Многие люди хотят узнать больше об автомобилях, чтобы углубить свое понимание машин, но из-за сложности конструкции автомобилей все сдаются. Ниже мы подготовили для вас набор иллюстрированных автомобильных статей, в которых с помощью изображений анализируется внутреннее устройство автомобиля, что упрощает понимание сложных принципов.
картина
Анализ типов конструкции двигателей
Двигатель является источником энергии автомобиля, как и человеческое сердце. Однако размеры и строение сердец разных людей мало чем отличаются, а вот внутреннее строение двигателей разных автомобилей сильно различается. Так в чем же различия в конструкции разных двигателей? Давайте выясним это вместе ниже.
● Источник автомобильной энергии.
картина
Источником энергии автомобиля является двигатель, а мощность двигателя исходит изнутри цилиндра. Цилиндр двигателя – это место, где внутренняя энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию. Можно просто понять, что топливо сгорает в цилиндре, создавая огромное давление, толкающее поршень вверх и вниз, а сила передается на коленчатый вал через шатун и, наконец, преобразуется во вращательное движение, а затем через трансмиссию. и приводного вала, мощность передается на ведущие колеса, приводя автомобиль в движение вперед.
●Количество цилиндров не может быть слишком большим.
картина
Большинство автомобилей в целом имеют четырехцилиндровые и шестицилиндровые двигатели. Поскольку мощность двигателя в основном исходит от цилиндров, значит ли это, что чем больше цилиндров, тем лучше? Фактически, с увеличением количества цилиндров увеличивается и количество деталей двигателя. При соответствующем увеличении конструкция двигателя усложнится, что также снизит надежность двигателя. Кроме того, это также увеличит стоимость производства двигателя и последующие затраты на техническое обслуживание. Таким образом, количество цилиндров в автомобильном двигателе выбирается после всестороннего анализа, исходя из требований к использованию и производительности двигателя. Такие двигатели, как V12, W12 и W16, используются лишь в нескольких высокопроизводительных автомобилях.
● V-образная конструкция двигателя.
картина
Фактически, простое понимание V-образного двигателя заключается в том, что соседние цилиндры сгруппированы под определенным углом. Если смотреть сбоку, он выглядит как V-образный двигатель, представляющий собой V-образный двигатель. По сравнению с рядным двигателем высота и длина двигателя V-образного типа уменьшены, что позволяет сделать крышку двигателя ниже и соответствовать аэродинамическим требованиям. Цилиндры V-образного двигателя расположены в противоположных направлениях под углом, что позволяет компенсировать часть вибрации. Однако недостатком является то, что необходимо использовать две головки блока цилиндров, а конструкция относительно сложна. Хотя высота двигателя была уменьшена, но соответственно увеличилась и его ширина, что затруднило установку других устройств в неподвижном моторном отсеке.
● Конструкция двигателя типа W
картина
Цилиндры с обеих сторон V-образного двигателя расположены в шахматном порядке под небольшим углом, образуя W-образный двигатель. По сравнению с двигателями V-типа преимущество двигателей W-типа состоит в том, что коленчатый вал может быть короче, а вес может быть легче, но соответственно увеличивается и ширина, и моторный отсек будет заполняться полнее. Недостаток заключается в том, что двигатель W-типа конструктивно разделен на две части, имеет более сложную конструкцию и вызывает сильную вибрацию во время работы, поэтому используется лишь на небольшом количестве автомобилей.
картина
● Горизонтально-оппозитная конструкция двигателя.
картина
Соседние цилиндры горизонтально-оппозитного двигателя расположены друг напротив друга (низ поршня обращен наружу). Угол между двумя цилиндрами составляет 180 градусов, но он существенно отличается от 180-градусного V-образного двигателя. Горизонтально-оппозитные двигатели подобны рядным двигателям тем, что у них нет общей шатунной шейки (то есть один поршень соединен только с одной шатунной шейкой), а направление движения противоположных поршней противоположно, но V-образный угол составляет 180 градусов. тип двигателя как раз наоборот. Преимущества горизонтально-оппозитного двигателя заключаются в том, что он хорошо компенсирует вибрации и обеспечивает более плавную работу двигателя; центр тяжести расположен низко, а передняя часть автомобиля может быть сконструирована ниже для удовлетворения аэродинамических требований; направление выходного вала соответствует направлению трансмиссионного вала, а передача мощности имеет более высокий КПД. Недостатки: Конструкция сложна, обслуживание неудобно; Производственный процесс сложен, а себестоимость высока. Среди автомобилей известных марок только Porsche и Subaru по-прежнему настаивают на использовании горизонтально-оппозитных двигателей.
