Kao inženjer, znate da je svaki impresivan tehnološki pothvat moguć kompliciranim sustavom dijelova koji savršeno rade zajedno.
Automobilski motor, koji koristi gorivo za pokretanje automobila, aviona, traktora, autobusa i motocikala, možda je najbolji primjer za to.
Bilo da ste student strojarstva ili iskusni profesionalac, naučit ćete nešto novo o ovoj važnoj tehnologiji i briljantnim umovima koji su je omogućili.
Zato se vežite i pridružite nam se na ovoj edukativnoj vožnji kroz srce automobilskog motora!
Uvod u automobilske motore
Formalna definicija:
Stroj koji troši gorivo i daje pogonsku snagu za automobile, zrakoplove, traktore, autobuse i motocikle, a prenosi se u vozilu.
Dakle, ako želite uštedjeti novac na benzinu, najbolja stvar koju vam možemo reći je da jednostavno izvadite motor svog automobila. Samo se šalim!
Motor je kompliciran stroj koji okreće kotače automobila pretvaranjem topline od izgarajućeg benzina u snagu. Što daje brzinu nečemu.
Četverotaktni ciklus izgaranja koristi se za pokretanje benzina u motoru s unutarnjim izgaranjem, koji je najčešći tip motora.
Ovaj ciklus ima četiri dijela: usis, kompresija, izgaranje i ispuh.
Vrste motora
Postoje različite vrste motora, kao što su redni motori s četiri cilindra ili V-motori sa šest ili osam cilindara.
Raspored motora određuje koliko je velik, koliko dobro radi i koliko snage ima.
Redni motori su manji od V-motora, koji su duži i kompliciraniji.
Glavne komponente
Blok cilindra, glava cilindra i kućište radilice najvažniji su dijelovi automobilskog motora.
Srce motora je blok cilindra, koji je obično izrađen od željeza ili legure aluminija. Ima cilindre koji drže klipove, koji se pomiču gore-dolje stvarajući energiju.
Komora za izgaranje također je u bloku cilindra. To je mjesto gdje se gorivo i zrak miješaju kako bi došlo do izgaranja.
Glava cilindra nalazi se na vrhu bloka cilindra. Ima svjećicu, bregaste osovine i ventile.
Bregaste osovine kontroliraju kako se ventili otvaraju i zatvaraju, što kontrolira koliko goriva, zraka i ispušnih plinova ulazi u i iz komore za izgaranje.
Svjećica pali mješavinu goriva i zraka tako da može doći do izgaranja.
Karter je obično izrađen od lijevanog željeza i nalazi se na dnu motora.
Drži dijelove poput klipova, radilice, bregaste osovine, razvodnog lanca, korita ulja, filtra ulja itd. Zajedno, ovi dijelovi pretvaraju gorivo u pokret.
Kada je automobil ugašen, elektropokretač daje klipu potrebnu silu da se pomakne prema dolje.
Poboljšanja u motorima s unutarnjim izgaranjem
U posljednjih nekoliko godina došlo je do poboljšanja u tehnologiji motora, poput izravnog ubrizgavanja goriva, turbo punjenja i varijabilnog upravljanja ventilima.
Zbog ovih promjena automobil troši manje goriva, ima više snage i manje zagađuje okoliš.
Video: Kako to radi?
Savjet: Uključite tipku titlova ako vam je potrebna. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu postavki, ako niste upoznati s engleskim jezikom. Možda ćete prvo morati kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.
Vrste automobilskih motora
Postoje različite vrste motora koji se koriste u automobilima, a mogu se grupirati prema dvije stvari: vrsti goriva i načinu na koji je motor postavljen (broj cilindara) (konfiguracija cilindra).
Benzinski i dizel motori najčešće su vrste automobilskih motora, ali postoje i druge stvari koje razlikuju jedan motor od drugog.
- Ravni ili redni motori.
Svi cilindri u ravnom/rednom motoru su u liniji, okrenuti prema gore i obično okomiti na automobil.
