Käigukast 101: arusaamine, kuidas teie auto mootor töötab

 Käigukast 101: arusaamine, kuidas teie auto mootor töötab

James Roberts

Ma ei ole kunagi olnud autotüüp. Mul lihtsalt ei olnud mingit huvi kapoti all tööriistadega vehkida, et aru saada, kuidas mu auto töötab. Kui ma ei vahetanud aeg-ajalt õhufiltreid või vahetanud õli, siis kui mul oli kunagi probleem autoga, siis viisin selle lihtsalt mehaaniku juurde ja kui ta tuli välja selgitama, mis on viga, noogutasin viisakalt ja teesklesin, et ma tean, millest ta räägib.

Aga viimasel ajal on mul olnud tahtmine õppida auto toimimise põhitõdesid. Ma ei kavatse küll hakata täieõiguslikuks määrdeahviks, aga ma tahan omada põhiteadmisi sellest, kuidas kõik minu autos tegelikult töötab. Vähemalt võimaldavad need teadmised mul aimu saada, millest mehaanik räägib, kui ma järgmine kord autosse lähen. Lisaks tundub mulle, et mees peaks oskamamõista tehnoloogia põhialuseid, mida ta iga päev kasutab. Mis puutub sellesse veebisaiti, siis ma tean, kuidas kodeerimine ja SEO toimib; minu jaoks on aeg uurida konkreetsemaid asju minu maailmas, näiteks seda, mis on minu auto kapoti all.

Arvan, et on ka teisi täiskasvanud mehi, kes on nagu mina - mehed, kes ei ole autojuhid, kuid on natuke uudishimulikud, kuidas nende sõidukid töötavad. Nii et ma plaanin jagada seda, mida ma oma õppimise ja pingutamise käigus õpin, aeg-ajalt sarjas, mida me nimetame Gearhead 101. Eesmärk on selgitada põhitõdesid, kuidas erinevad osad autos töötavad, ja pakkuda ressursse, kust saate ise rohkem teada.

Nii et ilma pikema jututa alustame oma esimest kursust Gearhead 101 sellega, et selgitame auto südame - sisepõlemismootori - sisemisi ja välimisi omadusi.

Sisepõlemismootor

Sisepõlemismootorit nimetatakse "sisepõlemismootoriks", sest kütus ja õhk põlevad sisemine mootorit, et tekitada energiat kolbide liikumiseks, mis omakorda liigutab autot (allpool näitame üksikasjalikult, kuidas see toimub).

Vastupidiselt välisele sisepõlemismootorile, kus kütust põletatakse väljaspool mootorit ja selle põletamisel tekkiv energia annab sellele jõudu. Aurumootorid on selle parim näide. Kivisütt põletatakse väljaspool mootorit, mis kuumutab vett, et toota auru, mis omakorda annab mootorile jõudu.

Enamik inimesi arvab, et mehhaniseeritud liikumise maailmas tulid auruküttega välised sisepõlemismootorid enne sisepõlemismootoreid. Tegelikkuses oli sisepõlemismootor esimene. (Jah, vanad kreeklased tegelesid aurumootoritega, kuid nende katsetustest ei tulnud midagi praktilist.)

16. sajandil lõid leiutajad sisepõlemismootori vormi, kasutades kolbide liikumiseks kütusena püssirohtu. Tegelikult ei olnud see püssirohi, mis neid liikuma pani. See varajane sisepõlemismootor töötas nii, et kolvi topiti kuni silindri ülaosani ja seejärel süüdati kolvi all püssirohi. Pärast plahvatust tekkis vaakum jaimeda kolvi silindrisse. Kuna see mootor tugines kolvi liigutamiseks õhurõhu muutustele, nimetati seda atmosfäärimootoriks. See ei olnud väga tõhus. 17. sajandiks olid aurumootorid väga paljulubavad, nii et sisepõlemismootorist loobuti.

Alles 1860. aastal leiutati usaldusväärne ja toimiv sisepõlemismootor. Üks belglane nimega Jean Joseph Etienne Lenoir patenteeris mootori, mis süstis silindrisse maagaasi, mis seejärel süüdati silindri lähedal asuva püsiva leegi abil. See töötas sarnaselt püssirohu atmosfäärimootoriga, kuid mitte liiga tõhusalt.