● Почему двигатель постоянно выдает мощность?
Причина, по которой двигатель может непрерывно обеспечивать мощность, заключается в упорядоченной циклической работе четырех тактов впуска, сжатия, мощности и выпуска в цилиндре.
картина
Во время такта впуска, когда поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку в цилиндре, впускной клапан открывается, выпускной клапан закрывается, и в цилиндр всасывается смесь свежего воздуха и бензина.
Во время такта сжатия впускной и выпускной клапаны закрыты, а поршень перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку, сжимая газовую смесь до верхней части цилиндра, чтобы повысить температуру газовой смеси и подготовиться к рабочему такту. .
Во время рабочего хода свеча зажигания воспламеняет сжатый газ, и газовая смесь «взрывается» в цилиндре, создавая огромное давление, толкая поршень из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку и заставляя коленчатый вал вращаться через шатун. .
Во время такта выпуска поршень перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку. В это время впускной клапан закрывается, а выпускной открывается, и сгоревшие выхлопные газы выводятся из цилиндра через выпускной коллектор.
● Мощность двигателя возникает за счет взрывов.
картина
Мощность, которую может генерировать двигатель, на самом деле исходит от «взрывной силы» в цилиндре. В камере сгорания герметичного цилиндра свеча зажигания мгновенно в нужный момент воспламеняет определенную долю бензино-воздушной смеси, что создает огромную взрывную силу. Верхняя часть камеры сгорания зафиксирована, и огромное давление заставляет поршень двигаться вниз. , проталкивая коленчатый вал через шатун, а затем через ряд механизмов передает мощность на ведущие колеса и, наконец, приводит в движение автомобиль.
● Свечи зажигания — мастера «детонации».
картина
Если вы хотите, чтобы «взрыв» в цилиндре был более мощным, очень важно своевременное зажигание, а роль «детонации» играет свеча зажигания в цилиндре. По сути, принцип зажигания свечи зажигания чем-то похож на принцип зажигания молнии. Головка свечи зажигания имеет центральный электрод и боковой электрод (относительно двух облаков с ионами противоположной полярности). Между двумя электродами имеется небольшой зазор (так называемый зазор зажигания). При включении он может производить электрические искры напряжением более 10 000 вольт, которые могут мгновенно «взорвать» газовую смесь в цилиндре.
●Впускной клапан больше выпускного клапана.
картина
Чтобы непрерывно «взрываться» в цилиндре, необходимо непрерывно подавать новое топливо и вовремя отводить выхлопные газы. Впускные и выпускные клапаны играют важную роль в этом процессе. Впускные и выпускные клапаны управляются кулачками для своевременного выполнения двух действий: «открытия» и «закрытия». Почему впускные клапаны, которые вы видите, всегда больше выпускных? Поскольку всасываемый воздух обычно всасывается под действием вакуума, а выхлоп сжимается, чтобы вытолкнуть выхлопные газы, поэтому выхлоп относительно легче, чем впуск. Чтобы получить больше свежего воздуха для участия в сгорании, впускной клапан должен быть больше, чтобы обеспечить больший забор воздуха.
● Количество клапанов не должно быть слишком большим.
картина
Если двигатель имеет несколько клапанов, объем всасываемого воздуха на высоких оборотах большой, выхлоп чистый, а производительность двигателя лучше (аналогично кинотеатру, если много дверных проемов, в него будет гораздо легче попасть и вне). Однако конструкция многоклапана более сложна, особенно метод привода клапана, конструкция камеры сгорания и положение свечи зажигания, которые необходимо тщательно продумать. Это требует сложного производственного процесса, высоких производственных затрат и сложного последующего обслуживания. Поэтому количество клапанов не должно быть слишком большим. Обычные двигатели имеют по 4 клапана на цилиндр (2 впускных и 2 выпускных).
Анализ принципа работы регулируемого клапана двигателя
Мы уже узнали об основном устройстве и источнике питания двигателя. На самом деле, фактическая скорость работы двигателя не статична, а подобна бегущему человеку, иногда быстрому, а иногда плавному, поэтому особенно важно регулировать собственный ритм дыхания. Давайте разберемся, как «дышит» двигатель.
● Функция распределительного вала
картина
Проще говоря, распределительный вал представляет собой металлический стержень с множеством дисковидных кулачков. Какую роль этот металлический стержень играет в работе двигателя? В основном он отвечает за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов. Распределительный вал продолжает вращаться под действием коленчатого вала, а кулачок непрерывно нажимает на клапан (коромысло или толкатель), тем самым управляя открытием и закрытием впускного и выпускного клапана.
