Mulți oameni doresc să învețe mai multe despre mașini pentru a-și aprofunda înțelegerea despre mașini, dar din cauza complexității structurilor mașinilor, toți renunță. Mai jos am pregătit pentru tine un set de articole auto ilustrate, care analizează structura internă a mașinii cu imagini, făcând principii complexe ușor de înțeles.
imagine
Analiza tipurilor de structuri ale motoarelor
Motorul este sursa de putere a mașinii, la fel ca inima umană. Cu toate acestea, dimensiunea și structura inimilor diferiților oameni nu sunt foarte diferite, dar structurile interne ale motoarelor diferitelor mașini sunt foarte diferite. Deci, care sunt diferențele în structurile diferitelor motoare? Să aflăm împreună mai jos.
● Sursa de putere a automobilului
imagine
Sursa de putere a unei mașini este motorul, iar puterea motorului vine din interiorul cilindrului. Cilindrul motorului este un loc în care energia internă a combustibilului este convertită în energie cinetică. Se poate înțelege pur și simplu că combustibilul este ars în cilindru, generând o presiune uriașă pentru a împinge pistonul în sus și în jos, iar forța este transmisă arborelui cotit prin biela și, în cele din urmă, este convertită în mișcare de rotație, iar apoi prin transmisie și arborele de transmisie, puterea este transmisă roților motoare pentru a propulsa mașina înainte.
●Numărul de cilindri nu poate fi prea mulți
imagine
Majoritatea mașinilor în general au motoare cu patru și șase cilindri. Deoarece puterea motorului vine în principal de la cilindri, înseamnă că cu cât mai mulți cilindri, cu atât mai bine? De fapt, pe măsură ce crește numărul de cilindri, cresc și piesele motorului. Odată cu creșterea corespunzătoare, structura motorului va fi mai complexă, ceea ce va reduce și fiabilitatea motorului. În plus, va crește, de asemenea, costul de fabricație a motorului și costurile ulterioare de întreținere. Prin urmare, numărul de cilindri dintr-un motor de mașină este selectat după un compromis complet bazat pe cerințele de utilizare și performanță ale motorului. Motoarele precum V12, W12 și W16 sunt folosite doar în câteva mașini de înaltă performanță.
● Structura motorului de tip V
imagine
De fapt, o înțelegere simplă a unui motor în formă de V este că cilindrii adiacenți sunt grupați împreună la un anumit unghi. Când este privit din lateral, arată ca o formă de V, care este un motor în formă de V. În comparație cu motorul în linie, înălțimea și lungimea motorului de tip V sunt reduse, ceea ce poate face ca capacul motorului să fie mai jos și să îndeplinească cerințele aerodinamice. Cilindrii motorului de tip V sunt aranjați în direcții opuse la un unghi, care poate compensa o parte din vibrație. Cu toate acestea, dezavantajul este că trebuie folosite două chiulase, iar structura este relativ complicată. Deși înălțimea motorului a fost redusă, lățimea acestuia a crescut în consecință, ceea ce face dificilă instalarea altor dispozitive într-un compartiment al motorului cu spațiu fix.
● Structura motorului tip W
imagine
Cilindrii de pe ambele părți ale motorului în formă de V sunt eșalonați la un unghi mic pentru a forma un motor în formă de W. În comparație cu motoarele de tip V, avantajul motoarelor de tip W este că arborele cotit poate fi mai scurt și greutatea poate fi mai ușoară, dar și lățimea crește în consecință, iar compartimentul motorului va fi umplut mai mult. Dezavantajul este că motorul de tip W este împărțit structural în două părți, structura este mai complexă și va produce multe vibrații în timpul funcționării, deci este utilizat doar în câteva vehicule.
