Ég hef aldrei verið bíll gaur. Ég hafði bara engan áhuga á að fara undir vélarhlífinni til að komast að því hvernig bíllinn minn virkar. Fyrir utan að skipta um loftsíur eða skipta um olíu annað slagið, ef ég lenti í vandræðum með bílinn minn, þá myndi ég bara fara með hann inn í vélvirkjann og þegar hann kom út til að útskýra hvað væri að, kinkaði ég kolli kurteislega og lét eins og eins og ég vissi hvað hann var að tala um.

En undanfarið hef ég fengið kláða til að læra undirstöðuatriðin í því hvernig bílar virka. Ég ætla ekki að verða fullur á fitu api, en ég vil hafa grunnskilning á því hvernig allt í bílnum mínum lætur það ganga. Að minnsta kosti mun þessi þekking gera mér kleift að hafa hugmynd um hvað vélvirkinn er að tala um næst þegar ég fer með bílinn minn. Auk þess sýnist mér að maður ætti að geta skilið grundvallaratriði tækninnar sem hann notar daglega. Þegar það kemur að þessari vefsíðu veit ég um hvernig kóðun og SEO virkar; það er kominn tími fyrir mig að skoða áþreifanlegri hluti í heimi mínum, eins og það sem er undir vélarhlífinni á bílnum mínum.

Ég held að það séu aðrir fullorðnir menn þarna úti sem eru eins og ég — menn sem eru ekki bílakarlar en eru svolítið forvitnir um hvernig farartækin þeirra virka. Þannig að ég ætla að deila því sem ég er að læra í mínu eigin námi og fikta í stöku röð sem við köllum Gearhead 101. Markmiðið er að útskýra grundvallaratriðin í því hvernig ýmsir hlutar í bílnum virka og veitahreyflar, knastássblöðin komast ekki í beina snertingu við vipparma, þannig að þrýstistangir eða lyftarar eru notaðir.

Eldsneytissprautur

Til þess að búa til brunann þarf til að hreyfa stimplana, við þurfum eldsneyti í strokkana. Fyrir 1980 notuðu bílar karburara til að útvega eldsneyti í brunahólfið. Í dag nota allir bílar eitt af þremur eldsneytisinnspýtingarkerfum: beinni eldsneytisinnspýtingu, ported eldsneytisinnsprautun eða eldsneytisinnspýtingu inngjafarhússins.

Með beinni eldsneytisinnspýtingu fær hver strokkur sinn eigin innspýtingu, sem sprautar eldsneyti beint í Brunahólfið á akkúrat réttum tíma til að brenna.

Með innspýtingu á eldsneyti, í stað þess að úða eldsneytinu beint inn í strokkinn, sprautar það inn í inntaksgreinina rétt fyrir utan lokann. Þegar lokinn opnast fer loft og eldsneyti inn í brunahólfið.

Gengikerfi eldsneytisinnspýtingar virka eins og karburarar gerðu, en án karburatora. Í stað þess að hver strokkur fái sína eigin eldsneytissprautu er aðeins einn eldsneytisinnspýtingur sem fer í inngjöf. Eldsneytið blandast lofti í inngjöfinni og er síðan dreift í strokkana í gegnum inntaksventlana.

Knesti

Yfir hvern strokk er kerti. Þegar það kviknar kveikir það í þjappað eldsneyti og lofti, sem veldur lítilli sprengingu sem ýtir stimplinum niður.

Fjórgengislotan

Svo nú þegar við vitumalla grunnhluta vélarinnar, við skulum kíkja á hreyfinguna sem raunverulega fær bílinn okkar til að hreyfa sig: fjórgengislotuna.

Myndin hér að ofan sýnir fjórgengislotuna í einum strokki. Þetta er í gangi í hinum strokkunum líka. Endurtaktu þessa lotu þúsund sinnum á einni mínútu, og þú færð bíl sem hreyfist.

Jæja, þarna ertu. Grunnatriði hvernig bílvél virkar. Skoðaðu undir húddinu á bílnum þínum í dag og athugaðu hvort þú getir bent á hlutana sem við ræddum. Ef þú vilt fá frekari upplýsingar um hvernig bíll virkar skaltu skoða bókina How Cars Work. Það hefur hjálpað mér mikið í rannsóknum mínum. Höfundur gerir frábært starf við að brjóta hluti niður í tungumál sem jafnvel byrjandi getur skilið.

