Otevřete kapotu. Podívejte se zblízka na kouli z kovu, plastu a gumy. Vypadá to jako souprava na zneškodňování bomb navržená chaotickým umělcem. Pokud kupujete auto a slyšíte výrazy jako „2,5litrový řadový čtyřválec“ nebo „přeplňovaný stop-start“, pravděpodobně úplně nechápete, co to znamená pro vaše každodenní ježdění.
Zvědavost zabila kočku. Ale znalost struktury motoru mu pomáhá žít.
Ve svém jádru benzínový motor dělá jednu věc: přeměňuje chemickou energii na mechanický pohyb. Spaluje palivo v uzavřené komoře. Proto se mu říká spalovací motor. Uvnitř dochází ke spalování.
Existují i další zařízení. Dieselové motory. Plynové turbíny. Všechny ale mají stejný základní cíl. Existují také spalovací motory – parní stroje, které táhly vlaky. Uhlí hoří mimo válec a vytváří páru. Pára tlačí písty. Spalovací motory těží z účinnosti a kompaktnosti. Jsou menší. Jsou hustší. Pracují tvrději.
Pojďme se podívat na tlukot srdce vašeho auta.
Čtyřtaktní cyklus
Téměř každé benzinové auto používá čtyřtaktní spalovací cyklus. Je také známý jako Otův cyklus, pojmenovaný po Nikolausi Ottovi, který tento koncept založil v roce 1867.
Princip fungování je brutálně jednoduchý. Vezměte vysokoenergetické palivo. Umístěte jej do malého uzavřeného prostoru. Zapalte to. Výbuch uvolňuje obrovskou energii ve formě expandujícího plynu. Použijte tento výbuch stokrát za minutu. Pohněte se.
Cyklus se skládá ze čtyř různých fází. Vstup. Komprese. Spalování. Problém.
- Sací zdvih: Píst se začne pohybovat shora. Vstupní ventil se otevře. Píst se pohybuje dolů. Nasává směs vzduchu a jemného proudu benzínu. Je potřeba málo paliva. Tak akorát na spálení.
- Kompresní zdvih: Píst se pohybuje zpět nahoru. Stlačuje tuto směs vzduchu a paliva. Stlačení směsi činí následnou explozi výrazně silnější.
- Spalovací zdvih: Na vrcholu jejich zdvihu zapálí zapalovací svíčky. Stlačenou směs zapálí nepatrný elektrický oblouk. Benzín exploduje. Expandující plyny silou tlačí píst dolů.
- Výfukový zdvih: Píst dosáhne spodního bodu. Výfukový ventil se otevře. Spálené plyny jsou vytlačovány z válce a vystupují výfukovým potrubím.
Cyklus se resetuje. Motor zachycuje novou porci vzduchu a plynu.
Tento lineární vratný pohyb pístů musí být převeden na rotační pohyb. Vaše kola se neotáčejí nahoru a dolů. Otáčejí se kolem své osy. Tuto přestavbu provádí Klikový hřídel. Klikový hřídel, spojený s písty pomocí mechanismu ojnice, přebírá lineární sílu a otáčí ji.
Klikový hřídel je mostem mezi chaotickým lineárním pohybem pístu a uspořádaným otáčením kola.
Ale nejde jen o písty a ojnice. Potřebujete blok, který drží vše pohromadě. Hlava válců pro utěsnění spalovacích komor. Ventily pro přívod vzduchu a odvod výfukových plynů. Systém řízení paliva.
Nyní se podíváme na hlavní části motoru. Zejména válce, ve kterých k tomuto „násilí“ dochází.
Kouzlo se odehrává mezi pístem a stěnou válce. Zde se energie spalování přeměňuje v pohyb. Je to docela jednoduché. Většina sekaček si vystačí s jedním válcem. auto? Potřebují více síly. Čtyři. Šest. Osm. A v některých exotických mezerách na trhu – dokonce dvanáct. Ale kombinování více válců je víc než jen jejich náhodné skládání. Je to otázka geometrie.