imagine
● Structura motorului opusă orizontal
imagine
Cilindrii adiacenți ai unui motor opus orizontal sunt aranjați unul față de celălalt (partea inferioară a pistonului este orientată spre exterior). Unghiul dintre cei doi cilindri este de 180 de grade, dar este esențial diferit de motorul de tip V de 180 de grade. Motoarele opuse orizontal sunt similare cu motoarele în linie prin faptul că nu au în comun un bolt de manivelă (adică un piston este conectat doar la un bolt de manivelă), iar direcția de mișcare a pistoanelor opuse este opusă, dar V-ul de 180 de grade. tipul de motor este exact invers. Avantajele motorului opus orizontal sunt că poate compensa bine vibrațiile și face motorul să funcționeze mai bine; centrul de greutate este scăzut, iar partea din față a mașinii poate fi proiectată mai jos pentru a îndeplini cerințele aerodinamice; direcția arborelui de ieșire a puterii este în concordanță cu direcția arborelui de transmisie, iar transmisia puterii este o eficiență mai mare. Dezavantaje: Structura este complexă, iar întreținerea este incomodă; procesul de producție este solicitant și costul de producție este ridicat. Dintre mașinile de marcă cunoscută, doar Porsche și Subaru încă insistă să folosească motoare opuse orizontal.
● De ce motorul furnizează continuu putere?
Motivul pentru care motorul poate furniza continuu putere se datoreaza functionarii ciclice ordonate a celor patru timpi de admisie, compresie, putere si evacuare din cilindru.
imagine
În timpul cursei de admisie, când pistonul se deplasează de la punctul mort superior la punctul mort inferior al cilindrului, supapa de admisie se deschide, supapa de evacuare se închide și amestecul de aer proaspăt și benzină sunt aspirați în cilindru.
În timpul cursei de compresie, supapele de admisie și de evacuare sunt închise, iar pistonul se deplasează din punctul mort inferior în punctul mort superior, comprimând gazul amestecat în partea de sus a cilindrului pentru a crește temperatura gazului amestecat și a se pregăti pentru cursa de putere. .
În timpul cursei de putere, bujia aprinde gazul comprimat, iar gazul amestecat „explodează” în cilindru pentru a genera o presiune uriașă, împingând pistonul din punctul mort superior în punctul mort inferior și împingând arborele cotit să se rotească prin biela. .
În timpul cursei de evacuare, pistonul se deplasează din punctul mort inferior în punctul mort superior. În acest moment, supapa de admisie se închide și supapa de evacuare se deschide, iar gazele de evacuare arse sunt evacuate din cilindru prin galeria de evacuare.
● Puterea motorului provine din explozii
imagine
Puterea pe care o poate genera motorul provine de fapt din „forța explozivă” din cilindru. În camera de ardere a cilindrului etanș, bujia aprinde o anumită proporție de amestec de benzină și aer instantaneu la momentul potrivit, ceea ce va produce o forță explozivă uriașă. Partea superioară a camerei de ardere este fixă, iar presiunea uriașă forțează pistonul să se miște în jos. , împingând arborele cotit prin biela, apoi transmite puterea către roțile motoare printr-o serie de mecanisme, iar în final conduce mașina.
● Bujiile sunt maeștri în „detonație”
imagine
Dacă doriți ca „explozia” din cilindru să fie mai puternică, aprinderea la timp este foarte importantă, iar bujia din cilindru joacă rolul de „detonare”. De fapt, principiul aprinderii bujiilor este oarecum similar cu cel al fulgerului. Capul bujiei are un electrod central și un electrod lateral (față de doi nori cu ioni de polaritate opusă). Există un mic spațiu (numit decalaj de aprindere) între cei doi electrozi. Când este alimentat, poate produce scântei electrice de până la 10,000 volți, care pot „detona” instantaneu gazul amestecat din cilindru.
●Supapa de admisie este mai mare decât supapa de evacuare
imagine
Pentru a „exploda” continuu în cilindru, combustibilul nou trebuie să fie introdus continuu, iar gazele de eșapament trebuie să fie evacuate la timp. Supapele de admisie și evacuare joacă un rol important în acest proces. Supapele de admisie și evacuare sunt controlate de came pentru a efectua cele două acțiuni de „deschidere” și „închidere” în timp util. De ce supapele de admisie pe care le vedeți sunt întotdeauna mai mari decât supapele de evacuare? Deoarece aerul de admisie este în general aspirat prin vid, iar evacuarea este stoarsă pentru a împinge gazele de evacuare, astfel încât evacuarea este relativ mai ușoară decât admisia. Pentru a obține mai mult aer proaspăt pentru a participa la ardere, supapa de admisie trebuie să fie mai mare pentru a obține mai multă admisie de aer.
