Mange har kjørt i årevis uten å vite nøyaktig hva som får en bensindreven bil til å bevege seg.-
I dag, la oss rydde opp i dette en gang for alle.
I. Fire handlinger som gjentas i en syklus
En bensinbils kraft kommer fra motoren, og motorens kjerne består av fire slag: inntak, kompresjon, kraft og eksos.
Du kan visualisere disse fire slagene som en person som utfører en fullstendig sekvens av bevegelser: inhalering, avstiving, kraftutøvelse og utpust.
Første handling: Inntak. Stempelet beveger seg nedover; inntaksventilen åpner mens eksosventilen stenger. Dette skaper undertrykk inne i sylinderen, og trekker inn "luft-drivstoffblandingen" (en blanding av luft og bensin). Det fungerer akkurat som å trekke tilbake stempelet på en sprøyte for å trekke noe inn.
Andre handling: Komprimering. Både inntaks- og eksosventilene er tett lukket, og stempelet beveger seg oppover. Blandingen komprimeres tettere og tettere; volumet krymper mens temperaturen og trykket øker. Kompresjonsforholdet for standard familiebiler er vanligvis mellom 10:1 og 12:1. Et høyere kompresjonsforhold gir mer eksplosiv kraft under forbrenning. Den kan imidlertid ikke være *for* høy; hvis den er det, kan bensinen antennes spontant før tennpluggen fyrer av-et fenomen kjent som "banking" eller fortenning.- Det er derfor oktantallet til bensinen du bruker avhenger av motorens kompresjonsforhold.
Tredje handling: Kraft. Dette er det eneste slaget som genererer kraft. Akkurat som stempelet nærmer seg toppen, tennpluggen fyrer. Blandingen brenner øyeblikkelig og skaper gass med høy-temperatur og høyt-trykk som presser stempelet kraftig nedover. Stempelets lineære bevegelse overføres via koblingsstangen til veivakselen, og konverterer den til rotasjonsbevegelse-som er det som får hjulene til å snurre.
Fjerde handling: Eksos. Eksosventilen åpnes, og stempelet beveger seg oppover, og skyver ut de brukte eksosgassene. Deretter åpnes inntaksventilen igjen, og neste syklus begynner.
Det tar to hele rotasjoner av veivakselen for å fullføre denne fire-syklusen. Når en bil kjører, gjentas disse fire handlingene dusinvis av ganger per sekund.
Arbeidsprinsippet til en fire-forbrenningsmotor
II. To hovedmekanismer: den ene genererer kraft, den andre håndterer gassutveksling
En motors struktur kan brytes ned i to hovedmekanismer og fem hovedsystemer.
La oss først se på de to hovedmekanismene. Den første er **sveiven-vevstangmekanismen**. Oppgaven kan oppsummeres i én setning: å konvertere den lineære opp-og-nedbevegelsen til stempelet til rotasjonsbevegelsen til veivakselen. Når stempelet beveger seg opp og ned i sylinderen, skyver det veivakselen for å rotere via koblingsstangen; når veivakselen snur seg, overføres kraften utover. Denne mekanismen består av komponenter som stempel, koblingsstang, veivaksel og svinghjul. Svinghjulet tjener et ekstra formål: å lagre energi for å sikre jevnere motordrift.
Den andre er **ventiltoget** (eller ventiltoget). Dens funksjon er å kontrollere åpningen og tidspunktet for inntaks- og eksosventilene. Å åpne for tidlig eller for sent er problematisk; ventiltimingen må være perfekt synkronisert med stempelets bevegelse. Kjernekomponenten i ventiltoget er **kamakselen**. En kamaksel ligner en kjevle besatt med flere «fersken-formede» fliker; mens den roterer, presser disse lappene mot ventilene og får dem til å åpne seg.
Det er to typer kamakselkonfigurasjoner:
Den ene er **Single Overhead Camshaft (SOHC)**, der en enkelt kamaksel styrer både inntaks- og eksosventilene. Denne designen er enkel, lett å vedlikeholde og kostnadseffektiv-og tilbyr godt dreiemoment ved lave motorturtall. Ved høye hastigheter kan imidlertid inntaks- og eksosprosessene slite med å henge med.
Den andre er **Double Overhead Camshaft (DOHC)**, hvor separate kamaksler styrer inntaks- og eksosventilene. Denne teknologien er mer avansert, noe som resulterer i jevnere kraftlevering og overlegen høy{1}}hastighetsytelse. De aller fleste moderne familiebiler bruker DOHC-systemer.
Grunnleggende om motormotorer: En teknisk titt på DOHC – Yiche
III. Fem store systemer, hver med sin egen rolle
To mekanismer alene er utilstrekkelige; for at en motor skal fungere riktig, er den avhengig av fem hovedsystemer som fungerer sammen.
**drivstofftilførselssystemet** er ansvarlig for å blande bensin og luft i riktige proporsjoner og levere blandingen inn i sylindrene. Den nøyaktige mengden drivstoff som injiseres og luft blandes, beregnes basert på dybden på gasspedalen.
