Wiele osób chce dowiedzieć się więcej o samochodach, aby pogłębić swoją wiedzę na temat samochodów, ale ze względu na złożoność konstrukcji samochodów wszyscy się poddają. Poniżej przygotowaliśmy dla Ciebie zestaw ilustrowanych artykułów samochodowych, które analizują wewnętrzną strukturę samochodu za pomocą zdjęć, dzięki czemu skomplikowane zasady są łatwe do zrozumienia.
zdjęcie
Analiza typów konstrukcji silników
Silnik jest źródłem zasilania samochodu, podobnie jak serce człowieka. Jednak wielkość i budowa serc różnych ludzi nie różnią się zbytnio, ale wewnętrzne struktury silników różnych samochodów są bardzo różne. Jakie są więc różnice w konstrukcjach różnych silników? Dowiedzmy się razem poniżej.
● Źródło energii samochodowej
zdjęcie
Źródłem zasilania samochodu jest silnik, a moc silnika pochodzi z wnętrza cylindra. Cylinder silnika to miejsce, w którym energia wewnętrzna paliwa zamieniana jest na energię kinetyczną. Można łatwo zrozumieć, że paliwo spala się w cylindrze, wytwarzając ogromne ciśnienie, które przesuwa tłok w górę i w dół, a siła przekazywana jest na wał korbowy przez korbowód i ostatecznie przekształcana w ruch obrotowy, a następnie przez przekładnię i wale napędowym, moc przekazywana jest na koła napędowe w celu napędzania samochodu do przodu.
●Liczba cylindrów nie może być zbyt duża
zdjęcie
Większość samochodów ma na ogół silniki czterocylindrowe i sześciocylindrowe. Skoro moc silnika pochodzi głównie z cylindrów, czy oznacza to, że im więcej cylindrów, tym lepiej? W rzeczywistości wraz ze wzrostem liczby cylindrów zwiększają się również części silnika. Przy odpowiednim wzroście konstrukcja silnika będzie bardziej złożona, co również zmniejszy niezawodność silnika. Ponadto zwiększy to również koszty produkcji silnika i późniejsze koszty konserwacji. Dlatego liczbę cylindrów w silniku samochodowym wybiera się po kompleksowym kompromisie w oparciu o wymagania dotyczące użytkowania i wydajności silnika. Silniki takie jak V12, W12 i W16 są używane tylko w kilku samochodach o wysokich osiągach.
● Konstrukcja silnika typu V
zdjęcie
W rzeczywistości proste zrozumienie silnika w kształcie litery V polega na tym, że sąsiednie cylindry są zgrupowane razem pod pewnym kątem. Patrząc z boku, wygląda jak kształt litery V, czyli silnik w kształcie litery V. W porównaniu z silnikiem rzędowym wysokość i długość silnika typu V są zmniejszone, co może obniżyć pokrywę silnika i spełnić wymagania aerodynamiczne. Cylindry silnika typu V są ułożone w przeciwnych kierunkach pod kątem, co może zrównoważyć część wibracji. Wadą jest jednak to, że trzeba zastosować dwie głowice cylindrów, a konstrukcja jest stosunkowo skomplikowana. Choć zmniejszono wysokość silnika, odpowiednio zwiększono także jego szerokość, co utrudnia montaż innych urządzeń w komorze silnika o stałej powierzchni.
●Konstrukcja silnika typu W
zdjęcie
Cylindry po obu stronach silnika w kształcie litery V są ułożone naprzemiennie pod niewielkim kątem, tworząc silnik w kształcie litery W. W porównaniu z silnikami typu V zaletą silników typu W jest to, że wał korbowy może być krótszy, a masa mniejsza, ale jednocześnie odpowiednio zwiększa się szerokość, a komora silnika będzie pełniej wypełniona. Wadą jest to, że silnik typu W jest konstrukcyjnie podzielony na dwie części, konstrukcja jest bardziej złożona i podczas pracy będzie wytwarzał duże wibracje, dlatego jest stosowany tylko w kilku pojazdach.