Svo án frekari ummæla, byrjum við fyrsta flokkinn okkar af Gearhead 101 með því að útskýra inn- og útskýringar hjartans í bílnum: brunavélin.

Brennavélin

Brennuvél er kölluð „brunavél“ vegna þess að eldsneyti og loftbrennsla inni í vélinni til að búa til orku til að hreyfa stimplana , sem aftur hreyfa bílinn (við munum sýna þér hvernig það gerist í smáatriðum hér að neðan).

Beru það saman við utanaðkomandi brunavél, þar sem eldsneyti er brennt fyrir utan vélina og orka sem verður til við þessa brennslu er það sem knýr hana. Gufuvélar eru besta dæmið um þetta. Kolum er brennt fyrir utan vélina, sem hitar vatn til að framleiða gufu, sem síðan knýr vélina áfram.

Flestir halda að í heimi vélvæddra hreyfinga hafi gufuknúnar utanaðkomandi brunahreyflar komið á undan innri brunaafbrigðinu. . Raunin er sú að brunavélin kom fyrst. (Já, Grikkir til forna klúðruðu gufuknúnum vélum, en ekkert hagnýtt kom út úr tilraunum þeirra.)

Á 16. öld bjuggu uppfinningamenn til eins konar brunahreyfla með því að nota byssupúður sem eldsneyti til að knýja hreyfing stimplanna. Reyndar var það ekki byssupúðurinn sem hreyfði þá. Hvernig þessi snemma brunavél virkaði var þútroða stimpla alveg upp í strokka og kveikja svo í byssupúðri undir stimplinum. Tómarúm myndi myndast eftir sprenginguna og sogið stimpilinn niður í strokkinn. Vegna þess að þessi vél treysti á breytingar á loftþrýstingi til að hreyfa stimpilinn, kölluðu þeir hana andrúmsloftshreyfilinn. Það var ekki mjög skilvirkt. Á 17. öld lofuðu gufuvélar mikið og því var brunavélin yfirgefin.

Það yrði ekki fyrr en árið 1860 sem áreiðanleg, starfandi brunavél yrði fundin upp. Belgískur náungi að nafni Jean Joseph Etienne Lenoir fékk einkaleyfi á vél sem sprautaði jarðgasi í strokk, sem kviknaði í kjölfarið af varanlegum loga nálægt strokknum. Hún virkaði svipað og andrúmsloftsvélin með byssupúðri, en ekki of skilvirkt.

Á því verki stofnuðu tveir þýskir verkfræðingar að nafni Nicolaus August Otto og Eugen Langen árið 1864 fyrirtæki sem framleiddi vélar svipaðar fyrirmynd Lenoir. Ottó hætti að stjórna fyrirtækinu og fór að vinna að vélahönnun sem hann hafði leikið sér að síðan 1861. Hönnun hans leiddi til þess sem við þekkjum nú sem fjórgengisvélina og grunnhönnunin er enn notuð í bílum í dag.

Líffærafræði bílvélar

V-6 vél

Ég skal sýna ykkur hvernig fjórgengisvélin virkar hér eftir smá, en áður en ég gera, ég hélt að það væri gagnlegt að fara í gegnum hina ýmsuhlutar vélar svo þú hafir hugmynd um hvað er að gera hvað í fjórgengisferlinu. Það er hugtök í þessum skýringum sem byggjast á öðrum hugtökum á listanum, svo ekki hafa áhyggjur ef þú verður ruglaður í fyrstu. Lestu í gegnum allt til að ná heildarskilningi og lestu það svo aftur svo þú hafir grunnskilning á hverju verki eins og það er verið að tala um.

Vélarblokk (strokkablokk)

Vélarblokkin er undirstaða vélar. Flestir vélkubbar eru steyptir úr álblöndu en járn er enn notað af sumum framleiðendum. Vélarblokkin er einnig nefnd strokkablokkin vegna stóra gatsins eða röranna sem kallast strokka sem eru steypt inn í samþætta uppbyggingu. Strokkurinn er þar sem stimplar vélarinnar renna upp og niður. Því fleiri strokka sem vél hefur því öflugri er hún. Auk strokkanna eru aðrar rásir og gangar innbyggðar í blokkina sem gera kleift að olíu og kælivökva flæði til mismunandi hluta vélarinnar.

