Bilang isang inhinyero, alam mo na ang bawat kahanga-hangang teknolohikal na gawa ay naging posible sa pamamagitan ng isang kumplikadong sistema ng mga bahagi na perpektong gumagana nang magkasama.
Ang automotive engine, na gumagamit ng gasolina upang ilipat ang mga kotse, eroplano, traktora, bus, at motorsiklo, ay maaaring ang pinakamahusay na halimbawa nito.
Mag-aaral ka man sa engineering o isang batikang propesyonal, may matututuhan kang bago tungkol sa mahalagang teknolohiyang ito at sa mga mahuhusay na isipan na naging posible.
Kaya buckle up at samahan kami sa pang-edukasyon na biyahe sa gitna ng automotive engine!
Panimula sa Automotive Engines
Pormal na kahulugan:
Ang makinang umuubos ng gasolina na nagbibigay ng lakas ng motibo para sa mga sasakyan, eroplano, traktora, bus, at motorsiklo at dinadala sa sasakyan.
Kaya, kung gusto mong makatipid sa gas, ang pinakamagandang bagay na masasabi namin sa iyo ay ilabas mo lang ang makina ng iyong sasakyan. Biro lang!
Ang makina ay isang komplikadong makina na nagpapaikot sa mga gulong ng isang kotse sa pamamagitan ng pagpapalit ng init mula sa nasusunog na gasolina. Na nagbibigay ng bilis sa isang bagay.
Ang four-stroke combustion cycle ay ginagamit upang gawing galaw ang gasolina sa isang internal combustion engine, na siyang pinakakaraniwang uri ng makina.
Ang cycle na ito ay may apat na bahagi: intake, compression, burning, at exhaust.
Mga Uri ng Engine
Mayroong iba't ibang uri ng mga makina, tulad ng mga in-line na makina na may apat na cylinder o V-engine na may anim o walong cylinder.
Tinutukoy ng layout ng makina kung gaano ito kalaki, kung gaano ito gumagana, at kung gaano kalakas ang kapangyarihan nito.
Ang mga in-line na makina ay mas maliit kaysa sa mga V-engine, na mas mahaba at mas kumplikado.
Mga Pangunahing Bahagi
Ang cylinder block, cylinder head, at crankcase ay ang pinakamahalagang bahagi ng makina ng sasakyan.
Ang puso ng makina ay ang bloke ng silindro, na kadalasang gawa sa bakal o aluminyo na haluang metal. Mayroon itong mga cylinder na humahawak sa mga piston, na gumagalaw pataas at pababa upang makagawa ng enerhiya.
Nasa cylinder block din ang combustion chamber. Ito ay kung saan naghahalo ang gasolina at hangin upang makagawa ng pagkasunog.
Ang cylinder head ay nakaupo sa ibabaw ng cylinder block. Mayroon itong spark plug, camshafts, at valves.
Kinokontrol ng mga camshaft kung paano bumukas at sumasara ang mga balbula, na kumokontrol kung gaano karaming gasolina, hangin, at tambutso na gas ang pumapasok at lumabas sa silid ng pagkasunog.
Ang spark plug ay nag-iilaw sa pinaghalong gasolina at hangin upang magkaroon ng pagkasunog.
Ang crankcase ay karaniwang gawa sa cast iron at nasa ilalim ng makina.
Hawak nito ang mga bahagi tulad ng mga piston, ang crankshaft, ang camshafts, ang timing chain, ang oil pan, ang oil filter, at iba pa. Magkasama, ginagawang paggalaw ng mga bahaging ito ang gasolina.
Kapag ang isang kotse ay naka-off, ang starter motor ay nagbibigay sa piston ng puwersa na kailangan nito upang ilipat pababa.
Mga Pagpapabuti sa Mga Combustion Engine
Sa nakalipas na ilang taon, nagkaroon ng mga pagpapahusay sa teknolohiya ng engine, tulad ng direktang pag-iniksyon ng gasolina, turbocharging, at variable valve timing.
Dahil sa mga pagbabagong ito, ang kotse ay gumagamit ng mas kaunting gas, may higit na lakas, at naglalabas ng mas kaunting polusyon.
Video: Paano ito gumagana?
