"Gearhead 101": kaip veikia automobilio variklis

 "Gearhead 101": kaip veikia automobilio variklis

James Roberts

Niekada nebuvau automobilių mėgėjas. Man paprasčiausiai nebuvo įdomu lįsti po variklio dangčiu ir aiškintis, kaip veikia mano automobilis. Išskyrus oro filtrų keitimą ar tepalų keitimą, jei kada nors turėdavau problemų su savo automobiliu, tiesiog nuveždavau jį pas mechaniką, o kai jis išeidavo paaiškinti, kas negerai, mandagiai kikendavau ir apsimesdavau, kad žinau, apie ką jis kalba.

Tačiau pastaruoju metu man knieti išmokti automobilių veikimo pagrindų. Neketinu tapti visišku tepalo beždžione, bet noriu turėti pagrindinį supratimą, kaip viskas, kas yra mano automobilyje, iš tikrųjų jį priverčia važiuoti. Bent jau šios žinios leis man suprasti, apie ką kalba mechanikas, kai kitą kartą paimsiu savo automobilį. Be to, man atrodo, kad vyras turėtų sugebėtisuvokti kasdien naudojamų technologijų pagrindus. Kalbant apie šią svetainę, žinau, kaip veikia kodavimas ir SEO; atėjo laikas išnagrinėti konkretesnius dalykus mano pasaulyje, pavyzdžiui, kas slypi po mano automobilio kapotu.

Manau, kad yra ir kitų suaugusių vyrų, kurie yra tokie kaip aš - vyrai, kurie nėra automobilių specialistai, bet jiems šiek tiek įdomu, kaip veikia jų transporto priemonės. Todėl planuoju dalytis tuo, ką sužinojau studijuodamas ir meistraudamas, retkarčiais rengiamose serijose, kurias pavadinsime "Gearhead 101". Tikslas - paaiškinti pačius pagrindus, kaip veikia įvairios automobilio dalys, ir pateikti išteklių, kur galite patys sužinoti daugiau.

Taigi, nieko nelaukdami pradėsime pirmąją "Gearhead 101" pamoką, aiškindami apie automobilio širdį - vidaus degimo variklį.

Vidaus degimo variklis

Vidaus degimo variklis vadinamas vidaus degimo varikliu, nes degalai ir oras dega viduje variklyje sukuriama energija, kuri išjudina stūmoklius, o šie savo ruožtu išjudina automobilį (toliau išsamiai parodysime, kaip tai vyksta).

Palyginkite su išorinio degimo varikliu, kuriame degalai deginami ne Geriausias to pavyzdys - garo varikliai. Anglis deginama už variklio ribų, todėl įkaista vanduo ir susidaro garai, kurie varo variklį.

Dauguma žmonių mano, kad mechanizuoto judėjimo pasaulyje garu varomi išorinio degimo varikliai atsirado anksčiau už vidaus degimo variklius. Iš tikrųjų vidaus degimo varikliai atsirado pirmieji (taip, senovės graikai žaidė su garu varomais varikliais, tačiau jų eksperimentai nebuvo praktiški).

XVI a. išradėjai sukūrė vidaus degimo variklį, kurio stūmoklių judėjimui naudoti šaunamieji milteliai. Tiesą sakant, stūmoklius judino ne šaunamieji milteliai. Šis ankstyvasis vidaus degimo variklis veikė taip, kad stūmoklis būdavo įkišamas iki pat cilindro viršaus ir po juo uždegami šaunamieji milteliai. Po sprogimo susidarydavo vakuumas irKadangi šis variklis rėmėsi oro slėgio pokyčiais, kad stūmoklis judėtų, jį vadino atmosferiniu varikliu. Jis nebuvo labai efektyvus. XVII a. garo varikliai buvo daug žadantys, todėl vidaus degimo variklio buvo atsisakyta.

Patikimas ir veikiantis vidaus degimo variklis buvo išrastas tik 1860 m. Vienas belgas, vardu Jeanas Josephas Etienne'as Lenoiras, užpatentavo variklį, kuris į cilindrą įpurškė gamtinių dujų, kurias vėliau uždegė šalia cilindro esanti nuolatinė liepsna. Jis veikė panašiai kaip atmosferinis variklis su šaunamaisiais milteliais, tačiau ne itin efektyviai.

Remdamiesi šiuo darbu, 1864 m. du vokiečių inžinieriai Nicolausas Augustas Otto ir Eugenas Langenas įkūrė įmonę, kuri gamino variklius, panašius į Lenoiro modelį. 1864 m. Otto atsisakė vadovauti įmonei ir pradėjo dirbti su variklio konstrukcija, kurią jis bandė kurti nuo 1861 m. Jo sukurta konstrukcija tapo tuo, ką dabar žinome kaip keturtaktį variklį, o pagrindinė konstrukcija iki šiol naudojama automobiliuose.