**tenningssystemet** er ansvarlig for å tenne luft-drivstoffblandingen i det nøyaktige øyeblikket. Dens kjernekomponenter er tennpluggen og tennspolen. Tennspolen forvandler kjøretøyets 12-volts forsyning til høy-elektrisitet (over 20 000 volt), som tennpluggen bruker til å generere en gnist som tenner blandingen inne i sylinderen. Smøresystemet er ansvarlig for å tilføre motorolje til alle bevegelige deler i motoren. Mange motorkomponenter-som grensesnittene mellom veivakselen og lagrene, eller mellom stempler og sylindervegger, fungerer ved høye hastigheter med ekstremt trange klaringer; uten oljesmøring ville de slites ut og svikte i løpet av minutter. Oljepumpen trekker olje fra oljesumpen og leverer den under trykk til de ulike punktene som krever smøring.
Kjølesystemet er ansvarlig for å senke motorens temperatur. Motorer genererer enorm varme under drift-temperaturer inne i sylinderen kan nå 2200 til 2800 K under kraftslaget. Uten avkjøling ville metallkomponenter deformeres eller smelte. Kjølesystemet bruker en vannpumpe for å sirkulere kjølevæske mellom motoren og radiatoren, og transporterer bort og sprer varmen.
Startsystemet er ansvarlig for å "vekke" den stasjonære motoren. Når du vrir nøkkelen eller trykker på startknappen, driver startmotoren svinghjulet for å rotere veivakselen og sette stemplene i bevegelse, noe som muliggjør fullføring av den første inntaks-, kompresjons-, kraft- og eksossyklusen. Når dette skjer, kan motoren fortsette å gå av seg selv.
Hva er de fem hovedsystemene til en motor? - Youjia
IV. Tre sylinderoppsett, hver med sine egne egenskaper
Arrangementet av en motors sylindre er et spørsmål om spesifikke designhensyn.
En hyllest til N52: Verdens beste naturlig aspirerte inline-seks-motor! _ Chejiahao _ Oppdage billivet _ Autohome
Den vanligste typen er inline-motoren, hvor alle sylindre er ordnet i en rett linje. Den har en enkel struktur, lav kostnad og enkelt vedlikehold. De fleste familiebiler med motorer under 2,5 liter bruker en inline-fire-konfigurasjon. BMWs inline-seks-motor er et bemerkelsesverdig unntak, som representerer en svært raffinert design.
Inline, V-type eller horisontalt motsatt: hvilken motorsylinderlayout er best? _ Jesj
Den andre typen er V-motoren, der sylindrene er delt inn i to banker arrangert i en V--form. Denne layouten brukes vanligvis for motorer med mer enn seks sylindre. Fordelene inkluderer en kortere og lavere profil, noe som gjør det lettere å pakke i motorrommet; i tillegg hjelper de motstående sylinderbankene til å eliminere noen vibrasjoner. Ulempene er en kompleks struktur og vanskeligere vedlikehold.
Hva er typene sylinderarrangementer? _ Motor _ Detaljerte spesifikasjoner _ Bil Encyclopedia _ Autohome
Den tredje typen er W-type-motoren, som kan visualiseres som to mindre V-konfigurasjoner sammen for å danne en større V--form. Motoren er kortere og bredere, men strukturen er ekstremt kompleks; det finnes vanligvis i kjøretøyer med høy ytelse-. Volkswagens W12 og Bugattis W16 er klassiske eksempler.
Horisontalt motstående motor (Boxer Engine) – Pacific Auto Encyclopedia
Det er også den horisontalt motsatte motoren-eller "bokser"-motoren-der sylindrene ligger flatt og danner en 180-graders vinkel. Det lave tyngdepunktet og den symmetriske layouten gir god håndtering. Teknologien er imidlertid utfordrende å implementere, og den brukes i dag primært av Porsche og Subaru.
V. Over et århundre med teknologi dedikert til ett mål
Mer enn et århundre har gått siden den første bensinmotoren ble født i 1886.
Gjennom denne tiden har ingeniører forsøkt å øke kraftuttaket, redusere drivstofforbruket og redusere utslippene. Kompresjonsforhold har økt fra under 5 i de første dagene til over 10-eller enda høyere-i dag. Ventiltog har utviklet seg fra side-monterte kamaksler til overliggende kamaksler, og har utviklet seg fra SOHC til DOHC. Drivstoffleveringssystemer har avansert fra forgassere til elektronisk drivstoffinnsprøytning, og til slutt til direkte innsprøytning. Tenningssystemer har utviklet seg fra kontaktpunkttyper til elektroniske systemer, og nå til presis datakontroll.
Likevel har den grunnleggende logikken aldri endret seg: å konvertere den kjemiske energien til bensin til termisk energi, og deretter transformere den termiske energien til mekanisk energi. Fire slag, to hovedmekanismer og fem nøkkelsystemer-dette rammeverket har holdt seg konstant i over et århundre.
Hver gnist fra tennpluggen utløser en mikro-eksplosjon. Hvert nedadgående slag av stempelet representerer en energiomdannelse. Hver rotasjon av veivakselen gir kraft.
Det er denne utsøkt presise mekaniske koordineringen som lar bensindrevne-kjøretøyer kjøre.
