Monet ihmiset haluavat oppia lisää autoista syventääkseen ymmärrystään autoista, mutta autojen rakenteiden monimutkaisuuden vuoksi he kaikki luovuttavat. Alla olemme laatineet sinulle joukon kuvitettuja autoartikkeleita, jotka analysoivat auton sisäistä rakennetta kuvilla tehden monimutkaisista periaatteista helposti ymmärrettäviä.
kuva
Moottorin rakennetyyppien analyysi
Moottori on auton voimanlähde, aivan kuten ihmisen sydän. Eri ihmisten sydämien koko ja rakenne eivät kuitenkaan ole kovin erilaisia, mutta eri autojen moottoreiden sisäiset rakenteet ovat hyvin erilaisia. Joten mitä eroja eri moottoreiden rakenteissa on? Selvitetään yhdessä alla.
● Auton voimanlähde
kuva
Auton voimanlähde on moottori, ja moottorin teho tulee sylinterin sisältä. Moottorin sylinteri on paikka, jossa polttoaineen sisäinen energia muunnetaan liike-energiaksi. Voidaan yksinkertaisesti ymmärtää, että polttoaine poltetaan sylinterissä muodostaen valtavan paineen männän työntämiseksi ylös ja alas, ja voima välittyy kampiakselille kiertokangen kautta ja muunnetaan lopulta pyöriväksi liikkeeksi ja sitten voimansiirron kautta. ja vetoakseli, voima välittyy vetopyörille auton ajamiseksi eteenpäin.
●Sylintereiden määrä ei voi olla liian monta
kuva
Useimmissa autoissa on yleensä nelisylinteriset ja kuusisylinteriset moottorit. Koska moottorin teho tulee pääasiassa sylintereistä, tarkoittaako se sitä, että mitä enemmän sylintereitä, sen parempi? Itse asiassa, kun sylinterien lukumäärä kasvaa, myös moottorin osat kasvavat. Vastaavalla lisäyksellä moottorin rakenne on monimutkaisempi, mikä myös heikentää moottorin luotettavuutta. Lisäksi se lisää myös moottorin valmistuskustannuksia ja myöhempiä huoltokustannuksia. Siksi auton moottorin sylinterimäärä valitaan kattavan kompromissin jälkeen, joka perustuu moottorin käyttöön ja suorituskykyvaatimuksiin. V12-, W12- ja W16-moottoreita käytetään vain muutamissa korkean suorituskyvyn autoissa.
● V-tyypin moottorirakenne
kuva
Itse asiassa yksinkertainen käsitys V-muotoisesta moottorista on, että vierekkäiset sylinterit on ryhmitelty yhteen tiettyyn kulmaan. Sivulta katsottuna se näyttää V-muodolta, joka on V-muotoinen moottori. Rivimoottoriin verrattuna V-tyypin moottorin korkeus ja pituus pienenevät, mikä voi laskea moottorin kantta ja täyttää aerodynaamiset vaatimukset. V-tyypin moottorin sylinterit on sijoitettu vastakkaisiin suuntiin kulmaan, joka voi kompensoida osan tärinästä. Haittapuolena on kuitenkin se, että on käytettävä kahta sylinterikansia ja rakenne on suhteellisen monimutkainen. Vaikka moottorin korkeutta on pienennetty, myös sen leveys on kasvanut vastaavasti, mikä vaikeuttaa muiden laitteiden asentamista kiinteään moottoritilaan.
●W-tyypin moottorin rakenne
kuva
V-muotoisen moottorin molemmilla puolilla olevat sylinterit on porrastettu pieneen kulmaan W-muotoisen moottorin muodostamiseksi. V-tyyppisiin moottoreihin verrattuna W-tyypin moottoreiden etuna on, että kampiakseli voi olla lyhyempi ja paino voi olla kevyempi, mutta myös leveys kasvaa vastaavasti ja moottoritila täyttyy täyteen. Haittapuolena on, että W-tyyppinen moottori on rakenteellisesti jaettu kahteen osaan, rakenne on monimutkaisempi ja se tuottaa käytön aikana paljon tärinää, joten sitä käytetään vain muutamissa ajoneuvoissa.