zdjęcie
● Poziomo przeciwległa konstrukcja silnika
zdjęcie
Sąsiednie cylindry silnika umieszczonego poziomo są ułożone naprzeciw siebie (dno tłoka skierowane jest na zewnątrz). Kąt pomiędzy dwoma cylindrami wynosi 180 stopni, ale zasadniczo różni się od silnika typu V o kącie 180 stopni. Silniki ustawione poziomo są podobne do silników rzędowych pod tym względem, że nie mają wspólnego czopa korbowego (to znaczy, że jeden tłok jest połączony tylko z jednym czopem korbowym), a kierunek ruchu przeciwległych tłoków jest przeciwny, ale 180 stopni V- typ silnika jest dokładnie odwrotny. Zaletą silnika ustawionego poziomo jest to, że dobrze kompensuje wibracje i sprawia, że silnik pracuje płynniej; środek ciężkości jest nisko, a przód samochodu można zaprojektować niżej, aby spełnić wymagania aerodynamiczne; kierunek wału wyjściowego mocy jest zgodny z kierunkiem wału napędowego, a przenoszenie mocy ma wyższą wydajność. Wady: Struktura jest złożona, a konserwacja niewygodna; proces produkcyjny jest wymagający, a koszt produkcji wysoki. Spośród samochodów znanych marek jedynie Porsche i Subaru nadal nalegają na stosowanie poziomo przeciwległych silników.
● Dlaczego silnik stale dostarcza moc?
Powodem, dla którego silnik może stale dostarczać moc, jest uporządkowana cykliczna praca czterech suwów dolotu, sprężania, mocy i wydechu w cylindrze.
zdjęcie
Podczas suwu ssania, gdy tłok przemieszcza się z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu w cylindrze, zawór dolotowy otwiera się, zawór wydechowy zamyka się, a do cylindra zasysane jest świeże powietrze i mieszanka benzyny.
Podczas suwu sprężania zawory dolotowe i wydechowe są zamknięte, a tłok przemieszcza się z dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu, sprężając mieszany gaz do górnej części cylindra, aby zwiększyć jego temperaturę i przygotować się do suwu mocy .
Podczas suwu pracy świeca zapłonowa zapala sprężony gaz, a zmieszany gaz „eksploduje” w cylindrze, wytwarzając ogromne ciśnienie, popychając tłok od górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu i popychając wał korbowy do obrotu przez korbowód .
Podczas suwu wydechu tłok przesuwa się z dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu. W tym momencie zawór dolotowy zamyka się, a zawór wydechowy otwiera się, a spalone spaliny są odprowadzane z cylindra przez kolektor wydechowy.
● Moc silnika pochodzi z eksplozji
zdjęcie
Moc, jaką może wygenerować silnik, pochodzi w rzeczywistości z „siły wybuchowej” w cylindrze. W zamkniętej komorze spalania cylindra świeca zapłonowa natychmiast i we właściwym momencie zapala określoną proporcję mieszanki benzyny i powietrza, co wytworzy ogromną siłę wybuchu. Górna część komory spalania jest nieruchoma, a ogromne ciśnienie powoduje ruch tłoka w dół. , przepychając wał korbowy przez korbowód, a następnie poprzez szereg mechanizmów przekazuje moc na koła napędowe i ostatecznie napędza samochód.
● Świece zapłonowe są mistrzami „detonacji”
zdjęcie
Jeśli chcesz, aby „eksplozja” w cylindrze była silniejsza, bardzo ważny jest terminowy zapłon, a świeca zapłonowa w cylindrze pełni rolę „detonacji”. W rzeczywistości zasada zapłonu świecy zapłonowej jest nieco podobna do zasady błyskawicy. Główka świecy zapłonowej ma elektrodę środkową i elektrodę boczną (w stosunku do dwóch chmur o jonach o przeciwnej polaryzacji). Pomiędzy dwiema elektrodami znajduje się niewielka przerwa (zwana przerwą zapłonową). Po włączeniu zasilania może wytworzyć iskry elektryczne o napięciu do ponad 10000 woltów, które mogą natychmiastowo „zdetonować” mieszankę gazów w cylindrze.
●Zawór wlotowy jest większy niż zawór wylotowy
zdjęcie
Aby w cylindrze doszło do ciągłego „eksplodowania”, należy stale doprowadzać nowe paliwo i terminowo odprowadzać spaliny. Zawory dolotowe i wylotowe odgrywają w tym procesie ważną rolę. Zawory wlotowe i wylotowe są sterowane za pomocą krzywek, aby w odpowiednim czasie wykonywać dwie czynności: „otwieranie” i „zamykanie”. Dlaczego zawory wlotowe, które widzisz, są zawsze większe niż zawory wydechowe? Ponieważ powietrze dolotowe jest zazwyczaj zasysane przez podciśnienie, a spaliny są ściskane w celu wypchnięcia gazów spalinowych, więc wydech jest stosunkowo łatwiejszy niż wlot. Aby uzyskać więcej świeżego powietrza do spalania, zawór wlotowy musi być większy, aby uzyskać większy pobór powietrza.