Ovo je najčešći raspored za obiteljske hatchbackove i manje automobile.
- Kvarovi.
Ravni motori imaju dva niza cilindara sa svake strane jednog koljenastog vratila.
- V-motori.
Cilindri u V-motoru postavljeni su u dvije odvojene skupine koje tvore V oko radilice.
- W-motori.
W-motori imaju tri reda cilindara koji tvore W oko koljenastog vratila.
Način postavljanja cilindara također može biti različit.
Mali automobili imaju trocilindrične motore, no turbopunjači su omogućili njihovu ugradnju iu veće obiteljske hatchbackove.
Šesterocilindrični motori obično se nalaze u vrhunskim sportskim automobilima i automobilima visokih performansi. Mogu se postaviti u obliku slova V ili u ravnoj liniji.
Superautomobili i luksuzne limuzine imaju motore s osam ili više cilindara, poput V8, V10 i V12.
Neki od vrhunskih automobila Volkswagen grupe imaju W12 motore.
Benzinski i dizel motori
U automobilskim primjenama, glavne razlike između benzinskih i dizelskih motora su način proizvodnje energije, vrsta korištenog goriva, toplinska učinkovitost, očekivani životni vijek, broj okretaja u minuti (RPM) i okretni moment.
- Benzinski motori.
Izgaranje uz pomoć iskre koristi se u benzinskim motorima za miješanje plina i zraka prije nego što se komprimira i zapali.
Većinu vremena benzinski motori imaju veći broj okretaja u minuti od dizel motora, ali imaju manji okretni moment.
- Dizelski motori.
Prije ubrizgavanja goriva u zrak, dizelski motori ga istiskuju, što motor čini toplinski učinkovitijim i vjerojatno će trajati duže.
Budući da dizel ima veću gustoću energije od benzina, dizelski motori troše manje goriva od benzinskih motora.
Način na koji se ti različiti tipovi motora koriste u automobilima mijenjao se tijekom vremena i ovisi o tome kako se automobil namjerava koristiti, koliko dobro treba raditi i koliko goriva treba potrošiti.
Širenje automobilske industrije
Razvoj automobilskog motora
Tijekom industrijske revolucije, rast automobilske industrije i potreba za motorima s većom snagom doveli su do stvaranja motora s unutarnjim izgaranjem (ICE).
Ovi su motori izvorno napravljeni za rad na tekuća goriva, ali su promijenjeni kako bi mogli raditi na benzin.
U 1900-ima su se izrađivali dvotaktni i četverotaktni motori i postalo je moguće napraviti mnogo automobila odjednom.
Poboljšanja pretvorbe tekućeg goriva i smanjenja emisija
Inženjeri su smislili načine kako tekuća goriva pretvoriti u pare kako bi se mogla koristiti. Ovo je poboljšalo učinkovitost goriva i snagu motora.
Kako bi se riješio problem zagađenja iz automobila, napravljeni su i računalni sustavi upravljanja motorima.
ICE emisije kriterijskih zagađivača poput dušikovih oksida (Nox) i čestica (PM) smanjene su za više od 99% zahvaljujući istraživanju i razvoju tijekom posljednjih 30 godina.
Napredno istraživanje i razvoj motora s izgaranjem
Danas ljudi pokušavaju poboljšati rad motora s unutarnjim izgaranjem i biti bolji za okoliš.
Istraživanje i razvoj naprednih motora s izgaranjem usredotočuje se na nove tehnologije kao što su paljenje s kompresijom homogenog punjenja (HCCI) i motori s suprotnim klipom (OPE), kao i na povećanje električnih i hibridnih pogonskih sklopova.
Iako broj električnih vozila raste, ICE su još uvijek važni za transportnu industriju i koristit će se još dugo.
Veličina i protok zraka automobilskog motora
Većina automobilskih motora mjeri se u litrama, što je ukupni volumen svih njihovih cilindara.
Ako povećate motor, ponekad može proizvesti više konjskih snaga i okretnog momenta, ali to nije uvijek slučaj.