● Numărul de supape nu trebuie să fie prea mare
imagine
Dacă motorul are mai multe supape, volumul de admisie a aerului este mare la viteze mari, evacuarea este curată și performanța motorului este mai bună (asemănător cu un cinematograf, dacă există multe uși, va fi mult mai ușor să intrați și afară). Cu toate acestea, proiectarea cu mai multe supape este mai complicată, în special metoda de antrenare a supapei, structura camerei de ardere și poziția bujiilor, care toate trebuie aranjate cu grijă. Acest lucru necesită un proces de producție ridicat, costuri de producție ridicate și întreținere ulterioară dificilă. Prin urmare, numărul de supape nu ar trebui să fie prea mare. Motoarele obișnuite au 4 supape pe cilindru (2 în și 2 în afara).
Analiza principiului supapei variabile a motorului
Am aflat deja despre structura de bază și sursa de putere a motorului. De fapt, viteza reală de funcționare a motorului nu este statică, ci ca o persoană care alergă, uneori rapid și alteori blând, așa că este deosebit de important să-ți reglezi propriul ritm de respirație. Să aruncăm o privire la modul în care „respiră” motorul.
● Functia arborelui cu came
imagine
Mai simplu spus, un arbore cu came este o tijă de metal cu mai multe came în formă de disc. Ce rol joacă această tijă metalică în funcționarea motorului? Este responsabil în principal de deschiderea și închiderea supapelor de admisie și evacuare. Arborele cu came continuă să se rotească condus de arborele cotit, iar camea presează continuu supapa (culbator sau tija de împingere), controlând astfel deschiderea și închiderea supapei de admisie și supapei de evacuare.
●Ce înseamnă OHV, OHC, SOHC și DOHC?
Literele SOHC și DOHC sunt adesea văzute pe carcasa motorului. Ce înseamnă aceste litere? OHV se referă la supapa deasupra capului și arborele cu came inferior, ceea ce înseamnă că arborele cu came este aranjat în partea de jos a cilindrului, iar supapele sunt aranjate în partea de sus a cilindrului. OHC se referă la arborele cu came deasupra capului, adică arborele cu came este aranjat pe partea superioară a cilindrului.
imagine
Dacă există un singur arbore cu came în partea de sus a cilindrului care este responsabil pentru deschiderea și închiderea supapelor de admisie și de evacuare în același timp, acesta se numește un singur arbore cu came în cap (SOHC). Dacă există doi arbori cu came în partea superioară a cilindrului responsabili cu deschiderea și închiderea supapelor de admisie și evacuare, se numește arbore cu came dublu în cap (DOHC).
imagine
Cama arborelui cu came inferior și culbutorul supapei trebuie să fie conectate printr-o biela metalică. Cama ridică biela și împinge culbutorul pentru a deschide și închide supapa. Cu toate acestea, viteza de rotație excesiv de mare poate cauza cu ușurință ruperea tijei ejectorului, astfel încât acest design este utilizat în cea mai mare parte la motoarele cu cilindree mare, viteză de rotație scăzută și urmărirea unui cuplu mare. Arborele cu came deasupra capului poate omite tija de împingere, ceea ce simplifică mecanismul de transmisie de la arborele cu came la supapă și este mai potrivit pentru performanța de putere a motorului la turație mare. Arborele cu came deasupra capului este utilizat pe scară largă.
● Rolul mecanismului de distribuție a gazelor
imagine
Trenul de supape include în principal trenul de transmisie de sincronizare, arborele cu came, componentele transmisiei supapelor (supape, tije de împingere, culbutori etc.). Funcția sa principală este de a deschide și închide în timp util supapele de admisie și evacuare ale fiecărui cilindru în funcție de condițiile de lucru ale motorului. , astfel încât gazul proaspăt amestecat să poată umple cilindrul la timp, iar gazele de evacuare să poată fi evacuate din cilindru la timp.
