Många vill lära sig mer om bilar för att fördjupa sin förståelse för bilar, men på grund av bilkonstruktionernas komplexitet ger de alla upp. Nedan har vi förberett en uppsättning illustrerade bilartiklar åt dig, som analyserar bilens interna struktur med bilder, vilket gör komplexa principer lätta att förstå.
bild
Analys av motorstrukturtyper
Motorn är bilens kraftkälla, precis som det mänskliga hjärtat. Men storleken och strukturen på olika människors hjärtan är inte mycket olika, men de interna strukturerna hos motorerna i olika bilar är väldigt olika. Så vad är skillnaderna i strukturerna för olika motorer? Låt oss ta reda på det tillsammans nedan.
● Källa till bilkraft
bild
En bils kraftkälla är motorn, och motorns kraft kommer inifrån cylindern. Motorcylindern är en plats där bränslets inre energi omvandlas till kinetisk energi. Det kan enkelt förstås att bränslet förbränns i cylindern, genererar ett enormt tryck för att trycka kolven upp och ner, och kraften överförs till vevaxeln genom vevstaken och omvandlas slutligen till rotationsrörelse, och sedan genom transmissionen och drivaxel, kraften överförs till drivhjulen för att driva bilen framåt.
●Antalet cylindrar får inte vara för många
bild
De flesta bilar i allmänhet har fyrcylindriga och sexcylindriga motorer. Eftersom motorns kraft främst kommer från cylindrarna, betyder det att ju fler cylindrar desto bättre? Faktum är att när antalet cylindrar ökar ökar också motorns delar. Med motsvarande ökning kommer motorns struktur att bli mer komplex, vilket också kommer att minska motorns tillförlitlighet. Dessutom kommer det också att öka motorns tillverkningskostnad och efterföljande underhållskostnader. Därför väljs antalet cylindrar i en bilmotor efter en omfattande avvägning utifrån motorns användning och prestandakrav. Motorer som V12, W12 och W16 används bara i ett fåtal högpresterande bilar.
● Motorstruktur av V-typ
bild
Faktum är att en enkel förståelse av en V-formad motor är att intilliggande cylindrar är grupperade tillsammans i en viss vinkel. Sett från sidan ser det ut som en V-form, som är en V-formad motor. Jämfört med radmotorn reduceras höjden och längden på V-motorn, vilket kan göra att motorkåpan blir lägre och uppfyller aerodynamiska krav. Cylindrarna i V-motorn är anordnade i motsatta riktningar i en vinkel, vilket kan kompensera en del av vibrationen. Nackdelen är dock att två cylinderhuvuden måste användas, och strukturen är relativt komplicerad. Även om höjden på motorn har minskat, har dess bredd också ökat i enlighet med detta, vilket gör det svårt att installera andra enheter i ett motorrum med fast utrymme.
● Motorstruktur av W-typ
bild
Cylindrarna på båda sidor av den V-formade motorn är förskjutna i en liten vinkel för att bilda en W-formad motor. Jämfört med V-motorer är fördelen med motorer av W-typ att vevaxeln kan vara kortare och vikten kan vara lättare, men bredden ökar också i enlighet med detta, och motorrummet fylls mer helt. Nackdelen är att motorn av W-typ är strukturellt uppdelad i två delar, strukturen är mer komplex och den kommer att producera mycket vibrationer under drift, så den används bara i ett fåtal fordon.
bild
● Horisontellt motsatt motorstruktur
bild
De intilliggande cylindrarna i en horisontellt motsatt motor är anordnade mittemot varandra (kolvens botten är vänd utåt). Vinkeln mellan de två cylindrarna är 180 grader, men den skiljer sig väsentligt från 180 graders V-motor. Horisontellt motsatta motorer liknar inlinemotorer genom att de inte delar en vevtapp (det vill säga en kolv är bara ansluten till en vevtapp), och rörelseriktningen för de motsatta kolvarna är motsatt, men 180 graders V- typ motor är precis tvärtom. Fördelarna med den horisontellt motsatta motorn är att den väl kan kompensera vibrationer och få motorn att gå smidigare; tyngdpunkten är låg och bilens front kan designas lägre för att uppfylla aerodynamiska krav; riktningen för den utgående kraftaxeln överensstämmer med transmissionsaxelns riktning, och kraftöverföringen är högre effektivitet. Nackdelar: Strukturen är komplex och underhållet är obekvämt; produktionsprocessen är krävande och produktionskostnaden är hög. Bland välkända märkesbilar är det bara Porsche och Subaru som fortfarande insisterar på att använda horisontellt motsatta motorer.