Hvers vegna er vél kölluð “V6” eða “ V8”?

Frábær spurning! Það hefur að gera með lögun og fjölda strokka sem vél hefur. Í fjögurra strokka vélum eru strokkarnir venjulega festir í beinni línu fyrir ofan sveifarásinn. Þessi vélarútsetning er kölluð inlínuvél .

Önnur fjögurra strokka skipulag er kölluð „flata fjórir“. Hér eru hólkarnir lagðirlárétt í tvo bakka, með sveifarásinn niður í miðjuna.

Þegar vél er með fleiri en fjóra strokka er þeim skipt í tvo strokka - þrjá strokka (eða fleiri) á hverri hlið. Skipting strokka í tvo banka gerir vélina eins og „V“. V-laga vél með sex strokka = V6 vél. V-laga vél með átta strokkum = V8 — fjórir í hverjum strokkabanka.

Brennahólf

Brunahólfið í vél er þar sem galdurinn gerist. Það er þar sem eldsneyti, loft, þrýstingur og rafmagn koma saman til að búa til litla sprengingu sem færir stimpla bílsins upp og niður og skapar þannig kraft til að hreyfa ökutækið. Brennsluhólfið samanstendur af strokknum, stimplinum og strokkhausnum. Strokkurinn virkar sem veggur brunahólfsins, toppur stimplsins virkar sem gólf brunahólfsins og strokkinn þjónar sem loft brennsluhólfsins.

Cylinder Head

Skútturinn er málmur sem situr yfir strokkum vélarinnar. Það eru litlar, ávölar dældir steyptar inn í strokkhausinn til að skapa pláss efst í hólfinu fyrir brennslu. Höfuðþétting innsiglar samskeytin milli strokkahaussins og strokkablokkarinnar. Inntaks- og úttakslokar, kerti og eldsneytissprautur (þessir hlutar eru útskýrðir síðar) eru einnig festir á strokkinnhöfuð.

Stimpill

Stimplar færast upp og niður í strokknum. Þeir líta út eins og súpudósir á hvolfi. Þegar eldsneyti kviknar í brunahólfinu ýtir krafturinn stimplinum niður sem aftur hreyfir sveifarásinn (sjá hér að neðan). Stimpillinn festist við sveifarásinn í gegnum tengistöng, svokallað samstöng. Það tengist tengistönginni með stimplapinna og tengistöngin tengist sveifarásinni með tengistangarlegu.

Efst á stimplinum finnur þú þrjár eða fjórar rifur steyptar í málminn. . Inni í raufunum eru stimplahringir settir í. Stimpillhringirnir eru sá hluti sem raunverulega snertir veggi strokksins. Þeir eru gerðir úr járni og koma í tveimur gerðum: þjöppunarhringjum og olíuhringjum. Þjöppunarhringirnir eru efstu hringirnir og þeir þrýsta út á veggi strokksins til að tryggja sterka innsigli fyrir brennsluhólfið. Olíuhringurinn er neðsti hringurinn á stimpli og kemur í veg fyrir að olía úr sveifarhúsinu síast inn í brunahólfið. Það strýkur líka umframolíu niður strokkaveggina og aftur inn í sveifahúsið.

Sveifarás

Sveifarásinn er það sem breytir upp og niður hreyfingu stimplanna í snúnings hreyfing sem gerir bílnum kleift að hreyfa sig. Sveifarásinn passar venjulega eftir endilöngu í vélarblokkinni nálægt botninum. Það nær frá einum enda vélarblokkarinnar til hins. Fremst áenda vélarinnar, sveifarásinn tengist gúmmíbeltum sem tengjast kambásnum og skilar afli til annarra hluta bílsins; aftan á vélinni tengist knastásinn við drifrásina sem flytur kraftinn til hjólanna. Á hvorum enda sveifarássins finnurðu olíuþéttingar, eða „O-hringa,“ sem koma í veg fyrir að olía leki út úr vélinni.