●Что означают OHV, OHC, SOHC и DOHC?
Буквы SOHC и DOHC часто можно увидеть на корпусе двигателя. Что означают эти буквы? OHV относится к верхнему клапану и нижнему распределительному валу, что означает, что распределительный вал расположен в нижней части цилиндра, а клапаны расположены в верхней части цилиндра. OHC относится к верхнему распределительному валу, то есть распределительный вал расположен в верхней части цилиндра.
картина
Если в верхней части цилиндра имеется только один распределительный вал, который отвечает за одновременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, его называют одинарным верхним распределительным валом (SOHC). Если в верхней части цилиндра расположены два распределительных вала, отвечающих за открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов, это называется двойным верхним распредвалом (DOHC).
картина
Кулачок нижнего распредвала и коромысло клапанов необходимо соединить металлическим шатуном. Кулачок поднимает шатун и толкает коромысло, открывая и закрывая клапан. Однако слишком высокая скорость вращения может легко привести к поломке стержня эжектора, поэтому такая конструкция в основном используется в двигателях с большим рабочим объемом, низкой скоростью вращения и стремлением к большому выходному крутящему моменту. Верхний распределительный вал может не включать толкатель, что упрощает механизм передачи от распределительного вала к клапану и больше подходит для мощностных показателей двигателя на высоких оборотах. Верхний распределительный вал широко используется.
● Роль газораспределительного механизма
картина
Клапанный механизм в основном включает в себя зубчатую передачу, распределительный вал, компоненты клапанной передачи (клапаны, толкатели, коромысла и т. д.). Его основная функция – своевременное открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра в зависимости от условий работы двигателя. , чтобы свежая газовая смесь могла вовремя заполнить цилиндр, а выхлопной газ мог вовремя выйти из цилиндра.
● Что такое фазы газораспределения? Зачем нужен тайминг?
Так называемые фазы газораспределения можно понимать просто как момент открытия и закрытия клапана. Теоретически, во время такта впуска, когда поршень перемещается из верхней мертвой точки в нижнюю мертвую точку, впускной клапан открывается, а выпускной клапан закрывается; Во время такта выпуска, когда поршень перемещается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан открывается.
картина
Так почему же нам нужно приходить вовремя? Фактически, в реальной работе двигателя, чтобы увеличить количество поступающего воздуха в цилиндр, впускной клапан необходимо открыть заранее и закрыть позже; аналогично, чтобы выпустить выхлопные газы в очиститель цилиндра, выпускной клапан также необходимо открыть заранее и закрыть позже. Задержите выключение, чтобы обеспечить эффективную работу двигателя.
●Что такое регулируемые фазы газораспределения и регулируемый подъем клапанов?
Когда двигатель вращается на высоких оборотах, время всасывания и выпуска каждого цилиндра за один рабочий цикл очень короткое. Для достижения высокой эффективности зарядки необходимо увеличить время всасывания и выпуска цилиндра, что и является требованием. Увеличить угол перекрытия клапанов; когда двигатель работает на низких оборотах, чрезмерный угол перекрытия клапанов легко приведет к тому, что выхлопные газы будут течь назад, и вместо этого объем впуска уменьшится, что приведет к нестабильной работе двигателя на холостом ходу и низкому крутящему моменту на низких оборотах.
картина
Фиксированной фазе газораспределения трудно одновременно удовлетворить потребности как высоких, так и низких оборотов двигателя, поэтому возникла система регулирования фаз газораспределения. Переменные фазы газораспределения можно регулировать в зависимости от частоты вращения двигателя и условий работы, чтобы двигатель мог достичь идеальной эффективности впуска и выпуска на высоких и низких оборотах.
картина
Сущность, влияющая на мощность двигателя, на самом деле связана с количеством кислорода, поступающего в цилиндр в единицу времени. Система изменения фаз газораспределения может изменять только время открытия и закрытия клапана, но не может изменять количество всасываемого воздуха в единицу времени. Система изменения фаз газораспределения Lift может удовлетворить этот спрос. Если клапан двигателя рассматривать как «дверь» дома, то фазу газораспределения можно понимать как время открытия «двери», а подъем клапана эквивалентен размеру открытия «двери».
● Система изменения фаз газораспределения Toyota VVT-i.