Automobilio variklio anatomija

V-6 variklis

Po truputį parodysiu, kaip veikia keturtaktis variklis, tačiau prieš tai pamaniau, kad būtų naudinga apžvelgti įvairias variklio dalis, kad turėtumėte supratimą, kas ką daro keturtaktį variklį. Šiuose paaiškinimuose yra terminų, kurie remiasi kitais sąraše pateiktais terminais, todėl nesijaudinkite, jei iš pradžių susipainiosite. Perskaitykite viską, kad gautumėtebendrą supratimą, o tada perskaitykite dar kartą, kad iš esmės suprastumėte kiekvieną dalį, apie kurią kalbama.

Variklio blokas (cilindrų blokas)

Variklio blokas yra variklio pagrindas. Dauguma variklio blokų liejami iš aliuminio lydinio, tačiau kai kurie gamintojai vis dar naudoja geležį. Variklio blokas taip pat vadinamas cilindrų bloku, nes į vientisą konstrukciją išlietos didelės skylės arba vamzdžiai, vadinami cilindrais. Cilindras - tai vieta, kur variklio stūmokliai slenka aukštyn ir žemyn. Kuo daugiau cilindrų turi variklis, tuoBe cilindrų, bloke yra kitų kanalų ir kanalų, kuriais alyva ir aušinimo skystis teka į skirtingas variklio dalis.

Kodėl variklis vadinamas "V6" arba "V8"?

Puikus klausimas! Tai susiję su variklio cilindrų forma ir skaičiumi. Keturių cilindrų varikliuose cilindrai paprastai sumontuoti tiesia linija virš alkūninio veleno. eilinis variklis .

Kitas keturių cilindrų išdėstymas vadinamas "plokščiuoju ketvertu". Čia cilindrai išdėstyti horizontaliai dviem bankais, o alkūninis velenas eina per vidurį.

Kai variklis turi daugiau nei keturis cilindrus, jie padalijami į dvi cilindrų grupes - po tris cilindrus (ar daugiau) kiekvienoje pusėje. Dėl cilindrų padalijimo į dvi grupes variklis atrodo kaip "V". V formos variklis su šešiais cilindrais = V6 variklis. V formos variklis su aštuoniais cilindrais = V8 - po keturis kiekvienoje cilindrų grupėje.

Degimo kamera

Variklio degimo kamera yra ta vieta, kurioje vyksta stebuklingas procesas. Čia susilieja degalai, oras, slėgis ir elektra, kad sukeltų nedidelį sprogimą, kuris išjudina automobilio stūmoklius aukštyn ir žemyn, taip sukurdamas galią, leidžiančią judėti transporto priemonei. Degimo kamerą sudaro cilindras, stūmoklis ir cilindro galvutė. Cilindras yra degimo kameros siena, o stūmoklio viršusveikia kaip degimo kameros grindys, o cilindro galvutė - kaip degimo kameros lubos.

Cilindro galvutė

Cilindrų galvutė - tai metalo gabalas, esantis virš variklio cilindrų. Cilindrų galvutėje išlietos nedidelės suapvalintos įdubos, kad degimo kameros viršuje atsirastų vietos degimui. Cilindrų galvutės ir cilindrų bloko sandūrą sandarina galvutės tarpiklis. Įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai, uždegimo žvakės ir degalų purkštukai (šios dalys paaiškintos vėliau) taip pat tvirtinami prie cilindrų bloko.cilindro galvutę.

Stūmoklis

Stūmokliai juda cilindre aukštyn ir žemyn. Jie atrodo kaip apverstos sriubos skardinės. Kai degalai užsidega degimo kameroje, jėga stumia stūmoklį žemyn, o šis savo ruožtu judina alkūninį veleną (žr. toliau). Stūmoklis prie alkūninio veleno tvirtinamas per švaistiklį, dar vadinamą strypu. Stūmoklis prie švaistiklio jungiasi per stūmoklio kaištį, o švaistiklis prie alkūninio veleno jungiasi per švaistiklį.jungiamojo strypo guolis.

Stūmoklio viršuje rasite tris ar keturis griovelius, išlietus į metalą. Griovelių viduje stūmokliniai žiedai Stūmoklio žiedai yra ta dalis, kuri iš tikrųjų liečia cilindro sieneles. Jie gaminami iš geležies ir būna dviejų rūšių: suspaudimo žiedai ir alyvos žiedai. Suspaudimo žiedai yra viršutiniai žiedai ir jie spaudžia cilindro sieneles į išorę, kad užtikrintų tvirtą degimo kameros sandarumą. Alyvos žiedas yra apatinis stūmoklio žiedas ir neleidžia alyvai patekti į cilindrą.Be to, alyvos perteklius nuteka nuo cilindrų sienelių ir grįžta atgal į karterį.

