Insenerina teate, et iga muljetavaldav tehnoloogiline saavutus on võimalik tänu keerukale osade süsteemile, mis töötavad ideaalselt koos.
Parim näide sellest võib olla automootor, mis kasutab kütust autode, lennukite, traktorite, busside ja mootorrataste teisaldamiseks.
Olenemata sellest, kas olete inseneritudeng või kogenud professionaal, saate selle olulise tehnoloogia ja selle võimalikuks teinud hiilgavate mõistuste kohta midagi uut teada.
Nii et pange kinni ja liituge meiega sellel õpetlikul sõidul läbi automootori südame!
Sissejuhatus automootoritesse
Ametlik määratlus:
Kütust tarbiv masin, mis annab liikumapaneva jõu autodele, lennukitele, traktoritele, bussidele ja mootorratastele ning mida veetakse sõidukis.
Seega, kui soovite säästa raha gaasi arvelt, siis parim, mida saame öelda, on lihtsalt oma auto mootor välja võtta. Tegin nalja!
Mootor on keeruline masin, mis pöörab auto rattaid, muutes bensiini põlemisel tekkivat soojust jõusse. Mis annab millelegi kiirust.
Bensiini liikumiseks muutmiseks sisepõlemismootoris kasutatakse neljataktilist põlemistsüklit, mis on kõige levinum mootoritüüp.
Sellel tsüklil on neli osa: sisselaskmine, kokkusurumine, põletamine ja väljalaskmine.
Mootorite tüübid
Mootoreid on erinevat tüüpi, näiteks neljasilindrilised reasmootorid või kuue või kaheksa silindriga V-mootorid.
Mootori paigutus määrab, kui suur see on, kui hästi see töötab ja kui palju võimsust sellel on.
Reamootorid on väiksemad kui V-mootorid, mis on pikemad ja keerulisemad.
Peamised komponendid
Silindriplokk, silindripea ja karter on auto mootori kõige olulisemad osad.
Mootori südameks on silindriplokk, mis on tavaliselt valmistatud rauast või alumiiniumisulamist. Sellel on silindrid, mis hoiavad kolbe, mis liiguvad energia tootmiseks üles ja alla.
Põlemiskamber on samuti silindriplokis. See on koht, kus kütus ja õhk segunevad, et tekitada põlemine.
Silindripea asub silindriploki peal. Sellel on süüteküünal, nukkvõllid ja ventiilid.
Nukkvõllid juhivad ventiilide avanemist ja sulgemist, mis juhib seda, kui palju kütust, õhku ja heitgaase läheb põlemiskambrisse ja sealt välja.
Süüteküünal süütab kütuse ja õhu segu, et saaks toimuda põlemine.
Karter on tavaliselt malmist ja asub mootori allosas.
See hoiab osi nagu kolvid, väntvõll, nukkvõllid, ajastuskett, õlivann, õlifilter jne. Need osad koos muudavad kütuse liikumiseks.
Kui auto on välja lülitatud, annab käivitusmootor kolvile alla liikumiseks vajaliku jõu.
Täiustused sisepõlemismootorites
Viimastel aastatel on mootoritehnoloogiat, nagu kütuse otsesissepritse, turboülelaadimine ja muudetav klapiajastus, täiustatud.
Nende muudatuste tõttu kasutab auto vähem gaasi, sellel on rohkem võimsust ja see tekitab vähem saastet.
Video: kuidas see töötab?
Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Kui te ei tunne inglise keelt, valige seadete nupust "automaattõlge". Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.
Automootorite tüübid
Autodes kasutatakse erinevat tüüpi mootoreid, mida saab rühmitada kahe asja järgi: kütuse tüüp ja mootori seadistamise viis (silindrite arv) (silindrite konfiguratsioon).
Bensiini- ja diiselmootorid on kõige levinumad automootorite tüübid, kuid on ka muid asju, mis eristavad üht mootorit teisest.
- Sirge või ridamootorid.
Kõik sirge/reamootori silindrid on ühel joonel, suunatud ülespoole ja tavaliselt autoga risti.
See on pere luukpärade ja väiksemate autode kõige levinum paigutus.
- Jaotused.
Lamedatel mootoritel on ühe väntvõlli mõlemal küljel kaks silindrite panka.