Řadové motory: vítězství pro jednoduchost
Vezměte si ten řadový čtyřválec, o kterém jsme se zmínili dříve. Všechny čtyři válce jsou umístěny v jedné přímce. Po jednom. Je to čisté. Efektivní. Výroba je levná, protože blok je odléván v jedné operaci. Výrobní procesy tato řešení milují. Náhradní díly jsou standardizované. Údržba je jednoduchá. Pokud otevřete kapotu kompaktního sedanu nebo sportovního hatchbacku, pravděpodobně uvidíte řadovou čtyřku. Dobře zapadají do příčného uspořádání, kde je prostor v přední části vozu omezený.
Ale jsou dlouhé. Vysoké motory mohou zvednout těžiště, což není ideální pro manipulaci. A při vysokých otáčkách může být pořadí střelby o něco méně plynulé ve srovnání s vyváženějšími konfiguracemi. Pro každodenní jízdu a úsporu paliva je však řadová čtyřka dříč. Výběrem neuděláte chybu.
V-twin motory: kompaktní výkon
Nyní přejdeme ke konfiguraci ve tvaru V. Dvě řady válců oddělené od sebe pod úhlem. To je obvykle 60 nebo 90 stupňů, ačkoli existují i jiné úhly. Toto uspořádání snižuje délku motoru. Je kratší než řadová šestka. Má nižší profil. To usnadňuje instalaci ve větších vozidlech nebo sportovních vozech, kde je prostor v motorovém prostoru vzácným zdrojem.
V-6 jsou všudypřítomné ve středně velkých SUV a sedanech. V-8 stále dominují segmentu výkonných vozů. Poskytují hluboký, vrčivý zvuk, po kterém nadšenci touží. A při vysokých rychlostech fungují plynuleji než řadové šestky díky tomu, že protilehlé písty tlumí některé vibrace. Má to ale i nevýhodu. Složitost. Další podrobnosti. Více výfukových potrubí, aby se vešlo kolem motoru. Vyšší výrobní náklady. A chlazení může být obtížné kvůli úzké „studně“ mezi řadami válců.
Boxer (ploché) motory: nízké a široké
Pak je tu řadový čtyřválcový motor boxer. V řadě šest proti. Vodorovně protilehlé písty se od sebe vzdalují, jako boxeři v ringu. Odtud přezdívka. Porsche je používá. Subaru na ně spoléhá. Proč? Protože rozložení boxerů výrazně snižuje těžiště. Lepší rozložení hmotnosti. Menší naklánění karoserie v zatáčkách. Motor je umístěn nízko v podvozku. Řadové motory a motory V-twin se těžko srovnávají s manipulační výhodou.
Motory boxerů vibrují méně než řadové čtyřky. Protilehlé písty se přirozeně vyvažují. Není potřeba složitých protizávaží. Ale jsou široké. Velmi široký. To prakticky znemožňuje instalaci v příčném uspořádání. Nutná podélná instalace. Potřebujete více prostoru. A přístup pro údržbu může být noční můrou. Úniky oleje ze zadního těsnění klikového hřídele jsou častou stížností. Pro řidiče, kteří upřednostňují ovladatelnost a zpětnou vazbu od vozidla, je však motor boxer těžko překonatelný.
Které rozložení je pro vás to pravé?
Vše záleží na prioritách. Chcete levné opravy a pohodlné uspořádání? Vyberte řadový motor. Potřebujete více energie v kompaktním balení? Motor ve tvaru V. Chcete lepší jízdní dynamiku a nebojíte se širokého motorového prostoru? Boxerový motor. Neexistuje žádná dokonalá odpověď. Prostě
Zapalovací svíčka a časování
Ke spalování nedochází náhodou. Zapalovací svíčka slouží jako zdroj zapálení a vytváří jiskru, která zapálí směs vzduchu a paliva. Zde je rozhodující časování zapalování. Pokud se jiskra objeví příliš brzy nebo příliš pozdě, účinnost dramaticky klesá.
Neméně důležitou roli hrají ventily. Sací a výfukové ventily se otevírají a zavírají v přesném pořadí. Propouštějí směs dovnitř a uvolňují výfukové plyny. Je důležité, aby oba ventily zůstaly těsně uzavřeny během kompresního a silového zdvihu. Pokud komora netěsní, ztrácíte tlak. Ztrácíte moc.