● Varför ger motorn kontinuerligt kraft?
Anledningen till att motorn kontinuerligt kan ge kraft beror på den ordnade cykliska driften av de fyra slagen av insug, kompression, kraft och avgas i cylindern.
bild
Under insugningsslaget, när kolven rör sig från övre dödpunkten till nedre dödpunkten i cylindern, öppnas insugningsventilen, avgasventilen stänger och frisk luft och bensinblandning sugs in i cylindern.
Under kompressionsslaget stängs inlopps- och avgasventilerna, och kolven rör sig från nedre dödpunkten till övre dödpunkten, komprimerar den blandade gasen till toppen av cylindern för att öka temperaturen på den blandade gasen och förbereda för kraftslaget .
Under kraftslaget tänder tändstiftet den komprimerade gasen, och den blandade gasen "exploderar" i cylindern för att generera ett enormt tryck, trycker kolven från övre dödpunkten till nedre dödpunkten och trycker vevaxeln för att rotera genom vevstaken. .
Under avgasslaget rör sig kolven från nedre dödpunkten till övre dödpunkten. Vid denna tidpunkt stänger insugningsventilen och avgasventilen öppnas, och den brända avgasen släpps ut ur cylindern genom avgasgrenröret.
● Motorkraft kommer från explosioner
bild
Kraften som motorn kan generera kommer faktiskt från den "explosiva kraften" i cylindern. I den förseglade cylinderns förbränningskammare tänder tändstiftet en viss andel bensin och luftblandning omedelbart i rätt ögonblick, vilket kommer att producera en enorm explosiv kraft. Toppen av förbränningskammaren är fixerad, och det enorma trycket tvingar kolven att röra sig nedåt. , trycker vevaxeln genom vevstaken, och överför sedan kraften till drivhjulen genom en rad mekanismer, och kör slutligen bilen.
● Tändstift är mästare på "detonation"
bild
Om du vill att "explosionen" i cylindern ska vara mer kraftfull är snabb tändning mycket viktig, och tändstiftet i cylindern spelar rollen som "detonation". Faktum är att principen för tändstiftständning liknar den för blixtar. Tändstiftets huvud har en mittelektrod och en sidoelektrod (i förhållande till två moln med joner med motsatt polaritet). Det finns ett litet gap (kallat tändgap) mellan de två elektroderna. När den är strömsatt kan den producera elektriska gnistor på upp till mer än 10,000 volt, som omedelbart kan "detonera" den blandade gasen i cylindern.
●Insugningsventilen är större än avgasventilen
bild
För att kontinuerligt "explodera" i cylindern måste nytt bränsle kontinuerligt tillföras och avgaser släppas ut i tid. Inlopps- och avgasventilerna spelar en viktig roll i denna process. Inlopps- och avgasventilerna styrs av kammar för att utföra de två åtgärderna "öppning" och "stängning" i tid. Varför är insugningsventilerna du ser alltid större än avgasventilerna? Eftersom insugningsluften i allmänhet sugs in av vakuum, och avgaserna pressas för att trycka ut avgaserna, så är avgaserna relativt lättare än insugningen. För att få mer frisk luft att delta i förbränningen behöver insugningsventilen vara större för att få mer luftintag.
● Antalet ventiler bör inte vara för många
bild
Om motorn har flera ventiler, är luftintagsvolymen stor vid höga hastigheter, avgaserna är rena och motorns prestanda är bättre (likt en biograf, om det finns många dörröppningar, blir det mycket lättare att komma in och ut). Flerventilskonstruktionen är dock mer komplicerad, särskilt ventildrivningsmetoden, förbränningskammarstrukturen och tändstiftspositionen, som alla måste ordnas noggrant. Detta kräver hög produktionsprocess, höga tillverkningskostnader och svårt senare underhåll. Därför bör antalet ventiler inte vara för många. Vanliga motorer har 4 ventiler per cylinder (2 in och 2 ut).
Analys av motorns variabla ventilprincip
Vi har redan lärt oss om motorns grundläggande struktur och kraftkälla. Faktum är att motorns faktiska varvtal inte är statisk, utan som en person som springer, ibland snabbt och ibland skonsamt, så det är särskilt viktigt att anpassa din egen andningsrytm. Låt oss ta en titt på hur motorn "andas".
● Kamaxelns funktion
bild
Enkelt uttryckt är en kamaxel en metallstång med flera skivformade kammar. Vilken roll spelar denna metallstång i motordrift? Den är främst ansvarig för att öppna och stänga insugnings- och avgasventilerna. Kamaxeln fortsätter att rotera driven av vevaxeln, och kammen pressar kontinuerligt ventilen (vipparm eller tryckstång), och kontrollerar därigenom öppning och stängning av insugningsventilen och avgasventilen.