Alkūninis velenas

Alkūninis velenas yra tai, kas stūmoklių judėjimą aukštyn ir žemyn paverčia sukamuoju judesiu, leidžiančiu automobiliui judėti. Alkūninis velenas paprastai būna įtaisytas išilgai variklio bloko apačioje. Jis tęsiasi nuo vieno variklio bloko galo iki kito. Variklio galo priekyje alkūninis velenas jungiasi su guminiais diržais, kurie jungiasi su paskirstymo velenu ir perduoda galią kitiemsautomobilio dalių; variklio gale esantis skirstymo velenas jungiasi su transmisija, kuri perduoda galią ratams. Abiejuose alkūninio veleno galuose yra alyvos tarpikliai, arba "O-žiedai", kurie neleidžia alyvai ištekėti iš variklio.

Alkūninis velenas yra variklio karteryje. Karteris yra po cilindrų bloku. Karteris apsaugo alkūninį veleną ir švaistiklius nuo išorinių objektų. Karterio apačioje esanti vieta vadinama alyvos dėže, kurioje laikoma variklio alyva. Alyvos dėže yra alyvos siurblys, kuris pumpuoja alyvą per filtrą, o tada jialyva išpurškiama ant alkūninio veleno, švaistiklių guolių ir cilindro sienelių, kad suteptų stūmoklio eigos judesius. alyva galiausiai nuteka atgal į alyvos talpyklą, kad vėl prasidėtų procesas.

Išilgai alkūninio veleno yra balansavimo lęšiai, kurie veikia kaip atsvarai, siekiant subalansuoti alkūninį veleną ir išvengti variklio pažeidimų dėl svyravimų, atsirandančių sukantis alkūniniam velenui.

Taip pat išilgai alkūninio veleno yra pagrindiniai guoliai. Pagrindiniai guoliai sudaro lygų paviršių tarp alkūninio veleno ir variklio bloko, kad alkūninis velenas galėtų suktis.

Skirstymo velenas

Dirstelinis velenas yra variklio smegenys. Jis veikia kartu su alkūniniu velenu per paskirstymo diržą, kad įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai atsidarytų ir užsidarytų tinkamu laiku ir užtikrintų optimalų variklio veikimą. Dirstelinis velenas naudoja kiaušinio formos krumpliaračius, kurie išsidėstę skersai ir reguliuoja vožtuvų atidarymo ir uždarymo laiką.

Dauguma paskirstymo velenų yra viršutinėje variklio bloko dalyje, tiesiai virš alkūninio veleno. V formos varikliuose vienas paskirstymo velenas valdo ir įsiurbimo, ir išmetimo vožtuvus. V formos varikliuose naudojami du atskiri paskirstymo velenai. Vienas valdo vožtuvus vienoje V formos pusėje, o kitas - priešingoje pusėje.kiekviename cilindrų bloke yra du paskirstymo velenai. Vienas paskirstymo velenas valdo vieną vožtuvų pusę, o kitas - kitą.

Laiko nustatymo sistema

Kaip minėta, skirstymo velenas ir alkūninis velenas koordinuoja savo judėjimą per paskirstymo diržą arba grandinę. Dėl paskirstymo grandinės alkūninis velenas ir skirstymo velenas visą variklio veikimo laiką yra toje pačioje padėtyje vienas kito atžvilgiu. Jei skirstymo velenas ir alkūninis velenas dėl kokių nors priežasčių nesinchronizuojami (pavyzdžiui, paskirstymo grandinė praleidžia krumpliaratį), variklis neveikia.

Valvetrain

Vožtuvų pavara yra mechaninė sistema, sumontuota prie cilindro galvutės, kuri valdo vožtuvų veikimą. Vožtuvų pavarą sudaro vožtuvai, svirtys, stūmikliai ir keltuvai.

Vožtuvai

Yra dviejų tipų vožtuvai: įsiurbimo ir išmetimo vožtuvai. Įsiurbimo vožtuvais į degimo kamerą patenka oro ir degalų mišinys, kad susidarytų degimas ir variklis būtų varomas. Išmetimo vožtuvais iš degimo kameros išleidžiamos po degimo susidariusios išmetamosios dujos.