Dynamika pístu a poruchy kroužku
Samotný píst je jednoduchý kovový válec, který se uvnitř válce pohybuje nahoru a dolů. Ale skutečné kouzlo – a nejčastější příčina problémů s údržbou – spočívá v pístních kroužcích.
Tyto kroužky vytvářejí kluzné těsnění mezi vnějším povrchem pístu a stěnou válce. Mají dva nepodmíněné úkoly:
- Zajistit těsnost spalovací komory, aby směs paliva se vzduchem a výfukové plyny neunikaly přes píst do klikové skříně.
- Zabraňte vytékání motorového oleje z klikové skříně nahoru do spalovací komory.
Když se kroužky opotřebují, těsnění praskne. Starší auta proto často začínají spotřebovávat ropu. Pokud musíte přidat litr oleje každých 1 000 mil, vaše kroužky se pravděpodobně zhoršily, což umožňuje, aby se olej v komoře spálil. Moderní materiály výrazně prodloužily životnost kroužků, což moderním motorům umožnilo delší dobu mezi výměnami oleje a celkově delší životnost.
Ojnice a klikový hřídel
Spojovací tyč spojuje píst s klikovou hřídelí. Měl by se otáčet na obou koncích. Proč? Protože se píst pohybuje přímočaře a klikový hřídel se otáčí. Ojnice mění úhel, aby kompenzovala tento pohyb a přeměňovala lineární energii na točivý moment.
Tento točivý moment se přenáší na klikový hřídel. Převádí vratný pohyb pístu na rotační pohyb. Představte si kliku na hračce Doll Man. Zatlačíte dolů, hřídel se otočí. Jedná se o jednoduchý mechanický princip, který je však srdcem výkonu motoru.
Kliková skříň a olejové hospodářství
Kolem klikové hřídele je kliková skříň (olejová vana). Tato nádržka obsahuje mazací olej, který cirkuluje v celém motoru. Gravitace tlačí olej na dno klikové skříně, kde jej olejové čerpadlo nabírá a dodává zpět do ložisek, pístů a ventilů.
Bez tohoto zásobníku by tření zničilo motor během několika minut. Kliková skříň udržuje pohyblivé části v olejovém filmu, což snižuje opotřebení a odvádí teplo.
Problémy s motorem
Otočíš klíčkem. Startér hučí. Motor se přetočí. Ale on se nechytá.
Toto je klasický scénář „klikne, ale nenastartuje“. To je rozhodně dráždivé. Ale je to i logické. Základy vnitřního spalování již znáte. Nyní stačí odfiltrovat nepotřebné.
Pro startování motoru existují tři základní požadavky. Pokud alespoň jedna z nich není splněna, budete muset auto tlačit.
- Správná palivová směs.
- Správná komprese.
- Silná jiskra.
Všechno ostatní je vedlejší. Tisíce malých závad mohou způsobit, že se motor nepodaří nastartovat, ale tyto tři faktory jsou hlavní. Ignorujte je na vlastní nebezpečí.
Problém s palivovou směsí
Váš motor vyžaduje palivo a vzduch ve správném poměru. Směs, která je příliš chudá, příliš bohatá nebo žádná, způsobí zastavení spalování.
Nejprve se zaměřme na to, co je zřejmé: možná vám prostě dochází palivo. Motor nasává vzduch, ale bez paliva není co pálit.
Ale co když tam je palivo?
Ucpaný vzduchový filtr může vyhladit motor kyslíku. Palivo je dodáváno, ale není dostatek vzduchu. Směs se stává příliš bohatou. Zapalovací svíčky se znečistí. Motor se dusí.
Naopak vadný palivový systém může dodávat příliš mnoho nebo příliš málo paliva. Moderní motory používají k regulaci tohoto procesu senzory, ale starší systémy karburátorů? Jsou vrtošivé. Pokud je plovák zaseknutý nebo jsou ucpané trysky, je směs špatná.
Pak je tu znečištění. Voda v plynové nádrži je škodlivá. Nepálí. Usadí se na dně. Pokud palivové čerpadlo nasaje tyto nečistoty, motor prská a zhasne. Nečistoty zcela naruší chemickou reakci.