● Liczba zaworów nie powinna być zbyt duża
zdjęcie
Jeśli silnik ma wiele zaworów, objętość wlotu powietrza jest duża przy dużych prędkościach, wydech jest czysty, a praca silnika jest lepsza (podobnie jak w kinie, jeśli jest wiele drzwi, znacznie łatwiej będzie wejść do środka i na zewnątrz). Jednak konstrukcja wielozaworowa jest bardziej skomplikowana, zwłaszcza sposób napędzania zaworu, konstrukcja komory spalania i położenie świecy zapłonowej, które wymagają starannego dobrania. Wymaga to długiego procesu produkcyjnego, wysokich kosztów produkcji i trudnej późniejszej konserwacji. Dlatego liczba zaworów nie powinna być zbyt duża. Typowe silniki mają 4 zawory na cylinder (2 wlotowe i 2 wylotowe).
Analiza zasady zaworu zmiennego silnika
Poznaliśmy już podstawową budowę i źródło zasilania silnika. Tak naprawdę rzeczywista prędkość pracy silnika nie jest stała, ale jak biegnąca osoba, czasem szybko, czasem delikatnie, dlatego szczególnie ważne jest dostosowanie własnego rytmu oddechu. Przyjrzyjmy się, jak silnik „oddycha”.
● Funkcja wałka rozrządu
zdjęcie
Mówiąc najprościej, wałek rozrządu to metalowy pręt z wieloma krzywkami w kształcie dysków. Jaką rolę odgrywa ten metalowy pręt w pracy silnika? Odpowiada głównie za otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wydechowych. Wałek rozrządu nadal się obraca, napędzany przez wał korbowy, a krzywka w sposób ciągły naciska na zawór (dźwignię wahacza lub popychacz), kontrolując w ten sposób otwieranie i zamykanie zaworu dolotowego i zaworu wydechowego.
●Co oznaczają OHV, OHC, SOHC i DOHC?
Na obudowie silnika często widuje się litery SOHC i DOHC. Co oznaczają te litery? OHV odnosi się do górnego zaworu i dolnego wałka rozrządu, co oznacza, że wałek rozrządu jest umieszczony na dole cylindra, a zawory na górze cylindra. OHC odnosi się do górnego wałka rozrządu, to znaczy wałek rozrządu jest umieszczony na górze cylindra.
zdjęcie
Jeśli w górnej części cylindra znajduje się tylko jeden wałek rozrządu, który jest odpowiedzialny za jednoczesne otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wydechowych, nazywa się go pojedynczym wałkiem rozrządu w głowicy (SOHC). Jeśli na górze cylindra znajdują się dwa wałki rozrządu odpowiedzialne za otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wydechowych, nazywa się to podwójnym wałkiem rozrządu w głowicy (DOHC).
zdjęcie
Krzywka dolnego wałka rozrządu i dźwigienka zaworowa muszą być połączone metalowym korbowodem. Krzywka podnosi korbowód i popycha wahacz, aby otworzyć i zamknąć zawór. Jednak zbyt duża prędkość obrotowa może łatwo spowodować pęknięcie drążka wyrzutowego, dlatego tę konstrukcję stosuje się najczęściej w silnikach o dużej pojemności skokowej, niskiej prędkości obrotowej i dążących do uzyskania dużego momentu obrotowego. W górnym wałku rozrządu można pominąć popychacz, co upraszcza mechanizm przeniesienia napędu od wałka rozrządu do zaworu i jest bardziej odpowiednie ze względu na moc silnika przy dużych prędkościach. Górny wałek rozrządu jest szeroko stosowany.
● Rola mechanizmu dystrybucji gazu
zdjęcie
Zespół zaworów obejmuje głównie mechanizm rozrządu, wałek rozrządu, elementy przekładni zaworów (zawory, popychacze, wahacze itp.). Jego główną funkcją jest terminowe otwieranie i zamykanie zaworów dolotowych i wydechowych każdego cylindra w zależności od warunków pracy silnika. , tak aby świeży mieszany gaz mógł na czas wypełnić cylinder, a gazy spalinowe mogły zostać usunięte z cylindra na czas.