Tip: I-on ang caption button kung kailangan mo ito. Piliin ang "awtomatikong pagsasalin" sa pindutan ng mga setting, kung hindi ka pamilyar sa wikang Ingles. Maaaring kailanganin mong i-click muna ang wika ng video bago maging available ang iyong paboritong wika para sa pagsasalin.
Mga Uri ng Automotive Engine
Mayroong iba't ibang uri ng mga makina na ginagamit sa mga kotse, na maaaring pagsama-samahin sa pamamagitan ng dalawang bagay: ang uri ng gasolina at ang paraan ng pag-set up ng makina (ang bilang ng mga cylinder) (cylinder configuration).
Ang mga makinang petrolyo at diesel ay ang pinakakaraniwang uri ng mga makina ng kotse, ngunit may iba pang mga bagay na nagpapahiwalay sa isang makina mula sa isa pa.
- Mga Straight o Inline na Engine.
Ang lahat ng mga cylinder sa isang tuwid/inline na makina ay nasa isang linya, nakaharap sa itaas at kadalasang patayo sa kotse.
Ito ang pinakakaraniwang layout para sa mga hatchback ng pamilya at mas maliliit na sasakyan.
- Mga pagkasira.
Ang mga flat engine ay may dalawang bangko ng mga cylinder sa magkabilang gilid ng iisang crankshaft.
- Mga V-Engine.
Ang mga cylinder sa isang V-engine ay naka-set up sa dalawang magkahiwalay na bangko na bumubuo ng isang V sa paligid ng crankshaft.
- W-Mga Engine.
Ang mga W-engine ay may tatlong hanay ng mga cylinder na bumubuo ng isang W sa paligid ng crankshaft.
Ang paraan ng pag-set up ng mga cylinder ay maaari ding magkaiba.
Ang mga maliliit na kotse ay may tatlong-silindro na makina, ngunit ginawang posible ng mga turbocharger na ilagay ang mga ito sa mas malalaking hatchback ng pamilya.
Ang mga makinang may anim na silindro ay karaniwang matatagpuan sa mga high-end na sports car at mga performance na kotse. Maaari silang i-set up sa isang V o sa isang tuwid na linya.
Ang mga supercar at luxury saloon ay may mga makina na may walo o higit pang mga cylinder, tulad ng mga V8, V10, at V12.
Ang ilan sa mga high-end na sasakyan ng Volkswagen Group ay may W12 engine.
Mga Makina ng Gasolina at Diesel
Sa mga automotive application, ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng gasolina at diesel engine ay kung paano ginagawa ang enerhiya, ang uri ng gasolina na ginamit, thermal efficiency, pag-asa sa buhay, revolutions per minute (RPM), at torque.
- Mga Makina ng Gasolina.
Ang spark-ignited combustion ay ginagamit sa mga makina ng gasolina upang paghaluin ang gas at hangin bago ito i-compress at sindihan.
Kadalasan, ang mga makina ng gasolina ay may mas mataas na RPM kaysa sa mga makinang diesel, ngunit mayroon silang mas kaunting metalikang kuwintas.
- Mga Diesel Engine.
Bago mag-inject ng gasolina sa hangin, pinipiga ito ng mga diesel engine, na ginagawang mas mahusay ang makina at malamang na tumagal nang mas matagal.
Dahil ang diesel ay may mas mataas na density ng enerhiya kaysa sa gasolina, ang mga makina ng diesel ay gumagamit ng mas kaunting gasolina kaysa sa mga makina ng gasolina.
Kung paano ginagamit ang iba't ibang uri ng engine na ito sa mga kotse ay nagbago sa paglipas ng panahon at depende sa kung paano gagamitin ang kotse, kung gaano ito kahusay na gumanap, at kung gaano karaming gasolina ang kailangan nitong gamitin.
Pagpapalawak ng Industriya ng Automotive
Ang Pag-unlad ng Automotive Engine
Sa panahon ng Industrial Revolution, ang paglago ng industriya ng sasakyan at ang pangangailangan para sa mga makina na may higit na lakas ay humantong sa paglikha ng mga internal combustion engine (ICE).