Komprese: Pečeť života
Komprese dělá explozi silnou. Pokud vzduch a palivo nelze těsně stlačit, bude výsledný výbuch slabý. Nebo nebude existovat vůbec.
Nedostatek komprese obvykle ukazuje na netěsnost. Kde?
Opotřebované pístní kroužky. Tyto kroužky utěsňují mezeru mezi pístem a stěnou válce. Když se opotřebují, směs vzduchu a paliva uniká během kompresního zdvihu kolem pístu. Ztrácíte tlak. Ztrácíte moc.
Ventily, které se nezavírají těsně. Sací a výfukové ventily by se měly těsně uzavírat. Pokud jsou spálená sedla ventilů nebo jsou ohnuté dříky ventilů, plyny unikají do výfukového systému nebo sacího potrubí, místo aby zůstaly ve válci.
Spálené těsnění hlavy. Toto je nejčastější konstrukční selhání, které vede ke ztrátě komprese. Hlava válců je přišroubována k bloku motoru. Mezi nimi je tenké těsnění navržené tak, aby vytvořilo dokonalé utěsnění.
Když toto těsnění selže, je zničeno. Vznikají malé otvory. Těsnost je porušena. Komprese uniká do chladicího systému nebo olejových kanálů. Motor se nespustí, protože tlak nikdy nevzroste.
Jiskra: spoušť zapalování
Bez jiskry je palivo pouze kapalné. K zapálení potřebujete zapalovací svíčku.
Pokud je jiskra slabá, palivo se nemusí vznítit. To se často stává, když je samotná zapalovací svíčka opotřebovaná. Elektrody se časem opotřebovávají. Mezera se zvětšuje. Těžko přeskočí jiskra.
Nebo je přerušený drát.
Pokud je vysokonapěťový vodič vedoucí k zapalovací svíčce přerušený nebo chybí, proud nemůže dosáhnout zapalovací svíčky. Žádná jiskra.
Nejde ale jen o dostupnost. Je to otázka načasování zapalování.
Časování zapalování určuje, kdy dojde k jiskře vzhledem k poloze pístu. Pokud se jiskra objeví příliš brzy, bojuje s pístem pohybujícím se nahoru. Pokud k tomu dojde příliš pozdě, píst se již pohybuje dolů. Palivo se vznítí, ale exploze účinně netlačí na píst. V obou případech motor nestartuje nebo běží špatně.
Jiné kritické závady
Kromě tří hlavních faktorů mohou motor okamžitě zastavit i další systémové poruchy.
Vybitá baterie. Jednoduché. Bez proudu – bez startéru. Žádný startér – žádné protáčení.
Opotřebená ložiska. Klikový hřídel se otáčí na ložiskách. Pokud jsou opotřebované nebo zkasané, klikový hřídel se nemůže otáčet. Motor se zasekává.
Problémy s časováním ventilů. Pokud selže vačkový hřídel nebo se přetrhne rozvodový řemen, ventily se neotevírají a nezavírají synchronizovaně s písty. Vzduch se dovnitř nedostane. Výfukové plyny nemohou unikat. Motor se dusí.
Nízký obsah oleje. Pokud vám dojde olej, ztratíte mazání. Tření se prudce zvyšuje. Teplota stoupá. Písty uvíznou ve stěnách válců. Motor se trvale zastaví.
Dokonalost není vyžadována
Běžící motor nemusí být dokonalý. Jen musí fungovat v přijatelných tolerancích.
Všimnete si, když je něco špatně. Nestabilní volnoběžné otáčky. Obtížný start. Ztráta moci. Toto jsou příznaky.
Když ale motor vůbec nenaskočí, máte co do činění s vážným problémem. Jeden ze základních systémů selhal.
Probrali jsme proč. Dalším krokem je podívat se na jak. Totiž na subsystémech, které tato selhání zvládají.
Mechanismus ventilů motoru a zapalovací systém
Většina moderních pohonných jednotek se při řízení proudění vzduchu spoléhá na určitý typ architektury a výběr technologie v této oblasti určuje, jaký výkon získáte z každé kapky paliva. Overhead Cam (OHC) je standardní z nějakého důvodu.