- V-mootorid.
V-kujulise mootori silindrid on paigutatud kahte eraldi plokki, mis moodustavad väntvõlli ümber V-tähe.
- W-mootorid.
W-mootoritel on kolm rida silindreid, mis moodustavad W väntvõlli ümber.
Silindrite seadistamise viis võib samuti olla erinev.
Väikestel autodel on kolmesilindrilised mootorid, kuid turboülelaadurid on võimaldanud neid panna ka suurematesse pere luukpäradesse.
Kuuesilindrilisi mootoreid leidub tavaliselt tippklassi sportautodes ja jõudlusautodes. Neid saab seadistada V- või sirgjooneliselt.
Superautodel ja luksuslikel salongidel on kaheksa või enama silindriga mootorid, nagu V8, V10 ja V12.
Mõnedel Volkswageni grupi kõrgeimatel autodel on W12 mootor.
Bensiini- ja diiselmootorid
Autotööstuses on bensiini- ja diiselmootorite peamised erinevused energia tootmise viisis, kasutatava kütuse tüübis, soojuslikus efektiivsuses, eeldatavas elueas, pöördes minutis (RPM) ja pöördemomendis.
- Bensiini mootorid.
Sädesüütega põlemist kasutatakse bensiinimootorites gaasi ja õhu segamiseks enne selle kokkusurumist ja süütamist.
Enamasti on bensiinimootoritel suurem pöörete arv kui diiselmootoritel, kuid neil on väiksem pöördemoment.
- Diiselmootorid.
Enne kütuse õhku süstimist pigistavad diiselmootorid selle alla, mis muudab mootori termiliselt tõhusamaks ja tõenäoliselt kestab kauem.
Kuna diislil on suurem energiatihedus kui bensiinil, kasutavad diiselmootorid vähem kütust kui bensiinimootorid.
See, kuidas neid erinevaid mootoritüüpe autodes kasutatakse, on aja jooksul muutunud ja sõltub sellest, kuidas auto on mõeldud kasutamiseks, kui hästi see peab töötama ja kui palju kütust ta vajab.
Autotööstuse laienemine
Automootori arendamine
Tööstusrevolutsiooni ajal viis autotööstuse kasv ja vajadus suurema võimsusega mootorite järele sisepõlemismootorite (ICE) loomiseni.
Need mootorid töötati algselt vedelkütustel, kuid neid muudeti nii, et need saaksid töötada bensiiniga.
1900. Aastatel hakati valmistama kahe- ja neljataktilisi mootoreid ning sai võimalikuks teha palju autosid korraga.
Vedelkütuse muundamise ja heitkoguste vähendamise täiustused
Insenerid leidsid võimalusi vedelkütuste aurudeks muutmiseks, et neid saaks kasutada. See parandas kütusesäästlikkust ja mootori võimsust.
Autode põhjustatud saasteprobleemi lahendamiseks tehti ka arvutipõhiseid mootorijuhtimissüsteeme.
Kriteeriumide saasteainete, nagu lämmastikoksiidid (Nox) ja tahked osakesed (PM) ICE heitkoguseid on tänu viimase 30 aasta jooksul tehtud teadus- ja arendustegevusele vähenenud enam kui 99%.
Täiustatud sisepõlemismootorite uurimis- ja arendustegevus
Tänapäeval püüavad inimesed sisepõlemismootoreid paremini tööle panna ja keskkonnale paremini mõjuda.
Täiustatud sisepõlemismootorite uurimis- ja arendustegevus keskendub uutele tehnoloogiatele, nagu homogeenne laenguga survesüüte (HCCI) ja vastupidised kolbmootorid (OPE), samuti jõuallikate muutmisele elektrilisemaks ja hübriidsemaks.
Kuigi elektrisõidukite arv kasvab, on ICE-d transporditööstusele endiselt olulised ja neid kasutatakse veel pikka aega.
Automootori suurus ja õhuvool
Enamiku autode mootoreid mõõdetakse liitrites, mis on nende kõigi silindrite kogumaht.
Kui teha mootorit suuremaks, võib see mõnikord anda rohkem hobujõude ja pöördemomenti, kuid see pole alati nii.