kuva
● Vaakasuuntainen moottorin rakenne
kuva
Vaakasuunnassa vastakkaisen moottorin viereiset sylinterit on järjestetty vastakkain (männän pohja osoittaa ulospäin). Kahden sylinterin välinen kulma on 180 astetta, mutta se eroaa olennaisesti 180 asteen V-tyypin moottorista. Vaakasuunnassa vastakkaiset moottorit ovat samanlaisia kuin rivimoottorit siinä mielessä, että niissä ei ole yhteistä kampitappia (eli yksi mäntä on kytketty vain yhteen kammen tappiin) ja vastakkaisten mäntien liikesuunta on päinvastainen, mutta 180 asteen V- tyyppinen moottori on juuri päinvastoin. Vaakasuunnassa vastakkaisen moottorin etuja ovat, että se voi tasata tärinää ja saada moottorin käymään tasaisemmaksi; painopiste on alhaalla, ja auton etuosa voidaan suunnitella alemmaksi aerodynaamisten vaatimusten mukaisesti; tehon ulostuloakselin suunta on yhdenmukainen voimansiirtoakselin suunnan kanssa, ja voimansiirto on tehokkaampi. Haitat: Rakenne on monimutkainen ja ylläpito hankalaa; tuotantoprosessi on vaativa ja tuotantokustannukset korkeat. Tunnetuista merkkiautoista vain Porsche ja Subaru vaativat edelleen vaakasuoraan vastakkaisten moottoreiden käyttöä.
● Miksi moottori tuottaa jatkuvasti tehoa?
Syy, miksi moottori voi tuottaa jatkuvasti tehoa, johtuu sylinterin neljän imu-, puristus-, teho- ja pakotahtien säännöllisestä syklisestä toiminnasta.
kuva
Imuiskun aikana, kun mäntä liikkuu sylinterin yläkuolokohdasta alakuolokohtaan, imuventtiili avautuu, poistoventtiili sulkeutuu ja raitista ilmaa ja bensiiniseosta imetään sylinteriin.
Puristustahdin aikana imu- ja pakoventtiilit ovat kiinni, ja mäntä liikkuu alakuolopisteestä yläkuolokohtaan puristaen sekoitettua kaasua sylinterin yläosaan lisätäkseen sekakaasun lämpötilaa ja valmistautuakseen voimatahtiin. .
Tehoiskun aikana sytytystulppa sytyttää puristetun kaasun ja sekoitettu kaasu "räjähtää" sylinterissä muodostaen valtavan paineen, työntäen männän ylemmästä kuolokohdasta alakuolokohtaan ja työntämällä kampiakselin pyörimään kiertokangen läpi. .
Pakotahdin aikana mäntä liikkuu alakuolokohdasta ylemmäksi kuolokohtaan. Tässä vaiheessa imuventtiili sulkeutuu ja pakoventtiili avautuu, ja palanut pakokaasu poistetaan sylinteristä pakosarjan kautta.
● Moottorin teho tulee räjähdyksistä
kuva
Moottorin tuottama teho tulee itse asiassa sylinterissä olevasta "räjähdysvoimasta". Suljetussa sylinterin palotilassa sytytystulppa sytyttää tietyn osan bensiinin ja ilman seosta välittömästi oikealla hetkellä, mikä tuottaa valtavan räjähdysvoiman. Polttokammion yläosa on kiinteä, ja valtava paine pakottaa männän liikkumaan alaspäin. , työntää kampiakselin kiertokangen läpi ja siirtää sitten voiman vetopyörille useiden mekanismien kautta ja lopulta ajaa autoa.
● Sytytystulpat ovat "räjäytyksen" mestareita
kuva
Jos haluat, että sylinterissä oleva "räjähdys" on tehokkaampi, oikea-aikainen sytytys on erittäin tärkeää, ja sytytystulpalla sylinterissä on "räjähdyksen" rooli. Itse asiassa sytytystulpan sytytysperiaate on jossain määrin samanlainen kuin salaman. Sytytystulpan päässä on keskielektrodi ja sivuelektrodi (suhteessa kahteen pilveen, joiden ionit ovat vastakkaisia). Kahden elektrodin välissä on pieni rako (kutsutaan sytytysväliksi). Kun se on kytkettynä, se voi tuottaa jopa yli 10,000 voltin sähkökipinöitä, jotka voivat välittömästi "räjäyttää" sylinterissä olevan kaasuseoksen.
●Imuventtiili on suurempi kuin pakoventtiili
kuva
Jotta sylinterissä "räjähtäisi" jatkuvasti, uutta polttoainetta on syötettävä jatkuvasti ja pakokaasut on poistettava ajoissa. Imu- ja pakoventtiileillä on tärkeä rooli tässä prosessissa. Imu- ja poistoventtiilejä ohjataan nokkojen avulla, jotta ne suorittavat kaksi toimintoa "avautuminen" ja "sulkeminen" oikea-aikaisesti. Miksi näkemäsi imuventtiilit ovat aina suurempia kuin pakoventtiilit? Koska imuilma imetään yleensä alipaineella ja pakokaasua puristetaan pakokaasun työntämiseksi ulos, poisto on suhteellisen helpompaa kuin imu. Saadakseen enemmän raitista ilmaa osallistumaan palamiseen, imuventtiilin on oltava suurempi, jotta ilmaa saadaan enemmän.
