Πολλοί άνθρωποι οδηγούν για χρόνια χωρίς να γνωρίζουν τι ακριβώς κάνει ένα βενζινοκίνητο- αυτοκίνητο να κινείται.
Σήμερα, ας το ξεκαθαρίσουμε μια για πάντα.
I. Τέσσερις ενέργειες, επαναλαμβανόμενες σε έναν κύκλο
Η ισχύς ενός βενζινοκίνητου αυτοκινήτου προέρχεται από τον κινητήρα του και ο πυρήνας του κινητήρα αποτελείται από τέσσερις διαδρομές: εισαγωγή, συμπίεση, ισχύς και εξάτμιση.
Μπορείτε να οραματιστείτε αυτά τα τέσσερα εγκεφαλικά επεισόδια ως ένα άτομο που εκτελεί μια πλήρη ακολουθία κινήσεων: εισπνοή, στήριξη, άσκηση δύναμης και εκπνοή.
Πρώτη ενέργεια: Πρόσληψη. Το έμβολο κινείται προς τα κάτω. η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει ενώ η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει. Αυτό δημιουργεί αρνητική πίεση μέσα στον κύλινδρο, τραβώντας το "αέρα-μείγμα καυσίμου" (ένα μείγμα αέρα και βενζίνης). Λειτουργεί ακριβώς σαν να τραβάτε πίσω το έμβολο σε μια σύριγγα για να τραβήξετε κάτι μέσα.
Δεύτερη ενέργεια: Συμπίεση. Και οι δύο βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής είναι ερμητικά κλειστές και το έμβολο κινείται προς τα πάνω. Το μείγμα συμπιέζεται όλο και πιο σφιχτά. ο όγκος του συρρικνώνεται ενώ η θερμοκρασία και η πίεσή του αυξάνονται. Ο λόγος συμπίεσης για τυπικά οικογενειακά αυτοκίνητα είναι συνήθως μεταξύ 10:1 και 12:1. Ένας υψηλότερος λόγος συμπίεσης αποδίδει περισσότερη εκρηκτική ισχύ κατά την καύση. Ωστόσο, δεν μπορεί να είναι *πολύ* υψηλό. αν είναι, η βενζίνη μπορεί να αναφλεγεί αυθόρμητα πριν ανάψει το μπουζί-ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως "χτύπημα" ή προ{9}}ανάφλεξη. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η βαθμολογία οκτανίων της βενζίνης που χρησιμοποιείτε εξαρτάται από την αναλογία συμπίεσης του κινητήρα.
Τρίτη δράση: Δύναμη. Αυτό είναι το μόνο κτύπημα που παράγει ισχύ. Καθώς το έμβολο πλησιάζει στην κορυφή, το μπουζί ανάβει. Το μείγμα καίγεται αμέσως, δημιουργώντας αέριο υψηλής-θερμοκρασίας, υψηλής-πίεσης που σπρώχνει βίαια το έμβολο προς τα κάτω. Η γραμμική κίνηση του εμβόλου μεταδίδεται μέσω της μπιέλας στον στροφαλοφόρο άξονα, μετατρέποντάς τον σε περιστροφική κίνηση-που κάνει τους τροχούς να περιστρέφονται.
Τέταρτη ενέργεια: Εξάτμιση. Η βαλβίδα εξαγωγής ανοίγει και το έμβολο κινείται προς τα πάνω, ωθώντας προς τα έξω τα εξαντλημένα καυσαέρια. Στη συνέχεια, η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει ξανά και ξεκινά ο επόμενος κύκλος.
Χρειάζονται δύο πλήρεις περιστροφές του στροφαλοφόρου άξονα για να ολοκληρωθεί αυτός ο τετράχρονος- κύκλος. Όταν οδηγεί ένα αυτοκίνητο, αυτές οι τέσσερις ενέργειες επαναλαμβάνονται δεκάδες φορές το δευτερόλεπτο.
Αρχή λειτουργίας ενός τετράχρονου- κινητήρα εσωτερικής καύσης
II. Δύο κύριοι μηχανισμοί: ο ένας παράγει ενέργεια, ο άλλος χειρίζεται την ανταλλαγή αερίων
Η δομή ενός κινητήρα μπορεί να αναλυθεί σε δύο κύριους μηχανισμούς και πέντε κύρια συστήματα.