Je důležité, kde je umístěn vačkový hřídel
Úkol časovacího mechanismu ventilů je jednoduchý: otevřít ventily, zavřít ventily. Opakovat. Mechanismus, který to pohání, je vačkový hřídel, hřídel s vačkami, které zvedají a spouštějí ventily. Tento mechanický proces je znázorněn na obrázku 5.
Moderní motory téměř výhradně používají hlavové vačkové hřídele. Tím je vačkový hřídel umístěn přímo nad ventily. Vačky působí na ventily buď přímo, nebo prostřednictvím velmi krátké tlačné tyče. Tato konstrukce snižuje setrvačnost a umožňuje motoru dosáhnout vyšších otáček bez plovoucích ventilů.
U starších konstrukcí byl vačkový hřídel umístěn v olejové vaně, vedle klikového hřídele. K přenosu signálu směrem nahoru byl zapotřebí dlouhý řetězec tlačných tyčí a tyčí. Fungovalo to. Funguje to i v některých levných nebo veteránech. Ale provedení s hřídelemi nahoře je lehčí a efektivnější.
Udržujte synchronizaci
Klikový hřídel udělá dvě otáčky na každou otáčku vačkového hřídele. Tento poměr 2:1 je neotřesitelný. Pokud jsou písty v horní úvrati a ventily jsou otevřené, motor exploduje. Aby se tomu zabránilo, spojuje oba hřídele rozvodový řemen nebo rozvodový řetěz.
Toto spojení zajišťuje, že se ventily otevírají a zavírají přesně v milisekundách, když jsou k tomu písty připraveny.
Proč jsou nahoře dva vačkové hřídele?
Vysoce výkonné motory nechtějí jen více vzduchu; chtějí více toku. Jeden ventil na kanál je úzkým hrdlem. Moderní vysoce výkonné motory používají čtyři ventily na válec: dva pro sání, dva pro výfuk.
Není možné efektivně ovládat čtyři nezávislé ventily jediným vačkovým hřídelem. Proto inženýři používají dva vačkové hřídele na řadu válců. Jedna hřídel ovládá sací ventily. Další je maturita. Odtud pochází termín Dual Overhead Cams (nebo DOHC).
To není jen marketing. To je fyzika. Více ventilů znamená lepší dýchání. Lepší dýchání znamená více síly. A větší výkon vyžaduje složitější mechanismus distribuce plynu. Díky konstrukci vačkového hřídele je tato složitost zvládnutelná.
Jak zapalovací systém zapaluje směs ve válcích
Systém zapalování (obrázek 6) umí víc než jen zapnout auto. Generuje vysokonapěťový elektrický náboj a směruje jej na zapalovací svíčky. Po cestě náboj prochází vody vysokého napětí.
Nejprve tento poplatek vstupuje do distributora. U většiny vozů je umístěn pod kapotou. Toto je centrální uzel: jeden drát vstupuje do středu a z něj vyzařují čtyři, šest nebo osm drátů. Množství závisí výhradně na počtu válců ve vašem motoru.
Tyto vysokonapěťové dráty dodávají náboj každé zapalovací svíčce. Načasování je přísně upraveno. V každém okamžiku se jiskra vyskytuje pouze v jednom válci. Tento konzistentní provoz zajišťuje hladký chod motoru. Žádné škubání. Pouze rytmus.
Dále se podíváme na to, jak vaše auto startuje, chladí a cirkuluje vzduch.
Systémy chlazení motoru, sání vzduchu a startování
Mechanika chlazení a nasávání vzduchu
Většina moderních automobilů se spoléhá na kapalinovou smyčku systém chlazení, aby zabránil přehřátí motoru. Hlavní práci zde dělá radiátor a vodní čerpadlo. Chladicí kapalina cirkuluje kanály vyvrtanými kolem válců, absorbuje teplo a poté je vypustí do chladiče, než se vrátí. Je to začarovaný kruh.
