Багато людей хочуть дізнатися більше про автомобілі, щоб поглибити своє розуміння автомобілів, але через складність конструкції автомобіля всі здаються. Нижче ми підготували для вас набір ілюстрованих статей про автомобілі, які аналізують внутрішню структуру автомобіля за допомогою зображень, що робить складні принципи легкими для розуміння.
картина
Аналіз типів конструкції двигуна
Двигун є джерелом енергії автомобіля, як і серце людини. Однак розмір і будова сердець різних людей не сильно відрізняються, але внутрішня будова двигунів різних автомобілів дуже відрізняється. Отже, які відмінності в структурах різних двигунів? Давайте дізнаємось разом.
● Джерело автомобільної енергії
картина
Джерелом енергії автомобіля є двигун, а потужність двигуна надходить зсередини циліндра. Циліндр двигуна - це місце, де внутрішня енергія палива перетворюється на кінетичну. Можна просто зрозуміти, що паливо спалюється в циліндрі, створюючи величезний тиск, щоб штовхати поршень вгору і вниз, і сила передається на колінчастий вал через шатун і, нарешті, перетворюється в обертальний рух, а потім через трансмісію і карданний вал, потужність передається на ведучі колеса, щоб рухати автомобіль вперед.
●Кількість циліндрів не може бути великою
картина
Більшість автомобілів загалом мають чотирициліндрові та шестициліндрові двигуни. Оскільки потужність двигуна в основному походить від циліндрів, чи означає це, що чим більше циліндрів, тим краще? Насправді зі збільшенням кількості циліндрів збільшується кількість частин двигуна. При відповідному збільшенні конструкція двигуна стане більш складною, що також призведе до зниження надійності двигуна. Крім того, це також збільшить вартість виробництва двигуна та подальші витрати на обслуговування. Тому кількість циліндрів у двигуні автомобіля вибирається після всебічного компромісу на основі використання двигуна та вимог до продуктивності. Такі двигуни, як V12, W12 і W16, використовуються лише в кількох високопродуктивних автомобілях.
● V-подібна структура двигуна
картина
Насправді, просте розуміння V-подібного двигуна полягає в тому, що сусідні циліндри згруповані разом під певним кутом. Якщо дивитися збоку, це виглядає як V-подібна форма, тобто V-подібний двигун. Порівняно з рядним двигуном, висота та довжина V-подібного двигуна зменшені, що може зробити кришку двигуна нижчою та відповідати аеродинамічним вимогам. Циліндри V-подібного двигуна розташовані в протилежних напрямках під кутом, що може компенсувати частину вібрації. Однак недоліком є те, що необхідно використовувати дві головки циліндрів, а конструкція є відносно складною. Хоча висота двигуна була зменшена, його ширина також відповідно збільшилася, що ускладнює встановлення інших пристроїв у моторному відсіку з фіксованим простором.
● Конструкція двигуна типу W
картина
Циліндри з обох боків V-подібного двигуна розташовані в шаховому порядку під невеликим кутом, утворюючи W-подібний двигун. Порівняно з двигунами V-типу перевага двигунів W-типу полягає в тому, що колінчастий вал може бути коротшим і вага може бути легшою, але ширина також відповідно збільшується, і моторний відсік буде заповнений повніше. Недоліком є те, що двигун W-типу структурно розділений на дві частини, структура є більш складною, і він вироблятиме багато вібрації під час роботи, тому він використовується лише в кількох транспортних засобах.
картина
● Горизонтально опозитна структура двигуна
картина
Сусідні циліндри горизонтально опозитного двигуна розташовані навпроти один одного (нижня частина поршня звернена назовні). Кут між двома циліндрами становить 180 градусів, але він істотно відрізняється від 180-градусного V-подібного двигуна. Горизонтально-оппозитні двигуни подібні до рядних двигунів тим, що вони не мають спільного кривошипного пальця (тобто один поршень з’єднаний лише з одним кривошипним пальцем), а напрямок руху протилежних поршнів є протилежним, але V-образний кут на 180 градусів Тип двигуна прямо протилежний. Переваги горизонтально-оппозитного двигуна полягають у тому, що він може добре компенсувати вібрації та зробити двигун більш плавним; центр ваги низький, а передня частина автомобіля може бути розроблена нижче, щоб відповідати аеродинамічним вимогам; напрямок вихідного валу потужності відповідає напрямку валу трансмісії, а передача потужності має більш високу ефективність. Недоліки: Складна конструкція і незручність обслуговування; виробничий процес є вимогливим, а вартість виробництва висока. Серед автомобілів відомих брендів тільки Porsche і Subaru наполягають на використанні горизонтально-оппозитних двигунів.
