Mange mennesker har kørt i årevis uden at vide præcis, hvad der får en benzindreven bil til at bevæge sig.-
Lad os i dag afklare dette én gang for alle.
I. Fire handlinger, gentaget i en cyklus
En benzinbils kraft kommer fra dens motor, og motorens kerne består af fire slag: indsugning, kompression, kraft og udstødning.
Du kan visualisere disse fire slag som en person, der udfører en komplet sekvens af bevægelser: indånding, afstivning, kraftudøvelse og udånding.
Første handling: Indtag. Stemplet bevæger sig nedad; indsugningsventilen åbner, mens udstødningsventilen lukker. Dette skaber undertryk inde i cylinderen og trækker "luft-brændstofblandingen" (en blanding af luft og benzin) ind. Det fungerer ligesom at trække stemplet tilbage på en sprøjte for at trække noget ind.
Anden handling: Kompression. Både indsugnings- og udstødningsventilerne er tæt lukkede, og stemplet bevæger sig opad. Blandingen presses tættere og tættere sammen; dens volumen skrumper, mens dens temperatur og tryk stiger. Kompressionsforholdet for standard familiebiler er normalt mellem 10:1 og 12:1. Et højere kompressionsforhold giver mere eksplosiv kraft under forbrænding. Den kan dog ikke være *for* høj; hvis det er tilfældet, kan benzinen antændes spontant, før tændrøret udløses-et fænomen kendt som "banke" eller for-antændelse. Derfor afhænger oktantallet for den benzin, du bruger, af motorens kompressionsforhold.
Tredje handling: Power. Dette er det eneste slag, der genererer strøm. Ligesom stemplet nærmer sig toppen, tændes tændrøret. Blandingen brænder øjeblikkeligt og skaber gas med høj-temperatur og højt-tryk, der voldsomt presser stemplet nedad. Stemplets lineære bevægelse overføres via plejlstangen til krumtapakslen, og omdanner den til rotationsbevægelse-, hvilket er det, der får hjulene til at dreje.
Fjerde handling: Udstødning. Udstødningsventilen åbner, og stemplet bevæger sig opad og skubber de brugte udstødningsgasser ud. Derefter åbner indsugningsventilen igen, og den næste cyklus begynder.
Det kræver to fulde omdrejninger af krumtapakslen at fuldføre denne firetaktscyklus.- Når en bil kører, gentages disse fire handlinger snesevis af gange i sekundet.
Arbejdsprincippet for en firetaktsforbrændingsmotor-
II. To hovedmekanismer: den ene genererer strøm, den anden håndterer gasudveksling
En motors struktur kan opdeles i to hovedmekanismer og fem hovedsystemer.
Lad os først se på de to hovedmekanismer. Den første er **kransen-forbindelsesstangsmekanismen**. Dens opgave kan opsummeres i én sætning: at konvertere den lineære opad-og-nedadgående bevægelse af stemplet til krumtapakslens rotationsbevægelse. Når stemplet bevæger sig op og ned i cylinderen, skubber det krumtapakslen til at rotere via plejlstangen; når krumtapakslen drejer, overføres kraften udad. Denne mekanisme omfatter komponenter såsom stemplet, plejlstangen, krumtappen og svinghjulet. Svinghjulet tjener et ekstra formål: at lagre energi for at sikre en mere jævn motordrift.
Den anden er **ventiltoget** (eller ventiltoget). Dens funktion er at styre åbningen og timingen af indsugnings- og udstødningsventilerne. At åbne for tidligt eller for sent er problematisk; ventiltimingen skal være perfekt synkroniseret med stemplets bevægelse. Ventilens kernekomponent er **knastakslen**. En knastaksel ligner en kagerulle besat med flere "ferskenformede" lapper; som den roterer, skubber disse lapper mod ventilerne, hvilket får dem til at åbne.
Der er to typer knastakselkonfigurationer:
Den ene er **Single Overhead Camshaft (SOHC)**, hvor en enkelt knastaksel styrer både indsugnings- og udstødningsventilerne. Dette design er enkelt, nemt at vedligeholde og omkostningseffektivt-og tilbyder et godt drejningsmoment ved lave motorhastigheder. Ved høje hastigheder kan indsugnings- og udstødningsprocesserne dog have svært ved at følge med.
Den anden er **Double Overhead Camshaft (DOHC)**, hvor separate knastaksler styrer indsugnings- og udstødningsventilerne. Denne teknologi er mere avanceret, hvilket resulterer i jævnere strømforsyning og overlegen høj{1}}hastighedsydelse. Langt de fleste moderne familiebiler bruger DOHC-systemer.
Automotive Engine Basics: Et teknisk kig på DOHC – Yiche
III. Fem store systemer, hver med sin egen rolle
To mekanismer alene er utilstrækkelige; for at en motor skal fungere korrekt, er den afhængig af fem store systemer, der arbejder sammen.
**brændstofforsyningssystemet** er ansvarlig for at blande benzin og luft i de korrekte proportioner og levere blandingen ind i cylindrene. Den præcise mængde brændstof, der indsprøjtes og blandes luft, beregnes ud fra dybden af gaspedalens input.