Ang mga makinang ito ay orihinal na ginawa upang tumakbo sa mga likidong panggatong, ngunit sila ay binago upang sila ay tumakbo sa gasolina.
Noong 1900s, ginawa ang dalawang-cycle at four-cycle na makina, at naging posible na gumawa ng maraming sasakyan nang sabay-sabay.
Mga Pagpapabuti sa Conversion ng Liquid Fuel at Pagbawas ng Emisyon
Nakaisip ang mga inhinyero ng mga paraan upang gawing singaw ang mga likidong panggatong upang magamit ang mga ito. Pinahusay nito ang fuel efficiency at engine output.
Upang malutas ang problema ng polusyon mula sa mga kotse, ginawa rin ang mga computerized engine management system.
Ang mga paglabas ng ICE ng mga pamantayang pollutant tulad ng nitrogen oxides (Nox) at particulate matter (PM) ay nabawasan ng higit sa 99% salamat sa pananaliksik at pag-unlad sa nakalipas na 30 taon.
Pananaliksik at Pagpapaunlad ng Advanced na Combustion Engine
Ngayon, sinusubukan ng mga tao na gawing mas mahusay ang mga internal combustion engine at maging mas mahusay para sa kapaligiran.
Ang pananaliksik at pag-develop sa mga advanced na combustion engine ay nakatuon sa mga bagong teknolohiya tulad ng homogeneous charge compression ignition (HCCI) at opposed piston engine (OPE), pati na rin ang paggawa ng mga powertrain na mas electric at hybrid.
Kahit na lumalaki ang bilang ng mga de-kuryenteng sasakyan, ang mga ICE ay mahalaga pa rin sa industriya ng transportasyon at gagamitin sa mahabang panahon.
Laki ng Automotive Engine at Airflow
Karamihan sa mga makina ng kotse ay sinusukat sa litro, na siyang kabuuang dami ng lahat ng kanilang mga silindro.
Kung palakihin mo ang makina, minsan ay maaari itong gumawa ng higit na lakas ng kabayo at metalikang kuwintas, ngunit hindi ito palaging nangyayari.
Air Flow Sensing sa Automotive Engines
Ang vane meter at ang hot wire ay ang dalawang pinakakaraniwang paraan para sa isang makina upang masukat kung gaano karaming hangin ang pumapasok.
Ang isang spring-loaded air vane na konektado sa isang variable resistor ay ginagamit ng vane meter upang sukatin ang dami ng hangin na pumapasok sa makina.
Ang hot wire mass airflow sensor, sa kabilang banda, ay gumagamit ng resistive wire na nakabitin sa daloy ng hangin at pinainit sa isang tiyak na temperatura
Pagkatapos ay pinapalamig ng papasok na hangin ang kawad, na nagbabago sa daloy ng kuryente sa paraang proporsyonal sa dami ng hangin na dumadaan.
Ang Kármán vortex sensor, sa kabilang banda, ay hindi isang paraan upang sukatin ang papasok na daloy ng hangin sa isang makina ng kotse.
Sa halip, ito ay isang paraan upang sukatin ang bilis ng daloy ng hangin sa pamamagitan ng pagdudulot ng mga vortices sa daloy ng hangin at pagkatapos ay pagsukat ng mga pagbabago sa presyon na dulot ng mga vortices.
Pagpapanatili ng Automotive Engine
Mga Filter ng Langis ng Engine
Ang mga filter ng langis ng makina ay isang mahalagang bahagi ng pagtiyak na gumagana nang maayos ang makina ng kotse.
Gumagana ang mga ito upang makakuha ng dumi, langis, at mga particle ng metal mula sa langis. Hinahayaan nitong maayos ang daloy ng langis, linisin ang langis, at pinoprotektahan ang mga bahaging metal.
Ang presyo, disenyo, konstruksiyon, at atensyon sa detalye ay lahat ng mahahalagang bagay na dapat isipin kapag pumipili ng filter ng langis ng makina.
Automotive Engine Management System
Mayroong maraming mga paraan upang ibagay at baguhin ang isang sistema ng pamamahala ng engine upang mapabuti ang pagganap nito.
Ang ilang paraan para baguhin ang mga system ay ang muling pag-calibrate sa mga factory ECM, pag-tune gamit ang mga piggyback, interceptor, at iba pang dagdag na bahagi, at magdisenyo, magbago, at bumuo ng mga intake manifold.