Ας δούμε πρώτα τους δύο κύριους μηχανισμούς. Το πρώτο είναι ο μηχανισμός **μανιβέλας{{1}μπιέλας**. Η αποστολή του μπορεί να συνοψιστεί σε μία πρόταση: μετατροπή της γραμμικής κίνησης προς τα πάνω-και-του εμβόλου στην περιστροφική κίνηση του στροφαλοφόρου άξονα. Καθώς το έμβολο κινείται πάνω-κάτω μέσα στον κύλινδρο, ωθεί τον στροφαλοφόρο άξονα να περιστραφεί μέσω της μπιέλας. Μόλις περιστραφεί ο στροφαλοφόρος άξονας, η ισχύς μεταδίδεται προς τα έξω. Αυτός ο μηχανισμός περιλαμβάνει εξαρτήματα όπως το έμβολο, τη μπιέλα, τον στροφαλοφόρο άξονα και τον σφόνδυλο. Ο σφόνδυλος εξυπηρετεί έναν επιπλέον σκοπό: την αποθήκευση ενέργειας για την εξασφάλιση ομαλότερης λειτουργίας του κινητήρα.
Το δεύτερο είναι το **valvetrain** (ή βαλβίδα). Η λειτουργία του είναι να ελέγχει το άνοιγμα και το χρονισμό των βαλβίδων εισαγωγής και εξαγωγής. Το άνοιγμα πολύ νωρίς ή πολύ αργά είναι προβληματικό. ο χρονισμός της βαλβίδας πρέπει να είναι απόλυτα συγχρονισμένος με την κίνηση του εμβόλου. Το βασικό εξάρτημα του συστήματος βαλβίδων είναι ο **εκκεντροφόρος**. Ένας εκκεντροφόρος άξονας μοιάζει με πλάστη με αρκετούς λοβούς σε σχήμα "ροδακινί-. καθώς περιστρέφεται, αυτοί οι λοβοί πιέζουν τις βαλβίδες, προκαλώντας το άνοιγμα τους.
Υπάρχουν δύο τύποι διαμορφώσεων εκκεντροφόρου:
Ο ένας είναι ο **Μονός εκκεντροφόρος εναέριος άξονας (SOHC)**, όπου ένας μόνος εκκεντροφόρος ελέγχει τόσο τις βαλβίδες εισαγωγής όσο και εξαγωγής. Αυτή η σχεδίαση είναι απλή, εύκολη στη συντήρηση και{1}}οικονομική, προσφέροντας καλή ροπή σε χαμηλές στροφές κινητήρα. Ωστόσο, σε υψηλές ταχύτητες, οι διαδικασίες εισαγωγής και εξαγωγής μπορεί να δυσκολεύονται να συμβαδίσουν.
Ο άλλος είναι ο **Διπλός εκκεντροφόρος υπερυψωμένος (DOHC)**, όπου χωριστοί εκκεντροφόροι ελέγχουν τις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής. Αυτή η τεχνολογία είναι πιο προηγμένη, με αποτέλεσμα πιο ομαλή παροχή ισχύος και ανώτερη απόδοση υψηλής-ταχύτητας. Η συντριπτική πλειοψηφία των σύγχρονων οικογενειακών αυτοκινήτων χρησιμοποιεί συστήματα DOHC.
Βασικά στοιχεία κινητήρα αυτοκινήτου: Μια τεχνική ματιά στο DOHC – Yiche
III. Πέντε σημαντικά συστήματα, το καθένα με τον δικό του ρόλο
Δύο μηχανισμοί από μόνοι τους είναι ανεπαρκείς. Για να λειτουργεί σωστά ένας κινητήρας, βασίζεται σε πέντε κύρια συστήματα που λειτουργούν σε συντονισμό.
Το **σύστημα παροχής καυσίμου** είναι υπεύθυνο για την ανάμειξη βενζίνης και αέρα στις σωστές αναλογίες και τη μεταφορά του μείγματος στους κυλίνδρους. Η ακριβής ποσότητα καυσίμου που ψεκάζεται και αναμιγνύεται αέρας υπολογίζεται με βάση το βάθος της εισόδου του πεντάλ γκαζιού.
