Znotraj Avtomobilskih Motorjev: Kako Delujejo

Kot inženir veste, da je vsak impresiven tehnološki podvig mogoč zaradi zapletenega sistema delov, ki odlično delujejo skupaj.

Avtomobilski motor, ki uporablja gorivo za premikanje avtomobilov, letal, traktorjev, avtobusov in motornih koles, je morda najboljši primer tega.

Ne glede na to, ali ste študent inženirstva ali izkušen strokovnjak, boste izvedeli nekaj novega o tej pomembni tehnologiji in briljantnih umih, ki so jo omogočili.

Zato se pripnite in se nam pridružite na tej izobraževalni vožnji skozi srce avtomobilskega motorja!

Uvod v avtomobilske motorje

Formalna opredelitev:

Stroj, ki porablja gorivo in zagotavlja pogonsko moč za avtomobile, letala, traktorje, avtobuse in motorna kolesa in se prevaža v vozilu.

Torej, če želite prihraniti denar pri bencinu, je najboljše, kar vam lahko povemo, da preprosto odstranite motor svojega avtomobila. Hecam se!

Motor je zapleten stroj, ki vrti kolesa avtomobila tako, da pretvori toploto iz gorečega bencina v moč. Ki nečemu daje hitrost.

Štiritaktni cikel zgorevanja se uporablja za spreminjanje bencina v gibanje v motorju z notranjim zgorevanjem, ki je najpogostejši tip motorja.

Ta cikel ima štiri dele: sesanje, stiskanje, zgorevanje in izpuh.

Vrste motorjev

Obstajajo različne vrste motorjev, kot so vrstni motorji s štirimi valji ali V-motorji s šestimi ali osmimi valji.

Postavitev motorja določa, kako velik je, kako dobro deluje in koliko moči ima.

Vrstni motorji so manjši od V-motorjev, ki so daljši in bolj zapleteni.

Glavne komponente

Blok cilindra, glava valja in ohišje motorja so najpomembnejši deli avtomobilskega motorja.

Srce motorja je blok cilindrov, ki je običajno izdelan iz železa ali aluminijeve zlitine. Ima cilindre, ki držijo bate, ki se premikajo gor in dol, da proizvajajo energijo.

Zgorevalna komora je tudi v bloku cilindrov. Tam se gorivo in zrak mešata, da pride do zgorevanja.

Glava valja je nameščena na vrhu bloka valja. Ima vžigalno svečko, odmične gredi in ventile.

Odmične gredi nadzirajo, kako se ventili odpirajo in zapirajo, kar nadzira, koliko goriva, zraka in izpušnih plinov gre v in iz zgorevalne komore.

Vžigalna svečka prižge mešanico goriva in zraka, da lahko pride do zgorevanja.

Ohišje motorja je običajno izdelano iz litega železa in je na dnu motorja.

Vsebuje dele, kot so bati, ročična gred, odmične gredi, krmilna veriga, oljna posoda, oljni filter itd. Ti deli skupaj pretvorijo gorivo v gibanje.

Ko je avto ugasnjen, zaganjalnik daje batu silo, ki jo potrebuje za premikanje navzdol.

Izboljšave motorjev z notranjim zgorevanjem

V zadnjih nekaj letih je prišlo do izboljšav v tehnologiji motorjev, kot so neposredni vbrizg goriva, turbo polnjenje in spremenljivo krmiljenje ventilov.

Zaradi teh sprememb avtomobil porabi manj goriva, ima večjo moč in manj onesnažuje okolje.

Video: Kako deluje?

Nasvet: Vklopite gumb za napise, če ga potrebujete. V gumbu z nastavitvami izberite »samodejno prevajanje«, če niste seznanjeni z angleškim jezikom. Morda boste morali najprej klikniti jezik videoposnetka, preden postane vaš najljubši jezik na voljo za prevod.

Vrste avtomobilskih motorjev

V avtomobilih se uporabljajo različne vrste motorjev, ki jih je mogoče razvrstiti v skupine glede na dve stvari: vrsto goriva in način nastavitve motorja (število valjev) (konfiguracija cilindra).

Bencinski in dizelski motorji so najpogostejši tipi avtomobilskih motorjev, vendar obstajajo druge stvari, po katerih se en motor razlikuje od drugega.