Sellele tööle tuginedes asutasid 1864. aastal kaks saksa inseneri nimega Nicolaus August Otto ja Eugen Langen ettevõtte, mis valmistas Lenoir'i mudeliga sarnaseid mootoreid. Otto loobus ettevõtte juhtimisest ja hakkas töötama mootorikonstruktsiooni kallal, millega ta oli mänginud juba 1861. Tema konstruktsioon viis selleni, mida me teame praegu neljataktilise mootorina, ja selle põhikonstruktsiooni kasutatakse autodes tänapäevalgi.

Vaata ka: Kuidas riputada pilt

Automootori anatoomia

V-6 mootor

Ma näitan teile siin kohe, kuidas neljataktiline mootor töötab, kuid enne seda mõtlesin, et oleks kasulik läbida mootori erinevad osad, et teil oleks ettekujutus sellest, mis teeb mida neljataktilises protsessis. Kogu nende selgituste juures on terminoloogiat, mis tugineb teistele terminitele loetelus, nii et ärge muretsege, kui te alguses segadusse satute. Lugege kogu asi läbi, et saada ülevaadeüldine arusaam ja lugege seda siis uuesti, et teil oleks põhiline arusaam igast tükist, kuna sellest räägitakse.

Mootoriplokk (silindriplokk)

Mootoriplokk on mootori vundament. Enamik mootoriplokke valatakse alumiiniumsulamist, kuid mõned tootjad kasutavad siiski ka rauda. Mootoriplokki nimetatakse ka silindriplokiks, sest integreeritud konstruktsiooni on valatud suured augud või torud, mida nimetatakse silindriteks. Silindrile libisevad mootori kolvid üles ja alla. Mida rohkem silindreid mootoril on, seda rohkem onLisaks silindritele on plokki sisse ehitatud ka muid kanaleid ja läbipääse, mis võimaldavad õli ja jahutusvedeliku voolu mootori eri osadesse.

Miks nimetatakse mootorit "V6" või "V8"?

Hea küsimus! See on seotud mootori kuju ja silindrite arvuga. Neljasilindrilistes mootorites on silindrid tavaliselt paigaldatud sirgjooneliselt väntvõlli kohal. Sellist mootori paigutust nimetatakse reasmootor .

Teine neljasilindriline paigutus on nn "lameda neljaga", mille puhul silindrid on paigutatud horisontaalselt kahte rea, kusjuures väntvõlli on paigutatud keskele.

Kui mootoril on rohkem kui neli silindrit, jagatakse need kaheks silindripangaks - kolm silindrit (või rohkem) iga poole kohta. Silindrite jagamine kahte panka muudab mootori "V" kujuga. V-kujuline mootor kuue silindriga = V6 mootor. V-kujuline mootor kaheksa silindriga = V8 - neli kummaski silindripangas.

Põlemiskamber

Mootori põlemiskamber on koht, kus toimub maagia. See on koht, kus kütus, õhk, rõhk ja elekter saavad kokku, et luua väike plahvatus, mis liigutab auto kolbid üles ja alla, tekitades nii sõiduki liikumiseks vajaliku jõu. Põlemiskamber koosneb silindrist, kolbist ja silindripeast. Silinder toimib põlemiskambri seinana, kolvi ülemine osa ontoimib põlemiskambri põrandana ja silindripea põlemiskambri laena.

Silindripea

Silindripea on metalltükk, mis istub mootori silindrite kohal. Silindripeasse on valatud väikesed ümarad süvendid, et luua põlemiskambri ülaosas ruumi põlemiseks. Peatihend tihendab silindripea ja silindriploki vahelise ühenduse. Sisse- ja väljavooluklapid, süüteküünlad ja kütusepritsid (neid osi selgitatakse hiljem) on samuti paigaldatudsilindripea.

Kolvi

Kolvid liiguvad silindris üles ja alla. Nad näevad välja nagu tagurpidi seisvad supipurgid. Kui kütus põleb põlemiskambris, surub jõud kolvi alla, mis omakorda liigutab väntvõlli (vt allpool). Kolb kinnitub väntvõllile ühenduslüli ehk väntvõlli kaudu. See on ühenduslüliga ühendatud kolbipoldi kaudu ja ühenduslüli on väntvõlliga ühendatud väntvõlli kaudu.ühenduskangi laager.