Ale ne všechny motory fungují podle těchto pravidel. Vzduchové chlazení se nachází ve starších autech, jako je Volkswagen Beetle před rokem 1999, stejně jako většina motocyklů a sekaček na trávu. Lze je rozpoznat okamžitě. Podívejte se na vnější stranu válců. Pokud vidíte žebra, znamená to chlazení vzduchem. Žebra zvětšují povrch, aby odváděly teplo v proudu vzduchu. Díky této konstrukci je motor lehčí. Ale také ho nutí pracovat při vyšších teplotách. A vyšší teploty obvykle znamenají kratší životnost a snížený výkon. Je to kompromis.
Nyní, když jsme přišli na to, jak teplo odchází, pojďme si promluvit o tom, co přichází dovnitř. Cirkulace vzduchu není jen procesem na pozadí. Tohle je palivo do ohně.
Většina pouličních aut má motor s přirozeným sáním. To je složitý způsob, jak říct, že motor přirozeně dýchá. Vzduch prochází filtrem a vstupuje přímo do válců. Jen. Efektivní. Ale pokud chcete větší výkon, potřebujete více vzduchu.
To je místo, kde přeplňování turbodmychadlem mění hru. Vysoce výkonné motory a moderní efektivní motory jsou přeplňované nebo přeplňované. Namísto přirozeného proudění vzduchu tyto systémy vytvářejí tlak v přiváděném vzduchu. Vyšší tlak umožňuje nasát více vzduchu a paliva do každého válce během sacího zdvihu. Tento tlak se nazývá boost.
Jak vytvoříte tuto podporu? Dvě různé mechanické metody.
Turbonabíječ využívá odpadní energii. Máš to ve výfukovém potrubí. Horké výfukové plyny roztáčí turbínu. Tato turbína je spojena hřídelí s kompresorovým kolem v sacím traktu. Je to účinné. Recykluje energii, která by jinak jednoduše zmizela výfukovým potrubím. Na druhou stranu kompresor je poháněn mechanicky. Je připojen přímo k motoru, obvykle pomocí řemenu nebo ozubených kol, a otáčí kompresorem nezávisle na průtoku výfukových plynů.
Protože turbodmychadlo v podstatě odebírá teplo a tlak z výfuku, uvolňuje výkon z menších motorů. Přemýšlejte o malém čtyřválcovém motoru. Přidejte turbo a můžete produkovat množství koňských sil obvykle vyhrazených pro větší šestiválcový motor. Klíčový bod? Získáte o 10 až 30 procent nižší spotřebu paliva. Získáte více práce s menším množstvím paliva.
Ponořte se hluboko do odpalovacího systému
Zlepšení produktivity je jedna věc. Rozhýbat motor od začátku je něco jiného. Co se stane, když otočíte klíčkem?
Spouštěcí systém má dvě hlavní součásti: elektrický startér a relé startéru. Toto je operace hrubou silou. Startér musí fyzicky otočit motor o několik otáček. Proč? Protože spalování nezačne, když se písty pohybují. Motor potřebuje hybnost, aby dokončil sací, kompresní, výkonový zdvih a výfukové zdvihy.
Roztočit studený motor je dřina. Startér musí překonat značný odpor.
- Vnitřní tření : Pístní kroužky třené o stěny válce vytvářejí odpor.
- Kompresní tlak : Pokud je píst blízko horní úvrati, směs stlačeného vzduchu a paliva na něj tlačí zpět.
- Energie časování : Vačkový hřídel musí otevírat a zavírat ventily. To vyžaduje úsilí.
- Auxiliary Load : Všechno připojené k motoru jej stahuje dolů. Vodní čerpadlo, olejové čerpadlo a alternátor jsou připojeny. Startér by je měl také otočit.
Tento odpor vyžaduje obrovský proud. Automobilové elektrické systémy pracují na 12 voltů. Pro otočení těžkého setrvačníku odebírá startér stovky ampérů. Standardním spínačem zapalování nemůžete dostat tolik proudu, aniž byste roztavili kontakty. Proto potřebujeme startovací relé.
Představte si relé jako vysoce zatížený elektronický spínač. Když otočíte klíčkem, vyšlete do relé malý signál. Dokončuje obvod vysokého proudu a umožňuje, aby do startéru proudila plná energie baterie. Klikněte. Bzučet. Motor se přetočí.