● Чому двигун постійно подає потужність?
Причина, чому двигун може безперервно забезпечувати потужність, полягає в упорядкованій циклічній роботі чотирьох тактів впуску, стиснення, потужності та випуску в циліндрі.
картина
Під час такту впуску, коли поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки в циліндрі, впускний клапан відкривається, випускний клапан закривається, і в циліндр всмоктується свіже повітря і суміш бензину.
Під час такту стиснення впускний і випускний клапани закриті, і поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки, стискаючи змішаний газ у верхню частину циліндра, щоб підвищити температуру змішаного газу та підготуватися до силового такту. .
Під час силового удару свічка запалює стиснений газ, і змішаний газ «вибухає» в циліндрі, створюючи величезний тиск, штовхаючи поршень від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки, і штовхаючи колінчастий вал обертатися через шатун. .
Під час такту випуску поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки. У цей час впускний клапан закривається, а випускний відкривається, і згорілі вихлопні гази виводяться з циліндра через випускний колектор.
● Потужність двигуна походить від вибухів
картина
Потужність, яку може генерувати двигун, насправді походить від «вибухової сили» в циліндрі. У герметичній камері згоряння циліндра свічка запалення миттєво запалює певну пропорцію суміші бензину та повітря в потрібний момент, що виробляє величезну вибухову силу. Верхня частина камери згоряння нерухома, і величезний тиск змушує поршень рухатися вниз. , штовхаючи колінчастий вал через шатун, а потім передає потужність на ведучі колеса через ряд механізмів і, нарешті, приводить в рух автомобіль.
● Свічки запалювання – майстри «детонації»
картина
Якщо ви хочете, щоб «вибух» в циліндрі був більш потужним, дуже важливо своєчасне запалювання, а роль «детонації» виконує свічка запалювання в циліндрі. Насправді принцип запалювання від свічки чимось схожий на принцип запалювання від блискавки. Головка свічки має центральний електрод і бічний електрод (щодо двох хмар з іонами протилежної полярності). Між двома електродами є невеликий зазор (так званий проміжок запалювання). Під напругою він може виробляти електричні іскри напругою понад 10,000 вольт, які можуть миттєво «детонувати» змішаний газ у циліндрі.
●Впускний клапан більший за випускний
картина
Щоб безперервно «вибухати» в циліндрі, необхідно безперервно подавати нове паливо і вчасно випускати вихлопні гази. Велику роль у цьому процесі відіграють впускний і випускний клапани. Впускний і випускний клапани управляються кулачками для своєчасного виконання двох дій «відкриття» і «закриття». Чому впускні клапани, які ви бачите, завжди більші за випускні? Оскільки всмоктуване повітря зазвичай всмоктується за допомогою вакууму, а вихлоп стискається, щоб виштовхнути вихлопний газ, тому випуск відносно легший, ніж впуск. Щоб отримати більше свіжого повітря для участі в горінні, впускний клапан повинен бути більшим, щоб отримати більше повітря.
● Кількість клапанів не повинна бути занадто великою
картина
Якщо двигун має кілька клапанів, об’єм всмоктуваного повітря великий на високих швидкостях, вихлоп чистий, а продуктивність двигуна краща (подібно до кінотеатру, якщо є багато дверних отворів, буде набагато легше увійти та поза). Однак конструкція з кількома клапанами є складнішою, особливо метод приводу клапана, структура камери згоряння та положення свічки запалювання, які все потрібно ретельно організувати. Це вимагає інтенсивного виробничого процесу, високої вартості виробництва та складного подальшого обслуговування. Тому кількість клапанів не повинно бути занадто великим. Звичайні двигуни мають 4 клапани на циліндр (2 вхідних і 2 вихідних).
Аналіз принципу змінного клапана двигуна
Ми вже ознайомилися з основною структурою та джерелом живлення двигуна. Насправді, фактична швидкість роботи двигуна не є статичною, а як людина, що біжить, іноді швидко, а іноді м’яко, тому особливо важливо відрегулювати власний ритм дихання. Давайте подивимося, як «дихає» двигун.
● Функція розподільного вала
картина
Простіше кажучи, розподільний вал - це металевий стрижень з кількома дископодібними кулачками. Яку роль відіграє цей металевий стрижень у роботі двигуна? В основному він відповідає за відкриття і закриття впускних і випускних клапанів. Розподільний вал продовжує обертатися під впливом колінчастого вала, а кулачок безперервно натискає на клапан (коромисло або штовхач), тим самим керуючи відкриттям і закриттям впускного та випускного клапанів.