Vaata ka: 6 viisi, kuidas eemaldada tualettruumi ummistus ilma plungerita

Kolvi peal on kolm või neli metallist sisse valatud soont. Nende soontide sees on kolvirõngad Kolvirõngad on see osa, mis tegelikult puudutab silindri seinu. Need on valmistatud rauast ja neid on kahte sorti: surverõngad ja õlirõngad. Surverõngad on ülemised rõngad ja need suruvad silindri seintele välja, et tagada põlemiskambri tugev tihendus. Õlirõngas on kolvi alumine rõngas ja see takistab õliSamuti pühib see liigse õli silindrite seintelt alla ja tagasi karterisse.

Väntvõlli

Väntvõll on see, mis muundab kolbide üles-alla liikumise pöörlemisliigutuseks, mis võimaldab autol liikuda. Väntvõll paikneb tavaliselt mootoriploki põhja lähedal pikisuunas. See ulatub mootoriploki ühest otsast teise. Mootori otsas ühendub väntvõll kummirihmadega, mis ühenduvad nukkvõlliga ja edastavad jõudu teisteleauto osad; mootori tagumisest otsast ühendab nukkvõlli ajamiga, mis edastab jõu ratastele. Mõlemast väntvõlli otsast leiate õlitihendid ehk "O-rõngad", mis takistavad õli lekkimist mootorist.

Väntvõlli asub mootoril nn karteris. Karter asub silindriploki all. Karter kaitseb väntvõlli ja väntvõlle väliste esemete eest. Karteri põhjas asuvat ala nimetatakse õlipanniks ja seal hoitakse teie mootori õli. Õlipanni sees on õlipump, mis pumpab õli läbi filtri ja seejärel, etõli pritsitakse väntvõllile, väntvõllilaagritele ja silindrite seintele, et tagada kolvi liikumise määrimine. Õli tilgub lõpuks tagasi õlipannu, et alustada protsessi uuesti

Piki väntvõlli leiate tasakaalustavaid nihkeid, mis toimivad vastukaaluna, et tasakaalustada väntvõlli ja vältida mootori kahjustusi, mis tekivad väntvõlli pöörlemisel.

Samuti leiate piki väntvõlli peamised laagrid. Peamised laagrid tagavad väntvõlli ja mootoriploki vahel sileda pinna, et väntvõlli saaks pöörelda.

Nokkvõlli

Nokkvõlg on mootori aju. See töötab koos väntvõlliga ajastusrihma kaudu, et tagada sisselaske- ja väljavooluklapid avanevad ja sulguvad just õigel ajal mootori optimaalse jõudluse saavutamiseks. Nokkvõlg kasutab munakujulisi nihkeid, mis ulatuvad üle selle, et kontrollida klappide avamise ja sulgemise ajastust.

Enamik nukkvõllidest ulatub läbi mootoriploki ülemise osa, otse väntvõlli kohal. Rööpmeliste mootorite puhul juhib üks nukkvõlli nii sisse- kui ka väljavooluklappe. V-kujuliste mootorite puhul kasutatakse kahte eraldi nukkvõlli. Üks juhib V-kujulise mootori ühel poolel asuvaid klappe ja teine teisel poolel asuvaid klappe. Mõned V-kujulised mootorid (nagu meie joonisel kujutatud mootori puhul) on isegion kaks nokkvõlli iga silindripanga kohta. Üks nokkvõlli kontrollib üht klapipoolt ja teine nokkvõlli kontrollib teist poolt.

Ajastamise süsteem

Nagu eespool mainitud, kooskõlastavad nukk- ja väntvõlli liikumist ajastusrihma või -keti abil. Ajastusahel hoiab vänt- ja nukkvõlli mootori töö ajal teineteise suhtes alati samas asendis. Kui nukk- ja väntvõlg mingil põhjusel sünkroonist välja langevad (näiteks ajastusahel jätab hammasratta vahele), siis mootor ei tööta.

Valvetrain

Klapiratas on mehaaniline süsteem, mis on paigaldatud silindripeale ja mis juhib klappide tööd. Klapiratas koosneb klappidest, kallutitest, tõukeratastest ja tõstukitest.

Ventiilid

Klappe on kahte tüüpi: sisselaskeklapid ja väljavooluklapid. Sisselaskeklapid toovad õhu ja kütuse segu põlemiskambrisse, et luua põlemine mootori käivitamiseks. Väljavooluklapid lasevad pärast põlemist tekkiva heitgaasi põlemiskambrist välja.