Paprastai automobiliuose vienas įsiurbimo ir vienas išmetimo vožtuvas būna kiekviename cilindre. Daugelyje aukštos klasės automobilių (Jaguar, Maserati ir kt.) viename cilindre yra keturi vožtuvai (du įsiurbimo ir du išmetimo). Nors "Honda" nelaikoma "aukštos klasės" markės automobiliu, jos automobiliuose taip pat naudojami keturi vožtuvai kiekviename cilindre. Yra net variklių su trimis vožtuvais kiekviename cilindre - dviem įsiurbimo ir vienu išmetimo vožtuvu. Daugiavaržniai vožtuvaisistemos leidžia automobiliui geriau kvėpuoti, o tai savo ruožtu pagerina variklio veikimą.

Stūmokliniai šarnyrai

Svyruoklės - tai mažos svirtys, kurios liečia skirstymo veleno krumpliaračius. Kai krumpliaratis pakelia vieną svirties galą, kitas svirties galas nuspaudžia vožtuvo kotelį ir atidaro vožtuvą, kad oras patektų į degimo kamerą arba išeitų išmetamosios dujos. Tai veikia panašiai kaip siaurapjūklis.

Stūmikliai / keltuvai

Kartais skirstymo veleno mentės tiesiogiai liečiasi su svirtimi (kaip tai būna viršutinio skirstymo veleno varikliuose), todėl atidaro ir uždaro vožtuvą. Viršutinio vožtuvo varikliuose skirstymo veleno mentės tiesiogiai nesiliečia su svirtimi, todėl naudojami stūmikliai arba keltuvai.

Kuro purkštukai

Kad susidarytų stūmokliams judėti reikalingas degimas, į cilindrus reikia tiekti degalus. Iki 1980 m. degalams į degimo kamerą tiekti automobiliuose buvo naudojami karbiuratoriai. Šiandien visuose automobiliuose naudojama viena iš trijų degalų įpurškimo sistemų: tiesioginis degalų įpurškimas, portinis degalų įpurškimas arba degalų įpurškimas į droselinę sklendę.

Naudojant tiesioginį degalų įpurškimą, kiekvienas cilindras turi savo purkštuvą, kuris degalus purškia tiesiai į degimo kamerą reikiamu metu, kad jie sudegtų.

Naudojant degalų įpurškimą su angomis, degalai purškiami ne tiesiai į cilindrą, o į įsiurbimo kolektorių iškart už vožtuvo. Kai vožtuvas atsidaro, oras ir degalai patenka į degimo kamerą.

Taip pat žr: Kaip išgyventi krentančiame lifte

Droselinės sklendės degalų įpurškimo sistemos veikia panašiai kaip karbiuratoriai, tačiau be karbiuratoriaus. Vietoj to, kad kiekvienas cilindras turėtų savo degalų purkštuvą, yra tik vienas degalų purkštuvas, sujungtas su droseline sklende. Droselinėje sklendėje degalai susimaišo su oru ir per įsiurbimo vožtuvus paskirstomi į cilindrus.

Uždegimo žvakė

Virš kiekvieno cilindro yra uždegimo žvakė. Kai ji užsidega, užsidega suslėgti degalai ir oras, sukeldama mažą sprogimą, kuris stumia stūmoklį žemyn.

Keturių taktų ciklas

Dabar, kai jau žinome visas pagrindines variklio dalis, apžvelkime judesį, kuris iš tikrųjų priverčia automobilį judėti: keturių taktų ciklą.

Taip pat žr: Kaip mesti smūgį į lanką

Pateiktoje iliustracijoje pavaizduotas keturių taktų ciklas viename cilindre. Tai vyksta ir kituose cilindruose. Pakartokite šį ciklą tūkstantį kartų per minutę ir gausite važiuojantį automobilį.

Štai ir viskas. Pagrindiniai automobilio variklio veikimo principai. Šiandien pažvelkite po savo automobilio variklio dangčiu ir patikrinkite, ar galite nurodyti mūsų aptartas dalis. Jei norite gauti daugiau informacijos apie automobilio veikimą, perskaitykite knygą Kaip veikia automobiliai. Ji man labai padėjo atliekant tyrimus. Autorius puikiai išdėsto dalykus taip, kad juos suprastų net ir pradedantieji.

James Roberts

Jamesas Robertsas yra rašytojas ir redaktorius, besispecializuojantis vyrų pomėgių ir gyvenimo būdo temose. Turėdamas daugiau nei 10 metų patirtį šioje pramonėje, jis parašė daugybę straipsnių ir tinklaraščio įrašų įvairiems leidiniams ir svetainėms, apimdamas įvairias temas nuo mados ir priežiūros iki kūno rengybos ir santykių. Jamesas įgijo žurnalistikos laipsnį Kalifornijos universitete Los Andžele ir dirbo keliuose žinomuose leidiniuose, įskaitant Men's Health ir GQ. Kai nerašo, jam patinka vaikščioti pėsčiomis ir tyrinėti nuostabią gamtą.