●Vad betyder OHV, OHC, SOHC och DOHC?
Bokstäverna SOHC och DOHC syns ofta på motorhuset. Vad betyder dessa bokstäver? OHV avser överliggande ventil och bottenkamaxel, vilket innebär att kamaxeln är anordnad i botten av cylindern och ventilerna är anordnade i toppen av cylindern. OHC hänvisar till överliggande kamaxel, det vill säga kamaxeln är anordnad på toppen av cylindern.
bild
Om det bara finns en kamaxel i toppen av cylindern som är ansvarig för att öppna och stänga insugs- och avgasventilerna samtidigt, kallas det en enkel överliggande kamaxel (SOHC). Om det finns två kamaxlar på toppen av cylindern som är ansvariga för att öppna och stänga insugnings- och avgasventilerna, kallas det en dubbel överliggande kamaxel (DOHC).
bild
Kammen på den nedre kamaxeln och ventilvipparmen måste förbindas med en metallvevstång. Kammen lyfter vevstaken och trycker på vipparmen för att öppna och stänga ventilen. Alltför högt varvtal kan dock lätt göra att ejektorstången går sönder, så denna design används mest i motorer med stort slagvolym, lågt varvtal och strävan efter högt vridmoment. Den överliggande kamaxeln kan utelämna tryckstången, vilket förenklar transmissionsmekanismen från kamaxeln till ventilen, och är mer lämplig för motorns kraftprestanda vid hög hastighet. Den överliggande kamaxeln används ofta.
● Gasdistributionsmekanismens roll
bild
Ventilen omfattar huvudsakligen kugghjul, kamaxel, ventiltransmissionskomponenter (ventiler, tryckstänger, vipparmar, etc.). Dess huvudsakliga funktion är att i tid öppna och stänga insugnings- och avgasventilerna för varje cylinder i enlighet med motorns arbetsförhållanden. , så att den färska blandade gasen kan fylla cylindern i tid och avgaserna kan tömmas ut ur cylindern i tid.
● Vad är ventiltiming? Varför behövs timing?
Den så kallade ventiltimingen kan enkelt förstås som det ögonblick då ventilen öppnar och stänger. Teoretiskt, under insugningsslaget, när kolven rör sig från övre dödpunkten till nedre dödpunkten, öppnas inloppsventilen och avgasventilen stänger; under avgasslaget, när kolven rör sig från nedre dödpunkten till övre dödpunkten, stängs inloppsventilen och avgasventilen öppnas.
bild
Så varför måste vi komma i tid? Faktum är att i verklig motordrift, för att öka mängden luftintag i cylindern, måste inloppsventilen öppnas i förväg och stängas senare; på samma sätt måste avgasventilen öppnas i förväg och stängas senare för att släppa ut avgaserna i cylinderrenaren. Fördröjd avstängning för att säkerställa effektiv motordrift.
●Vad är variabel ventiltid och variabel ventillyft?
När motorn roterar med hög hastighet är sug- och avgastiden för varje cylinder i en arbetscykel mycket kort. För att uppnå hög laddningseffektivitet måste sug- och utloppstiden för cylindern förlängas, vilket är kravet. Öka ventilens överlappningsvinkel; när motorn går på lågt varvtal kommer en för stor ventilöverlappningsvinkel lätt att göra att avgaserna strömmar bakåt, och insugningsvolymen minskar istället, vilket resulterar i instabil tomgång och lågt vridmoment vid låga varvtal.
bild
Det är svårt för fast ventiltid att möta behoven av både höga och låga motorvarvtal samtidigt, så variabel ventiltid kom till. Variabel ventiltid kan justeras enligt olika motorvarvtal och arbetsförhållanden, så att motorn kan uppnå idealisk insugs- och avgaseffektivitet vid höga och låga varvtal.
bild
Kärnan som påverkar motoreffekten är faktiskt relaterad till mängden syre som kommer in i cylindern per tidsenhet. Det variabla ventiltidssystemet kan bara ändra öppnings- och stängningstiden för ventilen, men kan inte ändra mängden luftintag per tidsenhet. Variabel ventiltid Lift kan möta detta krav. Om motorventilen betraktas som en "dörr" till huset, kan ventiltidsinställningen förstås som den tidpunkt då "dörren" öppnas, och ventillyftet motsvarar storleken på "dörröppningen".