**tændingssystemet** er ansvarlig for at antænde luft-brændstofblandingen på det præcise tidspunkt. Dens kernekomponenter er tændrøret og tændspolen. Tændspolen omdanner køretøjets 12-volts forsyning til høj-elektricitet (over 20.000 volt), som tændrøret bruger til at generere en gnist, der antænder blandingen inde i cylinderen. Smøresystemet er ansvarligt for at tilføre motorolie til alle bevægelige dele i motoren. Mange motorkomponenter-såsom grænsefladerne mellem krumtapakslen og lejerne eller mellem stempler og cylindervægge fungerer ved høje hastigheder med ekstremt små spillerum; uden oliesmøring ville de blive slidt og fejle inden for få minutter. Oliepumpen trækker olie fra oliesumpen og leverer den under tryk til de forskellige punkter, der kræver smøring.
Kølesystemet er ansvarlig for at sænke motorens temperatur. Motorer genererer enorm varme under drift-temperaturerne inde i cylinderen kan nå 2.200 til 2.800 K under kraftslaget. Uden afkøling ville metalkomponenter deformeres eller smelte. Kølesystemet bruger en vandpumpe til at cirkulere kølevæske mellem motoren og køleren, og transporterer og afleder varmen.
Startsystemet er ansvarligt for at "vække" den stationære motor. Når du drejer nøglen eller trykker på startknappen, driver startmotoren svinghjulet for at rotere krumtapakslen og sætte stemplerne i bevægelse, hvilket muliggør fuldførelsen af den indledende indsugnings-, kompressions-, kraft- og udstødningscyklus. Når dette sker, kan motoren fortsætte med at køre af sig selv.
Hvad er de fem hovedsystemer i en motor? - Youjia
IV. Tre cylinderlayouter, hver med sine egne karakteristika
Arrangementet af en motors cylindre er et spørgsmål om specifikke designovervejelser.
En hyldest til N52: Verdens bedste naturligt aspirerede inline-seks-motor! _ Chejiahao _ Opdag billivet _ Autohome
Den mest almindelige type er rækkemotoren, hvor alle cylindre er arrangeret i en lige linje. Den har en enkel struktur, lave omkostninger og nem vedligeholdelse. De fleste familiebiler med motorer under 2,5 liter bruger en inline-fire-konfiguration. BMW's inline-seks motor er en bemærkelsesværdig undtagelse, der repræsenterer et meget raffineret design.
Inline, V-type eller vandret modsat: hvilket motorcylinderlayout er bedst? _ Yiche
Den anden type er V-motoren, hvor cylindre er opdelt i to banker arrangeret i en V--form. Dette layout bruges generelt til motorer med mere end seks cylindre. Dens fordele omfatter en kortere og lavere profil, hvilket gør det nemmere at pakke i motorrummet; desuden hjælper de modstående cylinderbanker med at udligne nogle vibrationer. Ulemperne er en kompleks struktur og vanskeligere vedligeholdelse.
Hvilke typer cylinderarrangementer er der? _ Motor _ Detaljerede specifikationer _ Bil Encyclopedia _ Autohome
Den tredje type er W-type-motoren, som kan visualiseres som to mindre V--konfigurationer, der er samlet for at danne en større V--form. Motoren er kortere og bredere, men alligevel er dens struktur ekstremt kompleks; det findes typisk i højtydende-biler. Volkswagens W12 og Bugattis W16 er klassiske eksempler.
Horisontalt modsat motor (Boxer Engine) – Pacific Auto Encyclopedia
Der er også den horisontalt modsatte motor-eller "bokser"-motor-hvor cylindrene ligger fladt og danner en 180-graders vinkel. Dens lave tyngdepunkt og symmetriske layout gavner håndteringen. Teknologien er dog udfordrende at implementere, og den bruges i øjeblikket primært af Porsche og Subaru.
V. Over et århundredes teknologi dedikeret til ét mål
Mere end et århundrede er gået siden fødslen af den første benzinmotor i 1886.
Igennem hele denne tid har ingeniører stræbt efter at øge effekten, reducere brændstofforbruget og sænke emissionerne. Kompressionsforhold er steget fra under 5 i de tidlige dage til over 10-eller endnu højere-i dag. Valvetrains har udviklet sig fra side-monterede knastaksler til overliggende knastaksler, og udviklet sig fra SOHC til DOHC. Brændstofforsyningssystemer har udviklet sig fra karburatorer til elektronisk brændstofindsprøjtning og endelig til direkte indsprøjtning. Tændingssystemer har udviklet sig fra kontaktpunkttyper til elektroniske systemer og nu til præcis computerstyring.
Alligevel har den grundlæggende logik aldrig ændret sig: at omdanne benzinens kemiske energi til termisk energi og derefter omdanne den termiske energi til mekanisk energi. Fire slag, to hovedmekanismer og fem nøglesystemer-denne ramme har været konstant i over et århundrede.
Hver gnist fra tændrøret udløser en mikro-eksplosion. Hvert nedadgående slag af stemplet repræsenterer en energiomdannelse. Hver rotation af krumtapakslen leverer kraft.
Det er denne udsøgte præcise mekaniske koordinering, der gør det muligt for benzindrevne-køretøjer at køre.