● Venttiilien lukumäärä ei saa olla liian suuri
kuva
Jos moottorissa on useita venttiilejä, ilmanottotilavuus on suuri suurilla nopeuksilla, pakoputki on puhdas ja moottorin suorituskyky on parempi (elokuvateatterin tapaan, jos oviaukkoja on useita, on paljon helpompi päästä sisään ja ulos). Moniventtiilirakenne on kuitenkin monimutkaisempi, erityisesti venttiilin käyttötapa, palotilan rakenne ja sytytystulpan asento, jotka kaikki on järjestettävä huolellisesti. Tämä edellyttää korkeaa tuotantoprosessia, korkeita valmistuskustannuksia ja vaikeaa myöhempää huoltoa. Siksi venttiilien lukumäärä ei saa olla liian suuri. Tavallisissa moottoreissa on 4 venttiiliä per sylinteri (2 sisään ja 2 ulos).
Moottorin säädettävän venttiilin periaatteen analyysi
Olemme jo oppineet moottorin perusrakenteesta ja voimanlähteestä. Itse asiassa moottorin todellinen käyntinopeus ei ole staattinen, vaan juoksevan ihmisen tapaan välillä nopea ja välillä lempeä, joten on erityisen tärkeää säätää omaa hengitysrytmiä. Katsotaanpa kuinka moottori "hengittää".
● Nokka-akselin toiminta
kuva
Yksinkertaisesti sanottuna nokka-akseli on metallitanko, jossa on useita kiekon muotoisia nokkeja. Mikä rooli tällä metallitangolla on moottorin toiminnassa? Se vastaa pääasiassa imu- ja pakoventtiilien avaamisesta ja sulkemisesta. Nokka-akseli pyörii edelleen kampiakselin ohjaamana, ja nokka painaa jatkuvasti venttiiliä (keinuvartta tai työntötankoa), mikä ohjaa imuventtiilin ja pakoventtiilin avaamista ja sulkemista.
●Mitä OHV, OHC, SOHC ja DOHC tarkoittavat?
Kirjaimet SOHC ja DOHC näkyvät usein moottorin kotelossa. Mitä nämä kirjaimet tarkoittavat? OHV tarkoittaa yläventtiiliä ja alanokka-akselia, mikä tarkoittaa, että nokka-akseli on järjestetty sylinterin pohjalle ja venttiilit sylinterin yläosaan. OHC viittaa yläpuoliseen nokka-akseliin, eli nokka-akseli on järjestetty sylinterin päälle.
kuva
Jos sylinterin yläosassa on vain yksi nokka-akseli, joka vastaa imu- ja pakoventtiilien avaamisesta ja sulkemisesta samanaikaisesti, sitä kutsutaan yksittäiseksi yläpuoliseksi nokka-akseliksi (SOHC). Jos sylinterin päällä on kaksi nokka-akselia, jotka vastaavat imu- ja pakoventtiilien avaamisesta ja sulkemisesta, sitä kutsutaan kaksoisnokka-akseliksi (DOHC).
kuva
Pohjan nokka-akselin nokka ja venttiilin keinuvarsi on yhdistettävä metallisella kiertokangella. Nokka nostaa kiertokankea ja työntää vipuvartta venttiilin avaamiseksi ja sulkemiseksi. Liian suuri pyörimisnopeus voi kuitenkin helposti saada ejektorin tangon katkeamaan, joten tätä mallia käytetään enimmäkseen moottoreissa, joissa on suuri iskutilavuus, alhainen pyörimisnopeus ja suuri vääntömomentti. Yläpuoleisesta nokka-akselista voidaan jättää pois työntötanko, mikä yksinkertaistaa voimansiirtomekanismia nokka-akselista venttiiliin ja sopii paremmin moottorin tehoon suurella nopeudella. Yläpuolista nokka-akselia käytetään laajasti.
● Kaasunjakelumekanismin rooli
kuva
Venttiilisarjaan kuuluu pääasiassa jakovaihteisto, nokka-akseli, venttiilin voimansiirtokomponentit (venttiilit, työntötangot, vipuvarret jne.). Sen päätehtävä on avata ja sulkea jokaisen sylinterin imu- ja pakoventtiilit oikea-aikaisesti moottorin työolosuhteiden mukaan. , jotta tuore sekoitettu kaasu voi täyttää sylinterin ajoissa ja pakokaasut voidaan poistaa sylinteristä ajoissa.