● Co to jest rozrząd zaworowy? Dlaczego potrzebny jest czas?
Tak zwany rozrząd zaworowy można po prostu rozumieć jako moment otwierania i zamykania zaworu. Teoretycznie podczas suwu ssania, gdy tłok przemieszcza się z górnego martwego punktu do dolnego martwego punktu, zawór dolotowy otwiera się, a zawór wydechowy zamyka się; podczas suwu wydechu, gdy tłok przemieszcza się z dolnego martwego punktu do górnego martwego punktu, zawór wlotowy zamyka się, a zawór wydechowy otwiera się.
zdjęcie
Dlaczego więc musimy być na czas? Tak naprawdę, w rzeczywistej pracy silnika, aby zwiększyć ilość zasysanego powietrza do cylindra, należy wcześniej otworzyć zawór dolotowy i zamknąć go później; podobnie, aby odprowadzić spaliny do filtra cylindrów, zawór wydechowy również należy wcześniej otworzyć i zamknąć później. Opóźnij wyłączenie, aby zapewnić wydajną pracę silnika.
●Co to są zmienne fazy rozrządu i zmienny wznios zaworów?
Gdy silnik obraca się z dużą prędkością, czas ssania i wydechu każdego cylindra w jednym cyklu pracy jest bardzo krótki. Aby osiągnąć wysoką skuteczność ładowania, należy wydłużyć czas ssania i wydechu cylindra, co jest wymogiem. Zwiększ kąt zachodzenia zaworu; gdy silnik pracuje na niskich obrotach, nadmierny kąt zachodzenia zaworów z łatwością spowoduje przepływ spalin do tyłu, a zamiast tego zmniejszy się objętość dolotowa, co spowoduje niestabilną pracę silnika na biegu jałowym i niski moment obrotowy przy niskich prędkościach.
zdjęcie
Trudno jest, aby stałe fazy rozrządu spełniały jednocześnie wymagania zarówno wysokich, jak i niskich prędkości obrotowych silnika, dlatego wymyślono zmienne fazy rozrządu. Zmienne fazy rozrządu można regulować w zależności od różnych prędkości obrotowych silnika i warunków pracy, dzięki czemu silnik może osiągnąć idealną wydajność dolotową i wydechową przy wysokich i niskich prędkościach.
zdjęcie
Istota wpływająca na moc silnika jest w rzeczywistości związana z ilością tlenu wchodzącego do cylindra w jednostce czasu. Układ zmiennych faz rozrządu może jedynie zmieniać czas otwierania i zamykania zaworu, ale nie może zmieniać ilości zasysanego powietrza w jednostce czasu. Zmienny rozrząd zaworów Podnośnik może spełnić to zapotrzebowanie. Jeśli zawór silnika traktujemy jako „drzwi” domu, rozrząd zaworowy można rozumieć jako czas, w którym „drzwi” się otwierają, a skok zaworów jest równy wielkości otworu „drzwi”.
● Układ zmiennych faz rozrządu Toyota VVT-i
System zmiennych faz rozrządu Toyoty jest szeroko stosowany. Główną zasadą jest zainstalowanie mechanizmu hydraulicznego na wałku rozrządu i poprzez sterowanie ECU dostosowanie czasu otwarcia i zamknięcia zaworu w określonym zakresie kątowym lub wyprzedzenie, opóźnienie lub pozostawienie tego samego.
zdjęcie
Zewnętrzny wirnik koła rozrządu wałka rozrządu jest połączony z łańcuchem rozrządu (paskiem), a wewnętrzny wirnik jest połączony z wałkiem rozrządu. Wirnik zewnętrzny może pośrednio napędzać wirnik wewnętrzny poprzez olej hydrauliczny, uzyskując w ten sposób wyprzedzenie lub opóźnienie kąta w określonym zakresie.