●Що означають OHV, OHC, SOHC і DOHC?
Букви SOHC і DOHC часто можна побачити на корпусі двигуна. Що означають ці букви? OHV означає верхній клапан і нижній розподільний вал, що означає, що розподільний вал розташований у нижній частині циліндра, а клапани розташовані у верхній частині циліндра. OHC відноситься до верхнього розподільного вала, тобто розподільний вал розташований у верхній частині циліндра.
картина
Якщо у верхній частині циліндра є лише один розподільний вал, який відповідає за відкриття та закриття впускного та випускного клапанів одночасно, це називається єдиним верхнім розподільним валом (SOHC). Якщо у верхній частині циліндра є два розподільні вали, які відповідають за відкриття та закриття впускних і випускних клапанів, це називається подвійним верхнім розподільним валом (DOHC).
картина
Кулачок нижнього розподільного вала і коромисло клапана необхідно з'єднати металевим шатуном. Кулачок піднімає шатун і штовхає коромисло, щоб відкрити і закрити клапан. Однак надмірно висока швидкість обертання може легко спричинити поломку штока ежектора, тому ця конструкція в основному використовується в двигунах з великим об’ємом, низькою швидкістю обертання та прагненням до великого крутного моменту. Верхній розподільний вал може опускати штовхач, що спрощує механізм передачі від розподільного вала до клапана та більше підходить для потужності двигуна на високій швидкості. Широко використовується верхній розподільний вал.
● Роль газорозподільного механізму
картина
Клапанний механізм в основному включає в себе зубчасту передачу, розподільний вал, компоненти клапанної трансмісії (клапани, штовхачі, коромисла тощо). Його основна функція - своєчасне відкриття і закриття впускних і випускних клапанів кожного циліндра відповідно до умов роботи двигуна. , щоб свіжий змішаний газ міг вчасно наповнити циліндр, а вихлопний газ міг бути випущений з циліндра вчасно.
● Що таке фази газорозподілу? Навіщо потрібен час?
Так званий газорозподільний механізм можна просто зрозуміти як момент, коли клапан відкривається і закривається. Теоретично, під час такту впуску, коли поршень рухається від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки, впускний клапан відкривається, а випускний клапан закривається; під час такту випуску, коли поршень рухається від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки, впускний клапан закривається, а випускний клапан відкривається.
картина
Тож чому ми повинні встигати? Фактично, під час фактичної роботи двигуна, щоб збільшити кількість повітря, що надходить у циліндр, впускний клапан потрібно відкрити заздалегідь і закрити пізніше; аналогічно, щоб випустити вихлопні гази в очиснику циліндрів, випускний клапан також потрібно відкрити заздалегідь і закрити пізніше. Затримка відключення для забезпечення ефективної роботи двигуна.
●Що таке змінна фаза газорозподілу та змінна підйомна сила клапана?
Коли двигун обертається на високій швидкості, час всмоктування та випуску кожного циліндра за один робочий цикл дуже короткий. Щоб досягти високої ефективності зарядки, час всмоктування та випуску циліндра має бути подовжено, що є обов’язковою вимогою. Збільшити кут перекриття клапана; коли двигун працює на низькій швидкості, надмірний кут перекриття клапанів легко призведе до того, що вихлопний газ потече назад, і натомість зменшиться об’єм впуску, що призведе до нестабільної роботи двигуна на холостому ходу та низького крутного моменту на низькій швидкості.
картина
Для фіксованих фаз газорозподілу важко задовольнити потреби як високих, так і низьких обертів двигуна одночасно, тому з’явилася система змінних фаз газорозподілу. Змінні фази газорозподілу можна регулювати відповідно до різних швидкостей двигуна та робочих умов, щоб двигун міг досягти ідеальної ефективності впуску та вихлопу на високих і низьких швидкостях.
картина
Суть, яка впливає на потужність двигуна, насправді пов'язана з кількістю кисню, що надходить в циліндр за одиницю часу. Система зміни фаз газорозподілу може лише змінювати час відкриття та закриття клапана, але не може змінити кількість повітря, що надходить за одиницю часу. Ліфт із змінним газорозподілом може задовольнити цей попит. Якщо клапан двигуна розглядати як «двері» будинку, то фазу газорозподілу можна розуміти як час, коли «двері» відкриваються, а підйом клапана еквівалентний розміру «дверного» отвору.
● Система зміни фаз газорозподілу Toyota VVT-i
Система зміни фаз газорозподілу Toyota отримала широке застосування. Основний принцип полягає в тому, щоб встановити гідравлічний механізм на розподільний вал і за допомогою керування ECU регулювати час відкриття та закриття клапана в певному діапазоні кутів, або випереджати, затримувати, або залишатися незмінним.