● Ce este sincronizarea supapelor? De ce este nevoie de sincronizare?
Așa-numita sincronizare a supapelor poate fi înțeleasă pur și simplu ca momentul în care supapa se deschide și se închide. Teoretic, în timpul cursei de admisie, când pistonul se deplasează din punctul mort superior în punctul mort inferior, supapa de admisie se deschide și supapa de evacuare se închide; în timpul cursei de evacuare, când pistonul se deplasează de la punctul mort inferior la punctul mort superior, supapa de admisie se închide și supapa de evacuare se deschide.
imagine
Deci de ce trebuie să ajungem la timp? De fapt, în funcționarea efectivă a motorului, pentru a crește cantitatea de aer de admisie în cilindru, supapa de admisie trebuie deschisă în prealabil și închisă mai târziu; în mod similar, pentru a descărca gazele de eșapament în curățătorul de cilindri, supapa de evacuare trebuie, de asemenea, deschisă în prealabil și închisă mai târziu. Întârzieți oprirea pentru a asigura funcționarea eficientă a motorului.
●Ce sunt sincronizarea variabilă a supapelor și ridicarea variabilă a supapelor?
Când motorul se rotește la viteză mare, timpul de aspirație și evacuare al fiecărui cilindru într-un ciclu de lucru este foarte scurt. Pentru a obține o eficiență ridicată de încărcare, timpul de aspirație și evacuare al cilindrului trebuie extins, ceea ce este cerința. Măriți unghiul de suprapunere a supapei; când motorul este la turație scăzută, un unghi excesiv de suprapunere a supapelor va determina cu ușurință curgerea inversă a gazelor de eșapament, iar volumul de admisie va scădea în schimb, ducând la ralanti instabil al motorului și la turație scăzută.
imagine
Este dificil ca sincronizarea supapelor fixă să răspundă nevoilor atât pentru turații mari, cât și pentru cele scăzute ale motorului în același timp, așa că a apărut sincronizarea variabilă a supapelor. Timpul variabil al supapelor poate fi ajustat în funcție de diferitele turații ale motorului și condiții de lucru, astfel încât motorul să poată atinge eficiența ideală de admisie și evacuare la viteze mari și mici.
imagine
Esența care afectează puterea motorului este de fapt legată de cantitatea de oxigen care intră în cilindru pe unitatea de timp. Sistemul de sincronizare variabilă a supapelor poate modifica doar timpul de deschidere și închidere al supapei, dar nu poate modifica cantitatea de aer admisă pe unitate de timp. Timpul variabil al supapelor Lift poate satisface această cerere. Dacă supapa motorului este privită ca o „ușă” a casei, sincronizarea supapei poate fi înțeleasă ca momentul în care „ușa” se deschide, iar ridicarea supapei este echivalentă cu dimensiunea deschiderii „ușii”.
● Sistem de sincronizare variabilă a supapelor Toyota VVT-i
Sistemul de sincronizare variabilă a supapelor Toyota a fost utilizat pe scară largă. Principiul principal este instalarea unui mecanism hidraulic pe arborele cu came și, prin controlul ECU, reglarea timpului de deschidere și închidere a supapei într-un anumit interval de unghi, sau avans, întârziere sau rămâne neschimbat.
imagine
Rotorul exterior al angrenajului de distribuție al arborelui cu came este conectat la lanțul de distribuție (curea), iar rotorul interior este conectat la arborele cu came. Rotorul exterior poate antrena indirect rotorul interior prin ulei hidraulic, obținând astfel avansarea sau întârzierea unghiului într-un anumit interval.