Õhuvoolu tuvastamine automootorites
Labamõõtur ja kuum traat on kaks kõige levinumat viisi, kuidas mootor saab mõõta, kui palju õhku sisse tuleb.
Muutuva takistiga ühendatud vedruga õhulaba kasutab labamõõtur mootorisse siseneva õhuhulga mõõtmiseks.
Kuuma traadi massiõhuvooluandur seevastu kasutab takistustraadi, mis ripub õhuvoolu sisse ja kuumutatakse teatud temperatuurini.
Seejärel jahutab sissetulev õhk traati, mis muudab elektrivoolu viisil, mis on võrdeline läbiva õhuhulgaga.
Kármáni keeriseandur seevastu ei ole viis auto mootoris sissetuleva õhuvoolu mõõtmiseks.
Selle asemel on see võimalus mõõta õhuvoolu kiirust, tekitades õhuvoolus keerised ja mõõtes seejärel keeriste põhjustatud rõhumuutusi.
Automootorite hooldus
Mootori õlifiltrid
Mootoriõlifiltrid on auto mootori hea töötamise oluline osa.
Nende eesmärk on eemaldada mustus, õli ja metalliosakesed õlist. See laseb õlil sujuvalt voolata, puhastab õli ja kaitseb metallosi.
Hind, disain, konstruktsioon ja tähelepanu detailidele on kõik olulised asjad, millele mootoriõlifiltri valimisel mõelda.
Automootorite juhtimissüsteemid
Mootori juhtimissüsteemi häälestamiseks ja muutmiseks on selle jõudluse parandamiseks palju võimalusi.
Mõned viisid süsteemide muutmiseks on tehase ECM-ide ümberkalibreerimine, häälestamine tagaosade, pealtkuulajate ja muude lisaosade abil ning sisselaskekollektorite projekteerimine, muutmine ja ehitamine.
Mootori töövõime muutmiseks saab kasutada ka eraldi programmeeritavaid mootori juhtimissüsteeme.
Parima jõudluse saavutamiseks on oluline teha muudatusi turvalisel ja usaldusväärsel viisil.
Enne mootori juhtimissüsteemi muudatuste tegemist peaksite rääkima eksperdiga või lugema selle teema kohta põhjalikku teavet.
Mootori töötunnid
Mootoritunnid on tundide arv, mille jooksul mootor on töötanud alates selle esmakordsest valmistamisest, isegi kui sõiduk ei liigu.
See mõõdik on abiks tarbesõidukite kulumise mõõtmisel, eriti tühikäigu aja jälgimisel, kuna odomeeter ei registreeri läbisõitu, kui sõiduk kasutab jõuvõtuvõlli, et iga päev tundide kaupa paigal istuda.
Mootoritundide põhjal saab planeerida ka ennetavat hooldust ja välja selgitada, kui palju sõidukit on kasutatud.
Mootori töötundide ja miilide vahelist suhet saab kasutada sõidukite väljavahetamise täieliku plaani koostamiseks, hooldusgraafikute parandamiseks ja sõidukipargi olukorra jälgimiseks.
Kaasaegsetel mootoritel on osa, mida nimetatakse mootori juhtimismooduliks (ECM), mis loendab, mitu korda mootor pöörleb ja kui kaua iga pööre aega võtab.
Automootori juhtimismoodulid
Automootori juhtimismoodulid (ECM) kasutavad mitmeid turvameetmeid, et tagada nende õige töö ja hoida inimesi nendega segamast.
Näiteks manustavad nad kinnitusriistvara ja ohutusmehhanisme, kasutavad autotööstuse turvastandardeid, nagu SAE J3061 ja ISO/SAE 21434, ning läbivad kinnitusprotsesse.
ECM-e saab kaitsta ka usutavuse kontrollidega, et leida võltsitud või muudetud signaale.
Selleks võrreldakse anduri väärtusi juhtmega ühendatud väärtustega, et veenduda nende õigsuses. See muudab halbadel inimestel ECM-is muudatuste tegemise raskemaks.
Lõpuks on kaasaegsed ECM-id valmistatud arvutiosadest, nagu mikroprotsessorid, mis suudavad kiiresti andurite sisendeid vastu võtta, tõlgendada ja nende alusel toimida. See aitab tagada, et süsteem töötab õigesti.