• Ravni ali vrstni motorji.

Vsi valji v vrstnem motorju so v vrsti, obrnjeni navzgor in običajno pravokotno na avtomobil.

To je najpogostejša postavitev za družinske kombilimuzine in manjše avtomobile.

• Okvare.

Ploščati motorji imajo dve vrsti valjev na obeh straneh ene ročične gredi.

• V-motorji.

Valji v V-motorju so nameščeni v dveh ločenih nizih, ki tvorita V okoli ročične gredi.

• W-motorji.

W-motorji imajo tri vrste valjev, ki tvorijo W okoli ročične gredi.

Tudi način postavitve valjev je lahko različen.

Majhni avtomobili imajo trivaljne motorje, a turbinski polnilniki so omogočili, da jih vgradijo tudi v večje družinske kombilimuzine.

Šestvaljne motorje običajno najdemo v vrhunskih športnih in zmogljivih avtomobilih. Lahko so postavljeni v V ali v ravni liniji.

Superavtomobili in luksuzne limuzine imajo motorje z osmimi ali več valji, kot so V8, V10 in V12.

Nekateri avtomobili najvišjega razreda skupine Volkswagen imajo motorje W12.

Bencinski in dizelski motorji

V avtomobilskih aplikacijah so glavne razlike med bencinskimi in dizelskimi motorji način pridobivanja energije, vrsta uporabljenega goriva, toplotna učinkovitost, pričakovana življenjska doba, vrtljaji na minuto (RPM) in navor.

• Bencinski motorji.

Zgorevanje na iskro se uporablja v bencinskih motorjih za mešanje plina in zraka, preden ju stisnemo in prižgemo.

Večino časa imajo bencinski motorji višje vrtljaje kot dizelski motorji, vendar imajo manjši navor.

• Dizelski motorji.

Preden vbrizgajo gorivo v zrak, ga dizelski motorji stisnejo navzdol, zaradi česar je motor toplotno učinkovitejši in verjetno traja dlje.

Ker ima dizelsko gorivo večjo energijsko gostoto kot bencin, dizelski motorji porabijo manj goriva kot bencinski motorji.

Način uporabe teh različnih vrst motorjev v avtomobilih se je sčasoma spremenil in je odvisen od tega, kako naj bi se avtomobil uporabljal, kako dobro mora delovati in koliko goriva mora porabiti.

Širitev avtomobilske industrije

Razvoj avtomobilskega motorja

Med industrijsko revolucijo sta rast avtomobilske industrije in potreba po motorjih z večjo močjo privedli do nastanka motorjev z notranjim zgorevanjem (ICE).

Ti motorji so bili prvotno izdelani za pogon na tekoča goriva, vendar so bili spremenjeni tako, da so lahko delovali na bencin.

V 20. Stoletju so izdelovali dvotaktne in štiritaktne motorje in postalo je mogoče izdelati veliko avtomobilov hkrati.

Izboljšave pri pretvorbi tekočega goriva in zmanjšanju emisij

Inženirji so se domislili načinov, kako tekoča goriva spremeniti v hlape, da bi jih lahko uporabili. To je izboljšalo učinkovitost porabe goriva in moč motorja.

Za reševanje problema onesnaževanja iz avtomobilov so bili izdelani tudi računalniški sistemi za upravljanje motorjev.

Emisije ICE onesnaževal, kot so dušikovi oksidi (Nox) in trdni delci (PM), so se zaradi raziskav in razvoja v zadnjih 30 letih zmanjšale za več kot 99 %.

Napredne raziskave in razvoj motorjev z notranjim zgorevanjem

Danes si ljudje prizadevajo, da bi motorji z notranjim zgorevanjem delovali bolje in bili boljši za okolje.

Raziskave in razvoj naprednih motorjev z notranjim izgorevanjem se osredotočajo na nove tehnologije, kot so homogeni kompresijski vžig (HCCI) in motorji z nasprotnimi bati (OPE), ter ustvarjanje pogonskih sklopov bolj električnih in hibridnih.

Čeprav število električnih vozil narašča, so motorji ICE še vedno pomembni za prometno industrijo in se bodo uporabljali še dolgo.

Velikost avtomobilskega motorja in pretok zraka

Večina avtomobilskih motorjev se meri v litrih, kar je skupna prostornina vseh njihovih valjev.