● Sistem variabil de ridicare a supapelor Honda i-VTEC
Structura și principiul de funcționare al sistemului de ridicare variabilă a supapelor Honda i-VTEC nu sunt complicate. Poate fi văzut ca adăugarea unui al treilea culbutor și a unui al treilea arbore cu came la cel original. Cum schimbă ridicarea supapei? Se poate înțelege pur și simplu că, prin separarea și integrarea a trei culbutori, se realizează comutarea arborilor cu came cu unghi înalt și mic, schimbând astfel ridicarea supapei.
imagine
Când motorul este sub sarcină redusă, cele trei culbutoare sunt într-o stare separată. Brațele culbutoare de pe ambele părți ale camei cu unghi mic controlează deschiderea și închiderea supapei, iar ridicarea supapei este mică. Când motorul este sub sarcină mare, cele trei culbutoare sunt combinate într-unul singur, iar ridicarea supapei este mică. Cama unghiulară antrenează culbutorul intermediar și are o ridicare mare a supapei.
● Sistem variabil de ridicare a supapelor BMW Valvetronic
imagine
Sistemul de ridicare variabilă a supapelor Valvetronic de la BMW modifică în principal ridicarea supapei adăugând componente precum arbori excentrici, servomotoare și tije de împingere intermediare la mecanismul său de supapă. Când motorul funcționează, mecanismul angrenajului melcat antrenează arborele excentric să se rotească și apoi împinge supapa prin tija intermediară de împingere și culbutorul. Excentricul se rotește în unghiuri diferite, iar arborele cu came împinge supapa prin tija intermediară de împingere și brațul culbutor pentru a produce diferite ridicări, controlând astfel ridicarea supapei.
● Sistem variabil de ridicare a supapelor Audi AVS
imagine
Sistemul de ridicare variabilă a supapelor AVS de la Audi modifică în principal ridicarea supapei prin comutarea a două seturi de came cu înălțimi diferite pe arborele cu came. Principiul său este foarte asemănător cu i-VTEC de la Honda, cu excepția faptului că sistemul AVS este instalat pe arborele cu came. Manșonul cu canelură spirală de pe arborele cu came este utilizat pentru a deplasa arborele cu came la stânga și la dreapta, schimbând astfel camele superioare și joase de pe arborele cu came.
imagine
imagine
Când motorul este sub sarcină mare, conducătorul electromagnetic mută arborele cu came spre dreapta și comută la came cu unghi înalt, crescând astfel ridicarea supapei; când motorul este sub sarcină redusă, conducătorul electromagnetic mută arborele cu came spre stânga și comută la came cu unghi mic. , pentru a reduce ridicarea supapei.
Analiza principiului injectiei directe in cilindrul motorului
Pe măsură ce cerințele pentru energie și protecția mediului devin din ce în ce mai stricte, motoarele trebuie să continue să fie modernizate și evoluate pentru a satisface nevoile oamenilor. Cred că toată lumea este familiarizată cu termeni precum „injecție directă în cilindru”, „combustie stratificată” și „deplasare variabilă”. Cum funcționează? Să aflăm împreună mai jos.
● Sunt pistonul și arborele cotit cele mai „obosite”?
imagine
Odată ce este pornit și funcționează, „capul” pistonului va fi supus la temperaturi ridicate și la presiune ridicată și va continua să se miște în sus și în jos cu viteză mare. Mediul de lucru este foarte dur. Se poate spune că pistonul este „inima” motorului, astfel încât precizia producției de material a pistonului are cerințe foarte înalte.
imagine
Arborele cotit călcat de piston este, de asemenea, inconfortabil, deoarece trebuie să se rotească continuu la viteză mare. Arborele cotit se rotește de mii de ori pe minut și își asumă sarcina grea de a conduce pompa de ulei, generatorul, compresorul de aer condiționat, arborele cu came și alte mecanisme. Este arborele intermediar al puterii motorului, deci este și relativ „puternic”.
● Cum se schimbă mișcarea liniară în mișcare de rotație?
Știm cu toții că pistonul din cilindru se mișcă în sus și în jos într-o mișcare liniară, dar pentru a produce forța de rotație care conduce roțile înainte, cum se transformă mișcarea liniară în mișcare de rotație? De fapt, acest lucru are foarte mult de-a face cu structura arborelui cotit. Arborele bielei arborelui cotit și arborele principal nu sunt în aceeași linie dreaptă, ci sunt dispuse opus.
imagine
Acest principiu al mișcării mă urmează de fapt