Sveifarásinn er í því sem kallað er sveifarhús á vél. Sveifarhúsið er staðsett undir strokkablokkinni. Sveifahúsið verndar sveifarásinn og tengistangirnar fyrir utanaðkomandi hlutum. Svæðið neðst á sveifarhúsi er kallað olíupanna og það er þar sem olía vélarinnar er geymd. Inni í olíupönnunni finnurðu olíudælu sem dælir olíu í gegnum síu og síðan er olíunni sprautað á sveifarásinn, tengistangalegur og strokkaveggi til að veita smurningu á hreyfingu stimpilslagsins. Olían lekur á endanum aftur niður í olíupönnuna, aðeins til að hefja ferlið aftur

Meðfram sveifarásnum finnurðu jafnvægisflögur sem virka sem mótvægi til að koma jafnvægi á sveifarásinn og koma í veg fyrir vélarskemmdir vegna vaggurs sem verður þegar sveifarásinn snýst.

Einnig meðfram sveifarásnum finnurðu helstu legur. Aðallegurnar veita slétt yfirborð á milli sveifaráss og vélarblokkar til að sveifarásinn geti snúist.

Kastás

Kastásinner heili vélarinnar. Hann virkar í tengslum við sveifarásinn í gegnum tímareim til að tryggja að inntaks- og úttaksventlar opni og lokist á réttum tíma fyrir hámarksafköst vélarinnar. Kambásinn notar egglaga lopa sem ná þvert yfir hann til að stjórna tímasetningu opnunar og lokunar ventla.

Flestir kambásar ná í gegnum efsta hluta vélarblokkarinnar, beint fyrir ofan sveifarásinn. Á línuvélum stjórnar einn knastás bæði inntaks- og úttakslokum. Á V-laga vélum eru tveir aðskildir kambásar notaðir. Önnur stjórnar lokunum á annarri hlið V og hinn stjórnar lokunum á gagnstæða hlið. Sumar V-laga vélar (eins og sú á myndinni okkar) munu jafnvel hafa tvo knastása á hvern strokkabanka. Annar knastásinn stjórnar annarri hlið ventla og hinn knastásinn stjórnar hinni hliðinni.

Tímakerfi

Eins og getið er hér að ofan samræma knastásinn og sveifarásinn hreyfingu sína með tímareim eða keðju. Tímakeðjan heldur sveifarásnum og knastásnum í sömu hlutfallslegu stöðu hvort við annað á meðan vélin er í gangi. Ef knastás og sveifarás verða ósamstilltur af einhverjum ástæðum (tímakeðjan sleppir t.d. gírkassi) virkar vélin ekki.

Valvetrain

Volvetrain er vélræna kerfið sem er fest á strokkhausinn sem stjórnar aðgerðinniaf lokunum. Lokalínan samanstendur af ventlum, vippörmum, þrýstistangum og lyfturum.

Loftar

Það eru tvær gerðir af lokum: inntaksventlar og úttaksventlar. Inntakslokar koma með blöndu af lofti og eldsneyti inn í brunahólfið til að búa til brunann til að knýja vélina. Úttakslokar hleypa útblæstrinum sem myndast eftir brunann út úr brunahólfinu.

Bílar eru venjulega með einn inntaksventil og einn úttaksventil á hvern strokk. Flestir afkastamiklir bílar (Jaguars, Maseratis o.s.frv.) eru með fjóra ventla á hvern strokk (tvær inntak, tvær úttak). Þó að Honda sé ekki talið vera „afkastamikil“ vörumerki, notar Honda einnig fjóra loka á hvern strokk á ökutækjum sínum. Það eru meira að segja til vélar með þremur ventlum á hvern strokk — tveir inntaksventlar, einn úttaksventill. Fjölventlakerfi gera bílnum kleift að „anda“ betur, sem aftur bætir afköst vélarinnar.

Rocker Arms

Rocker armar eru litlar stangir sem snerta lófana, eða kambás, á kambásnum. Þegar lófa lyftir öðrum enda vippunnar þrýstir hinn endinn á ventilstönginni niður, opnar ventilinn til að hleypa lofti inn í brunahólfið eða hleypa útblæstri út. Það virkar eins og sjássög.

Þrýstistangir/lyftingar

Stundum snerta kambásslóar velturarminn beint (eins og þú sérð með yfirliggjandi knastásvélum), þannig opnun og lokun lokans. Á loftventil