● Toyota VVT-i variabelt ventiltidsystem
Toyotas variabla ventiltidssystem har använts flitigt. Huvudprincipen är att installera en hydraulisk mekanism på kamaxeln och genom styrningen av ECU:n justera öppnings- och stängningstiden för ventilen inom ett visst vinkelområde, eller föra fram, fördröja eller förbli densamma.
bild
Den yttre rotorn på kamaxelns kugghjul är ansluten till transmissionskedjan (remmen), och den inre rotorn är ansluten till kamaxeln. Den yttre rotorn kan indirekt driva den inre rotorn genom hydraulolja och därigenom uppnå vinkelförskjutning eller fördröjning inom ett visst område.
● Honda i-VTEC variabelt ventillyftssystem
Strukturen och arbetsprincipen för Hondas i-VTEC variabla ventillyftssystem är inte komplicerade. Det kan ses som att lägga till en tredje vipparm och en tredje kamaxel till den ursprungliga. Hur ändrar det ventillyftet? Det kan enkelt förstås att genom separationen och integreringen av tre vipparmar uppnås omkopplingen av hög- och lågvinklade kamaxlar, vilket förändrar ventillyften.
bild
När motorn är under låg belastning är de tre vipparmarna i ett separerat tillstånd. Vipparmarna på båda sidor av lågvinkelkammen styr öppningen och stängningen av ventilen, och ventillyften är liten. När motorn är under hög belastning kombineras de tre vipparmarna till en och ventillyften är liten. Vinkelkammen driver den mellanliggande vipparmen och har en stor ventillyft.
● BMW Valvetronic variabelt ventillyftssystem
bild
BMW:s Valvetronic variabla ventillyftssystem förändrar huvudsakligen ventillyften genom att lägga till komponenter som excentriska axlar, servomotorer och mellanliggande tryckstänger till dess ventilmekanism. När motorn fungerar driver snäckväxelmekanismen den excentriska axeln att rotera och trycker sedan ventilen genom den mellanliggande tryckstången och vipparmen. Excentern roterar i olika vinklar, och kamaxeln trycker ventilen genom den mellanliggande tryckstången och vipparmen för att producera olika lyft och därigenom styra ventillyften.
● Audi AVS variabelt ventillyftssystem
bild
Audis AVS variabla ventillyftssystem förändrar huvudsakligen ventillyftet genom att byta två set kammar med olika höjd på kamaxeln. Dess princip är väldigt lik Hondas i-VTEC, förutom att AVS-systemet är installerat på kamaxeln. Den spiralformade hylsan på kamaxeln används för att flytta kamaxeln åt vänster och höger och därigenom växla de höga och låga kammarna på kamaxeln.
bild
bild
När motorn är under hög belastning flyttar den elektromagnetiska föraren kamaxeln åt höger och växlar till högvinkelkammen, vilket ökar ventillyften; när motorn är under låg belastning flyttar den elektromagnetiska föraren kamaxeln åt vänster och växlar till lågvinkelkammen. , för att minska ventillyftet.
Analys av principen för direktinsprutning i motorcylindern
I takt med att kraven på energi- och miljöskydd blir allt strängare måste motorer fortsätta att uppgraderas och utvecklas för att möta människors behov. Jag tror att alla känner till termer som "in-cylinder direktinsprutning", "stratifierad förbränning" och "variabel deplacement". Hur fungerar de? Låt oss ta reda på det tillsammans nedan.
● Är kolven och vevaxeln mest "tröttande"?
bild
När den väl har startat och kört kommer kolvens "huvud" att utsättas för hög temperatur och högt tryck, och den kommer att fortsätta att röra sig upp och ner med hög hastighet. Arbetsmiljön är mycket hård. Man kan säga att kolven är "hjärtat" i motorn, så kolvens materialproduktionsnoggrannhet har mycket höga krav.
bild
Vevaxeln som trampas på av kolven är också obekväm, eftersom den måste rotera kontinuerligt med hög hastighet. Vevaxeln roterar tusentals gånger per minut och axlar den mödosamma uppgiften att driva oljepumpen, generatorn, luftkonditioneringskompressorn, kamaxeln och andra mekanismer. Det är motorkraftens mellanaxel, så den är också relativt "stark".
● Hur ändrar man linjär rörelse till rotationsrörelse?
Vi vet alla att kolven i cylindern rör sig upp och ner i en linjär rörelse, men för att mata ut den rotationskraft som driver hjulen framåt, hur omvandlas den linjära rörelsen till rotationsrörelse? Faktum är att detta har mycket att göra med strukturen på vevaxeln. Vevaxelns och huvudaxelns vevstångsaxel är inte i samma räta linje, utan är anordnade mitt emot varandra.
bild
Denna rörelseprincip följer mig faktiskt