Če povečate motor, lahko včasih ustvari več konjskih moči in navora, vendar ni vedno tako.

Zaznavanje pretoka zraka v avtomobilskih motorjih

Merilnik z lopaticami in vroča žica sta dva najpogostejša načina za merjenje količine zraka v motorju.

Z vzmetjo obremenjeno zračno lopatico, povezano s spremenljivim uporom, lopatni merilnik uporablja za merjenje količine zraka, ki gre v motor.

Po drugi strani senzor masnega pretoka zraka z vročo žico uporablja uporovno žico, ki visi v zračnem toku in je segreta na določeno temperaturo

Vhodni zrak nato ohladi žico, kar spremeni električni tok na način, ki je sorazmeren s količino zraka, ki prehaja skozi.

Po drugi strani vrtinčni senzor Kármán ni način za merjenje pretoka vhodnega zraka v avtomobilskem motorju.

Namesto tega je način za merjenje hitrosti zračnega toka s povzročanjem vrtincev v zračnem toku in nato merjenjem sprememb tlaka, ki jih povzročajo vrtinci.

Vzdrževanje avtomobilskih motorjev

Filtri motornega olja

Filtri motornega olja so pomemben del zagotavljanja dobrega delovanja motorja avtomobila.

Delujejo tako, da odstranijo umazanijo, olje in kovinske delce iz olja. To omogoča gladek pretok olja, čisti olje in ščiti kovinske dele.

Cena, dizajn, konstrukcija in pozornost do detajlov so pomembne stvari, na katere morate pomisliti pri izbiri filtra motornega olja.

Sistemi za upravljanje avtomobilskih motorjev

Obstaja veliko načinov za prilagoditev in spremembo sistema za upravljanje motorja, da bi izboljšali njegovo delovanje.

Nekateri načini za spremembo sistemov so ponovna kalibracija tovarniških ECM-jev, nastavitev s preklopniki, prestrezniki in drugimi dodatnimi deli ter načrtovanje, spreminjanje in izdelava sesalnih razdelilnikov.

Sisteme za upravljanje motorja, ki jih je mogoče ločeno programirati, je mogoče uporabiti tudi za spreminjanje delovanja motorja.

Za najboljšo učinkovitost je pomembno, da spremembe izvedete na varen in zanesljiv način.

Preden spremenite sistem za upravljanje motorja, se posvetujte s strokovnjakom ali preberite več o tej temi.

Ure motorja

Ure motorja so število ur, ki jih je motor deloval od prve izdelave, tudi ko se vozilo ne premika.

Ta metrika je uporabna za merjenje obrabe gospodarskih vozil, zlasti za spremljanje časa prostega teka, saj števec kilometrov ne beleži prevoženih kilometrov, ko vozilo uporablja kardansko gred, da vsak dan več ur miruje.

Ure motorja se lahko uporabljajo tudi za načrtovanje preventivnega vzdrževanja in ugotavljanje, koliko je bilo vozilo uporabljeno.

Razmerje med urami motorja in kilometri se lahko uporabi za izdelavo popolnega načrta za zamenjavo vozil, izboljšanje urnikov vzdrževanja in spremljanje, kako dobro deluje vozni park.

Sodobni motorji imajo del, imenovan krmilni modul motorja (ECM), ki šteje, kolikokrat se motor obrne in koliko časa traja posamezen obrat.

Krmilni moduli avtomobilskih motorjev

Moduli za krmiljenje avtomobilskih motorjev (ECM) uporabljajo številne varnostne ukrepe, da zagotovijo pravilno delovanje in preprečijo, da bi se ljudje z njimi zapletali.

Na primer, vgradijo strojno opremo za preverjanje in varnostne mehanizme, uporabljajo avtomobilske varnostne standarde, kot sta SAE J3061 in ISO/SAE 21434, ter opravijo postopke preverjanja.

ECM-je je mogoče zaščititi tudi s preverjanjem verodostojnosti za iskanje signalov, ki so bili ponarejeni ali spremenjeni.

To se naredi tako, da se vrednosti senzorjev primerjajo z vrednostmi, povezanimi z ožičenjem, da se prepriča, da so pravilne. Zaradi tega slabi ljudje težje spremenijo ECM.