Το **σύστημα ανάφλεξης** είναι υπεύθυνο για την ανάφλεξη του μίγματος καυσίμου αέρα-την ακριβή στιγμή. Τα βασικά του στοιχεία είναι το μπουζί και το πηνίο ανάφλεξης. Το πηνίο ανάφλεξης μετατρέπει την τροφοδοσία 12-volt του οχήματος σε ηλεκτρική ενέργεια υψηλής-τάσης (που υπερβαίνει τα 20.000 βολτ), την οποία χρησιμοποιεί το μπουζί για να δημιουργήσει έναν σπινθήρα που αναφλέγει το μείγμα μέσα στον κύλινδρο. Το σύστημα λίπανσης είναι υπεύθυνο για την παροχή λαδιού κινητήρα σε όλα τα κινούμενα μέρη του κινητήρα. Πολλά εξαρτήματα του κινητήρα{10}}όπως οι διεπαφές μεταξύ του στροφαλοφόρου άξονα και των ρουλεμάν ή μεταξύ των εμβόλων και των τοιχωμάτων του κυλίνδρου-λειτουργούν σε υψηλές ταχύτητες με εξαιρετικά στενά διάκενα. χωρίς λίπανση λαδιού, θα φθείρονταν και θα αστοχούσαν μέσα σε λίγα λεπτά. Η αντλία λαδιού αντλεί λάδι από το κάρτερ λαδιού και το παραδίδει υπό πίεση στα διάφορα σημεία που απαιτούν λίπανση.
Το σύστημα ψύξης είναι υπεύθυνο για τη μείωση της θερμοκρασίας του κινητήρα. Οι κινητήρες παράγουν τεράστια θερμότητα κατά τη λειτουργία-οι θερμοκρασίες στο εσωτερικό του κυλίνδρου μπορεί να φτάσουν από 2.200 έως 2.800 K κατά τη διάρκεια της διαδρομής ισχύος. Χωρίς ψύξη, τα μεταλλικά εξαρτήματα θα παραμορφώνονταν ή θα έλιωναν. Το σύστημα ψύξης χρησιμοποιεί μια αντλία νερού για την κυκλοφορία του ψυκτικού μεταξύ του κινητήρα και του ψυγείου, παρασύροντας και διαχέοντας τη θερμότητα.
Το σύστημα εκκίνησης είναι υπεύθυνο για την «αφύπνιση» του ακίνητου κινητήρα. Όταν γυρίζετε το κλειδί ή πατάτε το κουμπί εκκίνησης, η μίζα κινεί τον σφόνδυλο για να περιστρέψει τον στροφαλοφόρο άξονα και να θέσει τα έμβολα σε κίνηση, επιτρέποντας την ολοκλήρωση του αρχικού κύκλου εισαγωγής, συμπίεσης, ισχύος και εξαγωγής. Μόλις συμβεί αυτό, ο κινητήρας μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί μόνος του.
Ποια είναι τα πέντε κύρια συστήματα ενός κινητήρα; - Γιούτζια
IV. Τρεις διατάξεις κυλίνδρων, η καθεμία με τα δικά της χαρακτηριστικά
Η διάταξη των κυλίνδρων ενός κινητήρα είναι θέμα ειδικών σχεδιαστικών εκτιμήσεων.
Αφιέρωμα στον N52: Ο καλύτερος ατμοσφαιρικός εν σειρά-εξακινητήρας στον κόσμο! _ Chejiahao _ Ανακαλύπτοντας τη ζωή αυτοκινήτου _ Autohome
Ο πιο συνηθισμένος τύπος είναι ο εν σειρά κινητήρας, όπου όλοι οι κύλινδροι είναι διατεταγμένοι σε ευθεία γραμμή. Διαθέτει απλή δομή, χαμηλό κόστος και ευκολία συντήρησης. Τα περισσότερα οικογενειακά αυτοκίνητα με κινητήρες κάτω των 2,5 λίτρων χρησιμοποιούν ενσωματωμένη διαμόρφωση-τεσσάρων. Ο ενσωματωμένος-εξακινητήρας της BMW είναι μια αξιοσημείωτη εξαίρεση, που αντιπροσωπεύει μια εξαιρετικά εκλεπτυσμένη σχεδίαση.