Autodel on tavaliselt üks sisselaskeventiil ja üks väljavooluventiil silindri kohta. Enamikul suure jõudlusega autodel (Jaguar, Maserati jne) on neli ventiili silindri kohta (kaks sisselaskeventiili, kaks väljavooluventiili). Kuigi Honda ei ole "suure jõudlusega" kaubamärk, kasutab ka tema sõidukid neli ventiili silindri kohta. On isegi mootoreid, millel on kolm ventiili silindri kohta - kaks sisselaskeventiili, üks väljavooluventiil. Mitme ventiiliga mootorid.süsteemid võimaldavad autol paremini "hingata", mis omakorda parandab mootori jõudlust.

Rocker Arms

Kangid on väikesed hoovad, mis puutuvad kokku nukkvõlli klappidega ehk nukkidega. Kui klapp tõstab kangi ühte otsa, surub kangi teine ots alla klapivarre, avades klapi, et lasta õhku põlemiskambrisse sisse või lasta heitgaasi välja. See toimib nagu kiik.

Tõukevardad/lifterid

Mõnikord puutuvad nokkvõlli klapiklapid otseselt kokku kallutuskangiga (nagu on näha ülalnokkvõlliga mootorite puhul), avades ja sulgedes seega klappi. Ülalnokkvõlliga mootorite puhul ei puutu nokkvõlli klapiklapid otseselt kokku kallutuskangiga, seega kasutatakse tõukerauad või tõstukid.

Kütusepihustid

Selleks, et tekitada kolbide liikumiseks vajalik põlemine, on meil vaja kütust silindrites. Enne 1980. aastaid kasutasid autod kütuse andmiseks põlemiskambrisse karburaatoreid. Tänapäeval kasutavad kõik autod ühte kolmest kütuse sissepritsesüsteemist: otsene kütuse sissepritse, portidega kütuse sissepritse või drosselklahviga kütuse sissepritse.

Otse sissepritse puhul on igal silindril oma injektor, mis pritsib kütust otse põlemiskambrisse just õigel ajal põlemiseks.

Porteeritud kütuse sissepritse puhul pihustatakse kütus otse silindrisse, selle asemel pihustatakse see sisselaskekollektorisse vahetult väljaspool ventiili. Kui ventiil avaneb, sisenevad õhk ja kütus põlemiskambrisse.

Drosselkarbonaadi sissepritsesüsteemid toimivad omamoodi nagu karburaatorid, kuid ilma karburaatorita. Selle asemel, et iga silinder saaks oma kütusesüstiku, on ainult üks kütusesüstik, mis läheb drosselkarbonaadile. Kütus seguneb õhuga drosselkarbonaadis ja jaotatakse seejärel sisselaskeklappide kaudu silindritesse.

Süüteküünla

Iga silindri kohal on süüteküünal. Kui see sädemeid tekitab, süttib see kokkusurutud kütuse ja õhu, põhjustades miniplahvatuse, mis surub kolvi alla.

Neljataktiline tsükkel

Nüüd, kui me teame kõiki mootori põhiosasid, vaatleme liikumist, mis tegelikult paneb meie auto liikuma: neljataktiline tsükkel.

Ülaltoodud joonisel on kujutatud neljataktiline tsükkel ühes silindris. See toimub ka teistes silindrites. Korrake seda tsüklit tuhat korda minutis ja te saate auto, mis liigub.

Noh, siin on põhitõed, kuidas automootor töötab. Mine vaata täna oma auto kapoti alla ja vaata, kas suudad välja tuua need osad, millest me rääkisime. Kui soovid rohkem infot auto toimimise kohta, siis vaata raamatut Kuidas autod töötavad. See on mind minu uurimistöös väga palju aidanud. Autor teeb suurepärast tööd, kui ta jagab asjad sellisesse keelde, et isegi täiesti algaja saab neist aru.

James Roberts

James Roberts on kirjanik ja toimetaja, kes on spetsialiseerunud meeste huvidele ja elustiili teemadele. Omades enam kui 10-aastast kogemust selles valdkonnas, on ta kirjutanud lugematuid artikleid ja ajaveebipostitusi erinevatele väljaannetele ja veebisaitidele, hõlmates erinevaid teemasid moest ja hooldusest kuni fitnessi ja suheteni. James omandas ajakirjanduse kraadi California ülikoolis Los Angeleses ning on töötanud mitmes märkimisväärses väljaandes, sealhulgas Men's Health ja GQ. Kui ta ei kirjuta, naudib ta matkamist ja loodusega tutvumist.