Nazadnje so sodobni ECM-ji izdelani iz računalniških delov, kot so mikroprocesorji, ki lahko hitro sprejmejo, interpretirajo in delujejo na vhode senzorjev. To pomaga zagotoviti, da sistem deluje pravilno.

Agencija EPA ima vzpostavljeno politiko, s katero zagotavlja, da se upoštevajo prepovedi nedovoljenega poseganja in poprodajnih odklopnih naprav iz Zakona o čistem zraku.

Te prepovedi trajajo celotno življenjsko dobo vozila, prepovedujejo trgovcem prodajo poškodovanih vozil, ki so že na cesti, in zahtevajo redne preglede vozil, da se prepriča, ali vgrajeni diagnostični sistemi za emisije delujejo pravilno.

Tunerji, ki so izdelki, ki spreminjajo ECU, so lahko nezakonite poprodajne odklopne naprave, njihova uporaba ali vstavljanje pa je lahko nezakonito poseganje.

Primeri uporabe

Naloga:	Opis:
Avtomobili in druga vozila	Avtomobili, tovornjaki in avtobusi so najpogostejša mesta, kjer se uporabljajo avtomobilski motorji. Ti motorji dajejo vozilu moč, ki jo potrebuje za premikanje naprej. So pomemben del sodobnega transporta.
Pogon letal	Drugo pomembno mesto, kjer se uporabljajo avtomobilski motorji, so letala, kjer zagotavljajo potisk, potreben za vzlet in let. Večina letalskih motorjev je močnejših in učinkovitejših od avtomobilskih motorjev, ker morajo biti sposobni ustvariti večji vzgon in premagati upor zraka.
Kmetijska oprema	Motorji iz avtomobilov se pogosto uporabljajo v traktorjih in drugih vrstah kmetijske opreme. Ti motorji morajo biti dovolj močni in vzdržljivi, da prenesejo velike obremenitve in trdo delo, ki ga prinaša kmetovanje.
Močna generacija	Obstajajo časi, ko je mogoče za pridobivanje moči uporabiti tudi avtomobilske motorje. Večino časa se ti motorji uporabljajo v generatorskih sklopih, ki se uporabljajo za napajanje domov in podjetij, ko zmanjka elektrike.
Pomorski pogon	Čolne in druge vrste plovil lahko poganjajo tudi avtomobilski motorji. Ladijski motorji so običajno narejeni tako, da zdržijo dlje in so bolj odporni proti koroziji kot avtomobilski motorji, ker morajo delovati v težkem morskem okolju.
Dirke	Drug način uporabe avtomobilskih motorjev je dirkanje, kjer poganjajo visoko zmogljive avtomobile, ki lahko vozijo zelo hitro. Večina dirkalnih motorjev je prilagojenih tako, da jih kar najbolje izkoristijo, in lahko proizvedejo veliko več moči kot običajni avtomobilski motor.
Kosilnice in drugo drobno orodje	Končno se lahko avtomobilski motorji uporabljajo tudi za pogon kosilnic, motornih žag in drugih majhnih orodij. Ti motorji večinoma niso tako močni kot njihovi večji primerki, vendar morajo biti še vedno dovolj zanesljivi in ​​učinkoviti, da lahko obvladajo vsakodnevno uporabo.

Reference:

https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863

Zaključek

Skratka, avtomobilski motor je neverjeten del tehnologije, ki je spremenil naš način potovanja in življenja.

Inženirji so bili v ospredju izdelave teh neverjetnih strojev, od prvih motorjev z notranjim zgorevanjem do najnaprednejših hibridnih in električnih pogonskih sklopov današnjega časa.

Toda avtomobilski motor je tudi simbol nečesa globljega: naše naravne želje, da premikamo meje mogočega, prebijamo ovire in sanjamo o boljšem jutri.

Ko gledamo v prihodnost, je jasno, da bo avtomobilski motor še naprej pomemben del našega življenja

To je motor, ki poganja avtomobile, ki nas vozijo v službo, šolo in drugam.

Je pa tudi opomnik, kako močna je človeška ustvarjalnost, kako pripravljeni so ljudje preizkušati nove stvari in koliko zmore človeški um.

Torej, ko naslednjič zaženete svoj avto, si vzemite trenutek in pomislite na neverjeten inženiring, ki vse to omogoča, in ne pozabite, da so možnosti res neskončne.