Senzor protoka zraka u automobilskim motorima
Mjerač lopatica i vruća žica dva su najčešća načina na koje motor mjeri koliko zraka ulazi.
Zračna lopatica s oprugom spojena na promjenjivi otpornik služi mjeraču lopatica za mjerenje količine zraka koja ulazi u motor.
Senzor masenog protoka zraka s vrućom žicom, s druge strane, koristi otpornu žicu koja visi u protoku zraka i zagrijava se na određenu temperaturu
Ulazni zrak zatim hladi žicu, što mijenja električnu struju na način koji je proporcionalan količini zraka koja prolazi.
Kármánov vrtložni senzor, s druge strane, nije način za mjerenje ulaznog protoka zraka u motoru automobila.
Umjesto toga, to je način mjerenja brzine protoka zraka izazivanjem vrtloga u protoku zraka i zatim mjerenjem promjena tlaka uzrokovanih vrtlozima.
Održavanje motora automobila
Filteri motornog ulja
Filtri motornog ulja važan su dio osiguravanja dobrog rada motora automobila.
Oni rade na uklanjanju prljavštine, ulja i metalnih čestica iz ulja. To omogućuje nesmetan protok ulja, čisti ulje i štiti metalne dijelove.
Cijena, dizajn, konstrukcija i pažnja posvećena detaljima važne su stvari o kojima treba razmišljati pri odabiru filtra motornog ulja.
Sustavi upravljanja automobilskim motorom
Postoji mnogo načina za podešavanje i promjenu sustava upravljanja motorom kako bi se poboljšala njegova izvedba.
Neki od načina za promjenu sustava su ponovna kalibracija tvorničkih ECM-ova, ugađanje s priključcima, interceptorima i drugim dodatnim dijelovima te projektiranje, modificiranje i izrada usisnih grana.
Sustavi upravljanja motorom koji se mogu zasebno programirati također se mogu koristiti za promjenu načina rada motora.
Kako biste dobili najbolju izvedbu, važno je izvršiti promjene na siguran i pouzdan način.
Prije nego što promijenite svoj sustav upravljanja motorom, trebali biste razgovarati sa stručnjakom ili pročitati nešto o toj temi.
Radni sati motora
Sati motora broj su sati koje je motor radio od kada je prvi put napravljen, čak i kada se vozilo ne kreće.
Ova metrika je korisna za mjerenje istrošenosti gospodarskih vozila, posebno za praćenje vremena praznog hoda, budući da brojač kilometara ne bilježi kilometražu kada vozilo koristi PTO da satima miruje svaki dan.
Sati motora također se mogu koristiti za planiranje preventivnog održavanja i određivanje koliko je vozilo korišteno.
Odnos između sati motora i kilometara može se koristiti za izradu cjelovitog plana za zamjenu vozila, poboljšanje rasporeda održavanja i praćenje koliko dobro vozni park radi.
Moderni motori imaju dio koji se zove upravljački modul motora (ECM) koji broji koliko se puta motor okrene i koliko vremena svaki okret traje.
Kontrolni moduli automobilskih motora
Automobilski upravljački moduli motora (ECM) koriste niz sigurnosnih mjera kako bi bili sigurni da rade ispravno i spriječili ljude da se petljaju s njima.
Na primjer, ugrađuju hardver za provjeru i sigurnosne mehanizme, koriste sigurnosne standarde za automobile kao što su SAE J3061 i ISO/SAE 21434 i prolaze kroz procese verifikacije.
ECM-ovi se također mogu zaštititi korištenjem provjere vjerodostojnosti za pronalaženje signala koji su lažirani ili promijenjeni.
To se radi usporedbom vrijednosti senzora s vrijednostima ožičenim kako bi se osiguralo da su točne. Zbog toga je lošim ljudima teže napraviti promjene na ECM-u.
Na kraju, moderni ECM-ovi izrađeni su s računalnim dijelovima poput mikroprocesora koji mogu brzo primiti, interpretirati i djelovati na ulaze senzora. To pomaže provjeriti radi li sustav ispravno.