Система изменения фаз газораспределения Toyota получила широкое распространение. Основной принцип состоит в том, чтобы установить гидравлический механизм на распределительный вал и посредством управления ЭБУ регулировать время открытия и закрытия клапана в определенном диапазоне углов, либо опережать, задерживать или оставаться прежним.
картина
Внешний ротор газораспределительного механизма распределительного вала соединен с цепью (ремнем) ГРМ, а внутренний ротор - с распределительным валом. Внешний ротор может косвенно приводить в движение внутренний ротор через гидравлическое масло, тем самым обеспечивая угол опережения или задержки в определенном диапазоне.
● Система регулировки подъема клапанов Honda i-VTEC.
Конструкция и принцип работы системы регулирования подъема клапанов i-VTEC компании Honda не сложны. Это можно рассматривать как добавление третьего коромысла и третьего распределительного вала к исходному. Как меняется ход клапана? Упрощенно можно понять, что за счет разделения и объединения трех коромысел достигается переключение распредвалов с большим и малым углом, тем самым изменяя подъем клапанов.
картина
Когда двигатель работает под малой нагрузкой, три коромысла находятся в раздвинутом состоянии. Коромысло по обеим сторонам кулачка с малым углом управляют открытием и закрытием клапана, а подъем клапана небольшой. При большой нагрузке двигателя три коромысла объединяются в один, и подъем клапанов небольшой. Угловой кулачок приводит в движение промежуточный коромысло и имеет большой подъем клапана.
● Система регулировки подъема клапанов BMW Valvetronic.
картина
Система изменения подъема клапанов BMW Valvetronic в основном изменяет подъем клапана путем добавления к клапанному механизму таких компонентов, как эксцентриковые валы, серводвигатели и промежуточные толкатели. Когда двигатель работает, червячный механизм приводит во вращение эксцентриковый вал, а затем толкает клапан через промежуточный толкатель и коромысло. Эксцентрик вращается под разными углами, а распределительный вал толкает клапан через промежуточный толкатель и коромысло, создавая разные подъемы, тем самым контролируя подъем клапана.
● Система регулировки подъема клапанов Audi AVS.
картина
Система переменного подъема клапанов Audi AVS в основном изменяет подъем клапанов путем переключения двух комплектов кулачков с разной высотой на распределительном валу. Его принцип очень похож на i-VTEC от Honda, за исключением того, что система AVS установлена на распределительном валу. Втулка со спиральной канавкой на распределительном валу используется для перемещения распределительного вала влево и вправо, тем самым переключая кулачки верхнего и нижнего уровня на распределительном валу.
картина
картина
При большой нагрузке двигателя электромагнитный привод перемещает распределительный вал вправо и переключается на высокоугольный кулачок, тем самым увеличивая подъем клапанов; при малой нагрузке двигателя электромагнитный привод перемещает распределительный вал влево и переключается на малый угол наклона кулачка. , чтобы уменьшить подъем клапана.
Анализ принципа непосредственного впрыска в цилиндр двигателя
Поскольку требования к энергетике и защите окружающей среды становятся все более строгими, двигатели необходимо продолжать модернизировать и развивать для удовлетворения потребностей людей. Я думаю, что все знакомы с такими терминами, как «непосредственный впрыск в цилиндр», «послойное сгорание» и «переменный рабочий объем». Как они работают? Давайте выясним это вместе ниже.
● Являются ли поршень и коленчатый вал наиболее «утомительными»?
картина
После запуска и работы «головка» поршня будет подвергаться воздействию высокой температуры и высокого давления и будет продолжать двигаться вверх и вниз с высокой скоростью. Условия труда очень суровые. Можно сказать, что поршень – это «сердце» двигателя, поэтому к точности изготовления материала поршня предъявляются очень высокие требования.
картина
Коленчатый вал, на который наступает поршень, также неудобен, так как ему приходится постоянно вращаться с большой скоростью. Коленчатый вал вращается тысячи раз в минуту и берет на себя трудную задачу по приводу масляного насоса, генератора, компрессора кондиционера, распределительного вала и других механизмов. Это промежуточный вал мощности двигателя, поэтому он также относительно «сильный».
● Как преобразовать линейное движение во вращательное?
Мы все знаем, что поршень в цилиндре движется вверх и вниз по линейному принципу, но чтобы создать вращательную силу, которая приводит в движение колеса вперед, как линейное движение преобразуется во вращательное движение? На самом деле это во многом связано с конструкцией коленчатого вала. Шатунные валы коленчатого вала и главный вал расположены не на одной прямой, а расположены противоположно.
картина
Этот принцип движения на самом деле следует за мной