● Mikä on venttiilin ajoitus? Miksi ajoitusta tarvitaan?
Ns. venttiilin ajoitus voidaan yksinkertaisesti ymmärtää hetkeksi, jolloin venttiili avautuu ja sulkeutuu. Teoreettisesti imuiskun aikana, kun mäntä liikkuu yläkuolokohdasta alakuolokohtaan, imuventtiili avautuu ja pakoventtiili sulkeutuu; pakotahdin aikana, kun mäntä liikkuu alakuolopisteestä yläkuolokohtaan, imuventtiili sulkeutuu ja pakoventtiili auki.
kuva
Joten miksi meidän pitää olla ajoissa? Itse asiassa moottorin varsinaisessa toiminnassa imuventtiili on avattava etukäteen ja suljettava myöhemmin, jotta sylinterissä olevan ilmanottoa voidaan lisätä; samoin pakokaasun poistamiseksi sylinterinpuhdistimessa pakoventtiili on avattava etukäteen ja suljettava myöhemmin. Viivästynyt sammutus varmistaa moottorin tehokkaan toiminnan.
●Mitä ovat säädettävä venttiilin ajoitus ja säädettävä venttiilin nosto?
Kun moottori pyörii suurella nopeudella, kunkin sylinterin imu- ja poistoaika yhdessä työjaksossa on hyvin lyhyt. Korkean lataustehokkuuden saavuttamiseksi sylinterin imu- ja poistoaikaa on pidennettävä, mikä on vaatimus. Lisää venttiilin limityskulmaa; kun moottori on alhaisella nopeudella, liiallinen venttiilien limityskulma saa helposti pakokaasun virtaamaan taaksepäin, ja imutilavuus sen sijaan pienenee, mikä johtaa epävakaaseen moottorin joutokäyntiin ja alhaiseen vääntömomenttiin alhaisilla nopeuksilla.
kuva
Kiinteän venttiilin ajoituksen on vaikea vastata sekä korkeiden että alhaisten moottorin käyntinopeuksien tarpeita samanaikaisesti, joten muuttuva venttiilin ajoitus syntyi. Muuttuva venttiilin ajoitus voidaan säätää eri moottorin kierrosnopeuksien ja työolosuhteiden mukaan, jotta moottori voi saavuttaa ihanteellisen imu- ja pakokaasutehokkuuden suurilla ja pienillä nopeuksilla.
kuva
Moottorin tehoon vaikuttava olemus liittyy itse asiassa sylinteriin aikayksikköä kohti tulevan hapen määrään. Säädettävä venttiilin ajoitusjärjestelmä voi muuttaa vain venttiilin avautumis- ja sulkemisaikaa, mutta ei voi muuttaa ilmanottoa aikayksikköä kohti. Säädettävä venttiilin ajoitus Nosto pystyy vastaamaan tähän tarpeeseen. Jos moottorin venttiiliä pidetään talon "ovina", venttiilin ajoituksena voidaan ymmärtää "ovi" avautuvan ajan ja venttiilin nosto vastaa "oven" aukon kokoa.
● Toyota VVT-i säädettävä venttiilin ajoitusjärjestelmä
Toyotan säädettävä venttiilien ajoitusjärjestelmä on ollut laajalti käytössä. Pääperiaate on asentaa hydraulimekanismi nokka-akselille ja säätää ECU:n ohjauksella venttiilin avautumis- ja sulkeutumisaikaa tietyllä kulma-alueella tai Edistää, viivästää tai pysyä samana.
kuva
Nokka-akselin jakopyörän ulompi roottori on kytketty jakoketjuun (hihnaan) ja sisäroottori on kytketty nokka-akseliin. Ulkoroottori voi epäsuorasti ajaa sisäroottoria hydrauliöljyn läpi, jolloin saavutetaan kulman eteneminen tai viive tietyllä alueella.