● System zmiennego wzniosu zaworów Honda i-VTEC
Struktura i zasada działania układu zmiennych skoków zaworów i-VTEC firmy Honda nie są skomplikowane. Można to postrzegać jako dodanie trzeciego wahacza i trzeciego wałka rozrządu do oryginalnego. Jak zmienia się skok zaworów? Można łatwo zrozumieć, że poprzez oddzielenie i integrację trzech wahaczy uzyskuje się przełączanie wałków rozrządu o wysokim i niskim kącie, zmieniając w ten sposób skok zaworów.
zdjęcie
Kiedy silnik jest pod małym obciążeniem, trzy wahacze znajdują się w stanie oddzielonym. Dźwignie po obu stronach krzywki o niskim kącie kontrolują otwieranie i zamykanie zaworu, a skok zaworu jest niewielki. Kiedy silnik jest pod dużym obciążeniem, trzy wahacze łączą się w jedno, a skok zaworów jest niewielki. Krzywka kątowa napędza pośrednie wahacze i ma duży skok zaworów.
● System zmiennego skoku zaworów BMW Valvetronic
zdjęcie
System zmiennych skoków zaworów Valvetronic firmy BMW zmienia głównie skok zaworów poprzez dodanie do mechanizmu zaworowego takich elementów, jak wały mimośrodowe, serwomotory i pośrednie popychacze. Gdy silnik pracuje, mechanizm przekładni ślimakowej wprawia w ruch wał mimośrodowy, a następnie przepycha zawór przez popychacz pośredni i wahacz. Mimośród obraca się pod różnymi kątami, a wałek rozrządu popycha zawór przez pośredni popychacz i wahacz, tworząc różne skoki, kontrolując w ten sposób skok zaworu.
● System zmiennego skoku zaworów Audi AVS
zdjęcie
System zmiennego wzniosu zaworów AVS firmy Audi zmienia głównie wznios zaworów poprzez przełączanie dwóch zestawów krzywek o różnych wysokościach na wałku rozrządu. Jego zasada jest bardzo podobna do i-VTEC Hondy, z tą różnicą, że system AVS jest zainstalowany na wałku rozrządu. Spiralna tuleja rowkowa na wałku rozrządu służy do przesuwania wałka rozrządu w lewo i w prawo, przełączając w ten sposób górną i dolną krzywkę na wałku rozrządu.
zdjęcie
zdjęcie
Gdy silnik jest pod dużym obciążeniem, sterownik elektromagnetyczny przesuwa wałek rozrządu w prawo i przełącza na krzywkę o dużym kącie, zwiększając w ten sposób skok zaworów; gdy silnik jest pod małym obciążeniem, sterownik elektromagnetyczny przesuwa wałek rozrządu w lewo i przełącza na krzywkę o niskim kącie. , aby zmniejszyć skok zaworu.
Analiza zasady wtrysku bezpośredniego w cylindrze silnika
Ponieważ wymagania dotyczące energii i ochrony środowiska stają się coraz bardziej rygorystyczne, silniki muszą być w dalszym ciągu unowocześniane i rozwijane, aby spełniać potrzeby ludzi. Myślę, że każdemu znane są takie terminy, jak „wtrysk bezpośredni w cylindrze”, „spalanie warstwowe” i „zmienna pojemność skokowa”. Jak oni pracują? Dowiedzmy się razem poniżej.
● Czy tłok i wał korbowy są najbardziej „męczące”?
zdjęcie
Po uruchomieniu i uruchomieniu „głowica” tłoka zostanie poddana działaniu wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia i będzie nadal poruszać się w górę i w dół z dużą prędkością. Środowisko pracy jest bardzo trudne. Można powiedzieć, że tłok jest „sercem” silnika, zatem dokładność wykonania materiału tłoka stawia bardzo wysokie wymagania.
zdjęcie
Nadepnięcie tłoka na wał korbowy jest również niewygodne, ponieważ musi się on stale obracać z dużą prędkością. Wał korbowy obraca się tysiące razy na minutę i wykonuje trudne zadanie napędzania pompy olejowej, generatora, sprężarki klimatyzacji, wałka rozrządu i innych mechanizmów. Jest to wał pośredni mocy silnika, więc też jest stosunkowo „mocny”.
● Jak zamienić ruch liniowy na ruch obrotowy?
Wszyscy wiemy, że tłok w cylindrze porusza się w górę i w dół ruchem liniowym, ale w jaki sposób ruch liniowy przekształca się w ruch obrotowy, aby wyprowadzić siłę obrotową, która napędza koła do przodu? W rzeczywistości ma to wiele wspólnego z konstrukcją wału korbowego. Wał korbowodu wału korbowego i wał główny nie znajdują się w tej samej linii prostej, ale są umieszczone przeciwnie.
zdjęcie
Ta zasada ruchu faktycznie za mną podąża