EPA ima uspostavljenu politiku kojom osigurava poštivanje zabrana neovlaštenog rukovanja i naknadnih uređaja za isključivanje iz Zakona o čistom zraku.
Ove zabrane traju tijekom cijelog životnog vijeka vozila, zabranjuju trgovcima prodaju neovlaštenih vozila koja su već na cesti i zahtijevaju redovite preglede vozila kako bi se uvjerili da dijagnostički sustavi ispušnih plinova rade ispravno.
Tuneri, koji su proizvodi koji mijenjaju ECU, mogu biti protuzakoniti naknadni uređaji za isključivanje, a njihovo korištenje ili njihovo stavljanje može biti nezakonito diranje.
Slučajevi upotrebe
| Zadatak: | Opis: |
|---|---|
| Automobili i druga vozila | Automobili, kamioni i autobusi najčešća su mjesta gdje se koriste automobilski motori. Ovi motori daju vozilu potrebnu snagu za kretanje naprijed. Oni su važan dio modernog transporta. |
| Pogon zrakoplova | Još jedno važno mjesto gdje se automobilski motori koriste su zrakoplovi, gdje oni daju potisak potreban za polijetanje i let. Većina zrakoplovnih motora je snažnija i učinkovitija od automobilskih jer moraju biti u stanju stvoriti veći uzgon i svladati otpor zraka. |
| Poljoprivredna oprema | Motori iz automobila često se koriste u traktorima i drugim vrstama poljoprivredne opreme. Ovi motori moraju biti dovoljno jaki i dugotrajni da izdrže velika opterećenja i naporan rad koji dolazi s poljoprivredom. |
| Proizvodnja električne energije | Postoje trenuci kada se automobilski motori također mogu koristiti za proizvodnju energije. Većinu vremena ti se motori koriste u generatorskim setovima koji se koriste za napajanje domova i tvrtki kada nestane struje. |
| Pomorski pogon | Čamci i druge vrste plovila također se mogu pokretati automobilskim motorima. Brodski motori obično su napravljeni da traju dulje i bolje se odupiru koroziji od automobilskih motora jer moraju raditi u surovom morskom okruženju. |
| Utrke | Drugi način na koji se automobilski motori koriste jesu utrke, gdje pokreću automobile visokih performansi koji mogu ići vrlo brzo. Većina trkaćih motora prilagođena je kako bi se iz njih izvuklo najviše, a mogu proizvesti puno više snage od motora običnog automobila. |
| Kosilice i ostali mali alati | Konačno, motori automobila mogu se koristiti i za pogon kosilica, motornih pila i drugih malih alata. Većinu vremena ovi motori nisu jaki kao njihovi veći parnjaci, ali svejedno moraju biti pouzdani i dovoljno učinkoviti da podnose svakodnevnu upotrebu. |
Reference:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Zaključak
Zaključno, automobilski motor je nevjerojatan komad tehnologije koji je promijenio način na koji putujemo i živimo.
Inženjeri su bili na čelu izrade ovih nevjerojatnih strojeva, od prvih motora s unutarnjim izgaranjem do najnaprednijih hibridnih i električnih pogonskih sklopova današnjice.
Ali automobilski motor također je simbol nečeg dubljeg: naše prirodne želje da pomaknemo granice mogućeg, probijemo barijere i sanjamo o boljem sutra.
Dok gledamo u budućnost, jasno je da će automobilski motor i dalje biti važan dio naših života
To je motor koji pokreće automobile koji nas voze na posao, u školu i na druga mjesta.
Ali to je i podsjetnik koliko je moćna ljudska kreativnost, koliko su ljudi voljni isprobavati nove stvari i koliko ljudski um može učiniti.
Dakle, sljedeći put kada pokrenete svoj automobil, odvojite trenutak i razmislite o nevjerojatnom inženjeringu koji sve to čini mogućim i zapamtite da su mogućnosti zaista beskrajne.
Dijeli…