● Muuttuva Honda i-VTEC -venttiilinnostojärjestelmä
Hondan i-VTEC-säätöventtiilin nostojärjestelmän rakenne ja toimintaperiaate eivät ole monimutkaisia. Se voidaan nähdä kolmannen vipuvarren ja kolmannen nokka-akselin lisäämisenä alkuperäiseen. Miten se muuttaa venttiilin nostoa? Voidaan yksinkertaisesti ymmärtää, että kolmen vipuvarren erottamisen ja integroinnin avulla saavutetaan korkean ja matalan kulman nokka-akselien vaihto, mikä muuttaa venttiilin nostoa.
kuva
Kun moottori on alhaisella kuormituksella, kolme keinuvipua ovat erillään. Matalakulmanokan molemmilla puolilla olevat keinuvivut ohjaavat venttiilin avaamista ja sulkemista, ja venttiilin nosto on pieni. Kun moottori on korkealla kuormituksella, kolme keinuvipua yhdistetään yhdeksi ja venttiilin nosto on pieni. Kulmanokka käyttää välivipuvartta ja siinä on suuri venttiilin nosto.
● BMW Valvetronic muuttuva venttiilin nostojärjestelmä
kuva
BMW:n säädettävä Valvetronic-venttiilinnostusjärjestelmä muuttaa pääasiassa venttiilin nostoa lisäämällä venttiilimekanismiin komponentteja, kuten epäkeskoakselit, servomoottorit ja välityöntötangot. Kun moottori toimii, kierukkavaihteisto käyttää epäkeskoakselia pyörimään ja työntää sitten venttiilin välityöntötangon ja vipuvarren läpi. Epäkesko pyörii eri kulmissa, ja nokka-akseli työntää venttiiliä välityöntötangon ja vipuvarren läpi tuottaakseen erilaisia nostoja, mikä ohjaa venttiilin nostoa.
● Audi AVS säädettävä venttiilinnostusjärjestelmä
kuva
Audin säädettävä AVS-venttiilinnostusjärjestelmä muuttaa pääasiassa venttiilin nostoa vaihtamalla nokka-akseliin kahta eri korkeutta olevaa nokkasarjaa. Sen periaate on hyvin samanlainen kuin Hondan i-VTEC, paitsi että AVS-järjestelmä on asennettu nokka-akseliin. Nokka-akselin kierreholkkia käytetään nokka-akselin siirtämiseen vasemmalle ja oikealle, jolloin vaihdetaan nokka-akselin korkeaa ja matalaa nokkaa.
kuva
kuva
Kun moottori on suuren kuormituksen alaisena, sähkömagneettinen ohjain siirtää nokka-akselia oikealle ja vaihtaa korkeakulmanokkaan, mikä lisää venttiilin nostoa; kun moottori on alhaisella kuormituksella, sähkömagneettinen voimanlähde siirtää nokka-akselia vasemmalle ja vaihtaa matalakulmanokkaan. , vähentääksesi venttiilin nostoa.
Analyysi suoraruiskutuksen periaatteesta moottorin sylinterissä
Energia- ja ympäristönsuojeluvaatimusten tiukentuessa moottoreita on edelleen parannettava ja kehitettävä vastaamaan ihmisten tarpeita. Uskon, että kaikki tuntevat sellaiset termit kuin "sylinterisuora ruiskutus", "kerroksinen poltto" ja "muuttuva iskutilavuus". Miten ne toimivat? Selvitetään yhdessä alla.
● Ovatko mäntä ja kampiakseli eniten "väsyttävä"?
kuva
Kun se on käynnistetty ja käynnissä, männän "pää" altistuu korkealle lämpötilalle ja korkealle paineelle, ja se jatkaa liikkumista ylös ja alas suurella nopeudella. Työympäristö on erittäin ankara. Voidaan sanoa, että mäntä on moottorin "sydän", joten männän materiaalin valmistustarkkuudella on erittäin korkeat vaatimukset.
kuva
Myös kampiakselin päälle astuminen männän kautta on epämukavaa, koska sen on pyörittävä jatkuvasti suurella nopeudella. Kampiakseli pyörii tuhansia kertoja minuutissa ja kantaa raskaan tehtävän käyttää öljypumppua, generaattoria, ilmastointikompressoria, nokka-akselia ja muita mekanismeja. Se on moottorin tehon väliakseli, joten se on myös suhteellisen "vahva".
● Kuinka muuttaa lineaarinen liike pyöriväksi liikkeeksi?
Tiedämme kaikki, että sylinterissä oleva mäntä liikkuu ylös ja alas lineaarisella liikkeellä, mutta kuinka lineaarinen liike muunnetaan pyöriväksi liikkeeksi, jotta saataisiin ulos pyöritysvoima, joka ajaa pyöriä eteenpäin? Itse asiassa tällä on paljon tekemistä kampiakselin rakenteen kanssa. Kampiakselin kiertokangen akseli ja pääakseli eivät ole samassa suorassa linjassa, vaan ne on sijoitettu vastakkain.
kuva
Tämä liikeperiaate itse asiassa seuraa minua