Ενσωματωμένη,-τύπου V ή οριζόντια αντίθετη: ποια διάταξη κυλίνδρου κινητήρα είναι η καλύτερη; _ Γιιτσέ
Ο δεύτερος τύπος είναι ο κινητήρας τύπου V-, όπου οι κύλινδροι χωρίζονται σε δύο τράπεζες διατεταγμένες σε σχήμα V-. Αυτή η διάταξη χρησιμοποιείται γενικά για κινητήρες με περισσότερους από έξι κυλίνδρους. Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν ένα πιο κοντό και χαμηλότερο προφίλ, που διευκολύνει τη συσκευασία εντός του χώρου του κινητήρα. Επιπλέον, οι απέναντι συστοιχίες κυλίνδρων βοηθούν στην εξάλειψη ορισμένων κραδασμών. Τα μειονεκτήματα είναι η περίπλοκη δομή και η πιο δύσκολη συντήρηση.
Ποιοι είναι οι τύποι διατάξεων κυλίνδρων; _ Κινητήρας _ Αναλυτικές προδιαγραφές _ Εγκυκλοπαίδεια αυτοκινήτου _ Autohome
Ο τρίτος τύπος είναι η μηχανή τύπου W-, η οποία μπορεί να απεικονιστεί ως δύο μικρότερες διαμορφώσεις V-που ενώνονται για να σχηματίσουν ένα μεγαλύτερο σχήμα V-. Ο κινητήρας είναι κοντύτερος και φαρδύτερος, ωστόσο η δομή του είναι εξαιρετικά περίπλοκη. συναντάται συνήθως σε οχήματα υψηλής απόδοσης-. Το W12 της Volkswagen και το W16 της Bugatti είναι κλασικά παραδείγματα.
Οριζόντια αντίθετη μηχανή (Boxer Engine) – Pacific Auto Encyclopedia
Υπάρχει επίσης ο οριζόντια αντίθετος κινητήρας-ή κινητήρας "boxer"-όπου οι κύλινδροι βρίσκονται επίπεδοι, σχηματίζοντας γωνία 180 μοιρών. Το χαμηλό κέντρο βάρους και η συμμετρική διάταξη ωφελούν τον χειρισμό. Ωστόσο, η εφαρμογή της τεχνολογίας είναι δύσκολη και αυτή τη στιγμή χρησιμοποιείται κυρίως από την Porsche και τη Subaru.
V. Πάνω από έναν αιώνα τεχνολογίας αφιερωμένη σε έναν στόχο
Πάνω από ένας αιώνας έχει περάσει από τη γέννηση του πρώτου βενζινοκινητήρα το 1886.
Σε όλο αυτό το διάστημα, οι μηχανικοί προσπάθησαν να αυξήσουν την απόδοση ισχύος, να μειώσουν την κατανάλωση καυσίμου και τις εκπομπές ρύπων. Οι λόγοι συμπίεσης έχουν αυξηθεί από κάτω από 5 τις πρώτες μέρες σε πάνω από 10-ή ακόμα υψηλότερος-σήμερα. Οι βαλβίδες έχουν εξελιχθεί από πλευρικούς εκκεντροφόρους-σε εκκεντροφόρους εναέριους, προχωρώντας από SOHC σε DOHC. Τα συστήματα παροχής καυσίμου έχουν προχωρήσει από τα καρμπυρατέρ στον ηλεκτρονικό ψεκασμό καυσίμου και τέλος στον άμεσο ψεκασμό. Τα συστήματα ανάφλεξης έχουν εξελιχθεί από τύπους σημείων επαφής σε ηλεκτρονικά συστήματα και τώρα σε ακριβή έλεγχο υπολογιστή.
Ωστόσο, η θεμελιώδης λογική δεν άλλαξε ποτέ: μετατροπή της χημικής ενέργειας της βενζίνης σε θερμική ενέργεια και στη συνέχεια μετατροπή αυτής της θερμικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Τέσσερις κινήσεις, δύο κύριοι μηχανισμοί και πέντε βασικά συστήματα-αυτό το πλαίσιο παρέμεινε σταθερό για περισσότερο από έναν αιώνα.
Κάθε σπινθήρας από το μπουζί προκαλεί μια μικρο-έκρηξη. Κάθε διαδρομή του εμβόλου προς τα κάτω αντιπροσωπεύει μια μετατροπή ενέργειας. Κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα παρέχει ισχύ.
Είναι αυτός ο εξαιρετικά ακριβής μηχανικός συντονισμός που επιτρέπει στα βενζινοκίνητα-οχήματα να κινούνται.