Magagamit din ang magkahiwalay na programmable na mga sistema ng pamamahala ng engine upang baguhin kung gaano kahusay gumagana ang isang makina.
Upang makuha ang pinakamahusay na pagganap, mahalagang gumawa ng mga pagbabago sa isang ligtas at maaasahang paraan.
Bago gumawa ng mga pagbabago sa iyong sistema ng pamamahala ng makina, dapat kang makipag-usap sa isang dalubhasa o magbasa tungkol sa paksa.
Oras ng Engine
Ang mga oras ng makina ay ang bilang ng mga oras na tumatakbo ang isang makina mula noong una itong ginawa, kahit na hindi gumagalaw ang sasakyan.
Ang sukatang ito ay kapaki-pakinabang para sa pagsukat ng pagkasira sa mga komersyal na sasakyan, lalo na para sa pagsubaybay sa oras ng idling, dahil ang odometer ay hindi nagre-record ng mileage kapag ang isang sasakyan ay gumagamit ng PTO upang maupo nang ilang oras araw-araw.
Magagamit din ang mga oras ng makina para magplano ng preventive maintenance at malaman kung gaano karami ang nagamit na sasakyan.
Ang ugnayan sa pagitan ng mga oras ng makina at milya ay maaaring gamitin upang gumawa ng kumpletong plano para sa pagpapalit ng mga sasakyan, pahusayin ang mga iskedyul ng pagpapanatili, at subaybayan kung gaano kahusay ang takbo ng isang fleet.
Ang mga modernong makina ay may bahagi na tinatawag na engine control module (ECM) na nagbibilang ng bilang ng beses na umiikot ang makina at kung gaano katagal ang bawat pagliko.
Mga Module ng Kontrol ng Automotive Engine
Gumagamit ang mga automotive engine control module (ECM) ng ilang hakbang sa seguridad upang matiyak na gumagana ang mga ito nang tama at maiwasan ang mga tao na manggulo sa kanila.
Halimbawa, nag-embed sila ng hardware sa pag-verify at mga mekanismo ng kaligtasan, gumagamit ng mga pamantayan sa seguridad ng sasakyan tulad ng SAE J3061 at ISO/SAE 21434, at dumaan sa mga proseso ng pag-verify.
Ang mga ECM ay maaari ding protektahan sa pamamagitan ng paggamit ng mga pagsusuri sa pagiging totoo upang mahanap ang mga signal na na-spoof o binago.
Ginagawa ito sa pamamagitan ng paghahambing ng mga halaga ng sensor sa mga hard-wired na halaga upang matiyak na tama ang mga ito. Ginagawa nitong mas mahirap para sa masasamang tao na gumawa ng mga pagbabago sa ECM.
Panghuli, ang mga modernong ECM ay ginawa gamit ang mga bahagi ng computer tulad ng mga microprocessor na maaaring mabilis na makatanggap, makapag-interpret, at kumilos sa mga input ng sensor. Nakakatulong ito na matiyak na gumagana nang tama ang system.
Ang EPA ay may patakarang ipinatupad upang matiyak na ang mga pagbabawal ng Clean Air Act sa pakikialam at aftermarket na mga device ay nasusunod.
Ang mga pagbabawal na ito ay tumatagal sa buong buhay ng isang sasakyan, ginagawang ilegal para sa mga dealer na magbenta ng mga tampered na sasakyan na nasa kalsada na, at nangangailangan ng regular na inspeksyon ng mga sasakyan upang matiyak na ang mga emissions onboard diagnostic system ay gumagana nang maayos.
Ang mga tuner, na mga produkto na nagpapalit ng ECU, ay maaaring mga ilegal na aftermarket defeat device, at ang paggamit sa mga ito o paglalagay ng mga ito ay maaaring ilegal na pakikialam.