картина
Зовнішній ротор зубчастого колеса розподільного вала з'єднаний з ланцюгом (ременем) ГРМ, а внутрішній ротор - з розподільним валом. Зовнішній ротор може опосередковано рухати внутрішній ротор через гідравлічне масло, таким чином досягаючи кута випередження або затримки в межах певного діапазону.
● Система змінного підйому клапана Honda i-VTEC
Структура та принцип роботи системи регульованого підйому клапана i-VTEC від Honda не є складними. Це можна розглядати як додавання третього коромисла та третього розподільного вала до оригінального. Як це змінює підйом клапана? Можна просто зрозуміти, що завдяки розділенню та об’єднанню трьох коромисел досягається перемикання розподільних валів під високим і низьким кутом, таким чином змінюючи підйом клапана.
картина
Коли двигун знаходиться під низьким навантаженням, три коромисла знаходяться в розділеному стані. Коромисла з обох боків кулачка під малим кутом контролюють відкриття та закриття клапана, а підйом клапана невеликий. Коли двигун знаходиться під великим навантаженням, три коромисла об'єднані в одне, а підйом клапана невеликий. Кутовий кулачок приводить в рух проміжне коромисло та має великий підйом клапана.
● Система змінного підйому клапанів BMW Valvetronic
картина
Система змінного підйому клапана BMW Valvetronic головним чином змінює підйом клапана шляхом додавання таких компонентів, як ексцентрикові вали, серводвигуни та проміжні штовхачі до механізму клапана. Коли двигун працює, механізм черв'ячного редуктора приводить в обертання ексцентриковий вал, а потім штовхає клапан через проміжний штовхач і коромисло. Ексцентрик обертається під різними кутами, а розподільний вал штовхає клапан через проміжний штовхач і коромисло для створення різного підйому, тим самим контролюючи підйом клапана.
● Система змінного підйому клапанів Audi AVS
картина
Система змінного підйому клапана Audi AVS головним чином змінює підйом клапана шляхом перемикання двох комплектів кулачків з різною висотою на розподільному валу. Його принцип дуже схожий на i-VTEC від Honda, за винятком того, що система AVS встановлена на розподільному валу. Втулка зі спіральною канавкою на розподільному валу використовується для переміщення розподільного вала вліво і вправо, таким чином перемикаючи високий і низький кулачки на розподільному валу.
картина
картина
Коли двигун знаходиться під високим навантаженням, електромагнітний привод переміщує розподільний вал вправо і перемикається на кулачок під великим кутом, тим самим збільшуючи підйом клапана; коли двигун знаходиться під низьким навантаженням, електромагнітний привод переміщує розподільний вал вліво і перемикається на кулачок під малим кутом. , щоб зменшити підйом клапана.
Аналіз принципу прямого вприскування в циліндр двигуна
Оскільки вимоги до енергетики та захисту навколишнього середовища стають дедалі суворішими, двигуни повинні продовжувати модернізуватися та розвиватися, щоб задовольнити потреби людей. Я вважаю, що всі знайомі з такими термінами, як «пряме впорскування в циліндр», «пошарове згоряння» та «змінний робочий об’єм». Як вони працюють? Давайте дізнаємось разом.
● Найбільше «втомлюють» поршень і колінчастий вал?
картина
Після запуску і запуску «голова» поршня буде піддаватися високій температурі та високому тиску, і вона продовжуватиме рухатися вгору та вниз з високою швидкістю. Робочі умови дуже суворі. Можна сказати, що поршень є «серцем» двигуна, тому до точності виготовлення матеріалу поршня висуваються дуже високі вимоги.
картина
Колінчастий вал, на який наступає поршень, також незручний, тому що він повинен постійно обертатися з великою швидкістю. Колінчастий вал обертається тисячі разів на хвилину і бере на себе важку роботу з приводу масляного насоса, генератора, компресора кондиціонера, розподільного вала та інших механізмів. Це проміжний вал потужності двигуна, тому він також відносно «міцний».
● Як перетворити лінійний рух на обертальний?
Ми всі знаємо, що поршень у циліндрі рухається вгору та вниз у лінійному русі, але щоб вивести обертальну силу, яка рухає колеса вперед, як лінійний рух перетворюється на обертальний рух? Насправді це багато в чому залежить від будови колінчастого вала. Шатунний вал колінчастого вала і головний вал розташовані не на одній прямій лінії, а розташовані протилежно.
картина
Цей принцип руху насправді слідує мені