EPA-l on poliitika, mis tagab, et järgitakse puhta õhu seaduses sätestatud rikkumis- ja järelturu katkestusseadmete keelde.
Need keelud kehtivad kogu sõiduki eluea jooksul, muudavad edasimüüjate jaoks juba teel olevate võltsitud sõidukite müümise ebaseaduslikuks ja nõuavad sõidukite regulaarset kontrolli, et veenduda, et pardadiagnostika süsteemid töötavad korralikult.
Tunerid, mis on ECU-d vahetavad tooted, võivad olla illegaalsed järelturu katkestusseadmed ning nende kasutamine või sissepanek võib olla ebaseaduslik rikkumine.
Kasutusjuhtumid
| Ülesanne: | Kirjeldus: |
|---|---|
| Autod ja muud sõidukid | Autod, veoautod ja bussid on kõige levinumad kohad, kus automootoreid kasutatakse. Need mootorid annavad sõidukile edasiliikumiseks vajaliku jõu. Need on tänapäevase transpordi oluline osa. |
| Lennuki tõukejõud | Teine oluline koht, kus automootoreid kasutatakse, on lennukid, kus need annavad õhkutõusmiseks ja lennuks vajaliku tõukejõu. Enamik lennukimootoreid on võimsamad ja tõhusamad kui autode mootorid, kuna need peavad suutma tekitada rohkem tõstejõudu ja ületada õhutakistust. |
| Põllumajandustehnika | Autode mootoreid kasutatakse sageli traktorites ja muudes põllumajandusseadmetes. Need mootorid peavad olema piisavalt tugevad ja kauakestvad, et taluda põllumajandusega kaasnevaid suuri koormusi ja rasket tööd. |
| Elektritootmine | On aegu, mil jõu saamiseks saab kasutada ka automootoreid. Enamasti kasutatakse neid mootoreid generaatorites, mida kasutatakse kodude ja ettevõtete toiteks, kui vool kaob. |
| Mere tõukejõud | Ka paate ja muud tüüpi veesõidukeid saab käitada automootoritega. Laevamootorid on tavaliselt valmistatud kauem kestma ja korrosioonile paremini vastu pidama kui automootorid, kuna need peavad töötama karmis merekeskkonnas. |
| Võidusõit | Teine võimalus autode mootoreid kasutatakse võidusõidus, kus need juhivad suure jõudlusega autosid, mis võivad sõita väga kiiresti. Enamik võidusõidumootoreid on kohandatud selleks, et neist maksimumi saada, ja need võivad anda palju rohkem võimsust kui tavaline auto mootor. |
| Muruniidukid ja muud väikesed tööriistad | Lõpuks saab automootoreid kasutada ka muruniidukite, kettsaagide ja muude väikeste tööriistade toiteks. Enamasti ei ole need mootorid nii tugevad kui nende suuremad kolleegid, kuid nad peavad siiski olema piisavalt töökindlad ja tõhusad, et igapäevases kasutuses hakkama saada. |
Viited:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Järeldus
Kokkuvõtteks võib öelda, et automootor on hämmastav tehnoloogia, mis on muutnud meie reisi- ja eluviisi.
Insenerid on olnud nende hämmastavate masinate valmistamisel esirinnas, alates esimestest sisepõlemismootoritest kuni tänapäeva kõige arenenumate hübriid- ja elektrijõuallikateni.
Kuid auto mootor sümboliseerib ka midagi sügavamat: meie loomulik soov nihutada võimaliku piire, murda läbi barjäärid ja unistada paremast homsest.
Tulevikku vaadates on selge, et automootor jääb meie elu oluliseks osaks ka edaspidi
See on mootor, mis toidab autosid, mis viivad meid tööle, kooli ja mujale.
Kuid see tuletab ka meelde, kui võimas on inimese loovus, kui valmis on inimesed uusi asju proovima ja kui palju suudab inimmõistus.
Nii et järgmine kord, kui autot käivitate, mõelge hetkeks hämmastavale tehnikale, mis selle kõik võimalikuks teeb, ja pidage meeles, et võimalused on tõesti lõputud.
Jaga…