Mga kaso ng paggamit
| Gawain: | Paglalarawan: |
|---|---|
| Mga sasakyan at iba pang sasakyan | Ang mga kotse, trak, at bus ay ang pinakakaraniwang mga lugar kung saan ginagamit ang mga makina ng sasakyan. Ang mga makinang ito ay nagbibigay sa sasakyan ng lakas na kailangan nito para sumulong. Ang mga ito ay isang mahalagang bahagi ng modernong transportasyon. |
| Pagpapaandar ng Sasakyang Panghimpapawid | Ang isa pang mahalagang lugar kung saan ginagamit ang mga makina ng sasakyan ay sa mga eroplano, kung saan nagbibigay sila ng thrust na kailangan para sa pag-alis at paglipad. Karamihan sa mga makina ng eroplano ay mas makapangyarihan at mahusay kaysa sa mga makina ng kotse dahil kailangan nilang makalikha ng higit na pagtaas at pagtagumpayan ang paglaban ng hangin. |
| Kagamitang Pang-agrikultura | Ang mga makina mula sa mga kotse ay kadalasang ginagamit sa mga traktora at iba pang uri ng kagamitan sa bukid. Ang mga makinang ito ay kailangang maging malakas at sapat na pangmatagalan upang mahawakan ang mabibigat na kargada at hirap na kaakibat ng pagsasaka. |
| Power Generation | May mga pagkakataon na ang mga makina ng kotse ay maaari ding gamitin upang gumawa ng kapangyarihan. Kadalasan, ang mga makinang ito ay ginagamit sa mga generator set, na ginagamit sa pagpapaandar ng mga bahay at negosyo kapag nawalan ng kuryente. |
| Marine Propulsion | Ang mga bangka at iba pang uri ng sasakyang pantubig ay maaari ding paandarin ng mga makina ng sasakyan. Ang mga makinang pang-dagat ay karaniwang ginagawang mas matagal at mas lumalaban sa kaagnasan kaysa mga makina ng sasakyan dahil kailangan nilang magtrabaho sa malupit na kapaligiran sa dagat. |
| Karera | Ang isa pang paraan na ginagamit ang mga makina ng kotse ay sa karera, kung saan pinapagana nila ang mga kotseng may mataas na pagganap na maaaring tumakbo nang napakabilis. Karamihan sa mga makina ng karera ay na-tweak upang masulit ang mga ito, at maaari silang gumawa ng higit na lakas kaysa sa isang regular na makina ng kotse. |
| Mga lawnmower at iba pang maliliit na kasangkapan | Sa wakas, magagamit din ang mga makina ng sasakyan sa pagpapagana ng mga lawnmower, chainsaw, at iba pang maliliit na tool. Kadalasan, ang mga makinang ito ay hindi kasing lakas ng kanilang mas malalaking katapat, ngunit kailangan pa rin nilang maging maaasahan at mahusay na sapat upang pangasiwaan ang pang-araw-araw na paggamit. |
Mga sanggunian:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Konklusyon
Sa konklusyon, ang makina ng kotse ay isang kamangha-manghang piraso ng teknolohiya na nagbago sa paraan ng paglalakbay at pamumuhay natin.
Ang mga inhinyero ay nangunguna sa paggawa ng mga kahanga-hangang makinang ito, mula sa mga unang internal combustion engine hanggang sa pinaka-advanced na hybrid at electric powertrains sa ngayon.
Ngunit ang makina ng kotse ay isang simbolo din ng isang bagay na mas malalim: ang ating likas na pagnanais na itulak ang mga limitasyon ng kung ano ang posible, lumampas sa mga hadlang, at mangarap ng isang mas magandang bukas.
Habang tinitingnan natin ang hinaharap, malinaw na ang makina ng sasakyan ay patuloy na magiging mahalagang bahagi ng ating buhay
Ang makina ang nagpapagana sa mga sasakyang nagdadala sa atin sa trabaho, paaralan, at iba pang lugar.
Ngunit ito rin ay isang paalala kung gaano kalakas ang pagkamalikhain ng tao, kung gaano kahanda ang mga tao na sumubok ng mga bagong bagay, at kung gaano kalaki ang magagawa ng isip ng tao.
Kaya sa susunod na simulan mo ang iyong sasakyan, maglaan ng ilang sandali upang isipin ang tungkol sa kamangha-manghang engineering na ginagawang posible ang lahat, at tandaan na ang mga posibilidad ay talagang walang katapusan.
Ibahagi sa…
