutning får varje cylinder sin egen injektor, som sprutar bränsle direkt i förbränningskammaren vid precis rätt tidpunkt för förbränning.
med portad bränsleinsprutning, istället för att spruta bränslet direkt i cylindern, sprutar det in i insugningsröret precis utanför ventilen. När ventilen öppnas kommer luft och bränsle in i förbränningskammaren.
Throttle body bränsleinsprutningssystem slags arbete hur förgasare gjorde, men utan förgasaren. Istället för att varje cylinder får sin egen bränsleinsprutare finns det bara en bränsleinsprutare som går till en gasreglage. Bränslet blandas med luft i gasreglaget och dispergeras sedan till cylindrarna via insugningsventilerna.
tändstift
ovanför varje cylinder är en tändstift. När det gnistor antänds det komprimerade bränslet och luften, vilket orsakar mini-explosionen som trycker ner kolven.
Fyrtaktscykeln
så nu när vi känner till alla grundläggande delar av motorn, låt oss ta en titt på rörelsen som faktiskt får vår bil att röra sig: fyrtaktscykeln.
ovanstående illustration visar fyrtaktscykeln i en enda cylinder. Detta händer också i de andra cylindrarna. Upprepa denna cykel tusen gånger på en minut, och du får en bil som rör sig.
Tja, där går du. Grunderna i hur en bilmotor fungerar. Gå ta en titt under bilens huva idag och se om du kan påpeka de delar som vi diskuterade. Om du vill ha mer information om hur en bil fungerar, kolla in boken Hur bilar fungerar. Det har hjälpt mig mycket i min forskning. Författaren gör ett bra jobb att bryta ner saker till språk som även den totala nybörjaren kan förstå.
Taggar: Bilar