Co bude dál
Podívali jsme se, jak motor zůstává chladný, jak dýchá a jak startuje. Ale motor je stroj, který spotřebovává zdroje a vytváří odpad. K přežití potřebuje ropu. Ke spalování potřebuje palivo. A potřebuje způsob, jak odhodit zplodiny hoření, aniž by se udusil.
Dále budeme analyzovat podsystémy, které jsou zodpovědné za mazání, přívod paliva, řízení výfuku a
Naplníte nádrž. Kontrolujete hladinu oleje. Ale jak přesně se benzín promění v otáčející se kola? Vše začíná palivovým systémem.
Váš motor spaluje víc než jen kapalinu. Spálí mlhu. Palivový systém čerpá benzín z nádrže a mísí jej se vzduchem. Cílem je dosáhnout přesného poměru vzduchu a paliva. Tato směs vstupuje do válců. Bez správného poměru nezískáte sílu. Nebo v horším případě poškodit motor.
Moderní automobily používají dva hlavní způsoby přívodu paliva: vstřikování paliva do přístavu a přímé vstřikování paliva.
Při vstřikování přes port se palivo rozstřikuje přímo nad sací ventil. Před vstupem do válce se mísí se vzduchem. Přímé vstřikování je agresivnější proces. Palivo je dodáváno přímo do spalovací komory. Vysoký tlak umožňuje jemnější rozstřik. Výsledkem je lepší účinnost.
U starších aut se používaly karburátory. Při přivádění vzduchu mechanicky míchaly palivo a vzduch. Byly jednoduché. Chyběla jim ale přesnost. Moderní vstřikování je řízeno počítačem. Parametry upravuje každou milisekundu.
Mazivo zajišťuje pohyb
Benzín vytváří sílu. Olej zabraňuje tření.
Systém mazání je mízou motoru. Zakrývá pohyblivé části. Bez něj se kov o kov tře. Teplota prudce stoupá. Díly jsou zaseknuté.
Dvě oblasti vyžadují největší pozornost. Písty a ložiska. Písty se ve válcích posouvají nahoru a dolů. Potřebují hladký povrch. Ložiska umožňují otáčení klikového a vačkového hřídele. Vydrží velké zatížení.
Takto funguje cyklus.
- Olej se nachází v olejové vaně (sáčku) na dně.
- Olejové čerpadlo ho nasává.
- Prochází olejovým filtrem. Písek a kovové hobliny jsou zachovány.
- Vysoký tlak tlačí olej skrz olejové kanály.
- Nastříká se na ložiska a stěny válců.
- Gravitace ji vrátí zpět do pánve.
Tento cyklus se opakuje tisíckrát za minutu. Pokud čerpadlo selže, motor se zastaví. Pokud se filtr ucpe, tlak klesne. Zkontrolujte hladinu oleje. Vždy.
Zkrocení hluku a výfukových plynů
Natankovali jste palivo. Namazali jste pohyblivé části. Nyní dochází k výbuchům.
Tyto výbuchy vytvářejí tlak. Dělají hluk. Tisíce malých detonací za minutu. Bez výfukového systému byste slyšeli každého z nich. Bylo by to ohlušující.
Výfukový systém tyto plyny zachycuje. Bere je zpět. Klíčovou roli zde hraje tlumič výfuku. Zjemňuje zvuk. Střelu promění v bum.
Ale kouř není jen hluk. Tohle je odpad.
Do hry vstupuje systém regulace emisí. Moderní auta jsou složité laboratoře. Kontrolují každý výdech výfukových plynů.
Srdcem tohoto systému je katalyzátor. Používá katalyzátory a kyslík. Spaluje nespálené palivo. Rozkládá škodlivé chemikálie. Přeměňuje škodliviny na méně škodlivé plyny.
Kyslíkové senzory sledují proudění výfukových plynů. Říkají počítači, kolik kyslíku je přítomno. Počítač upravuje palivovou směs v reálném čase. To zajišťuje efektivní provoz katalyzátoru. Méně odpadu. Čistší vzduch.
Elektrický rám
Benzín pohání písty. Elektřina pohání vše ostatní.
Ve vašem autě je baterie. Poskytuje stejnosměrné napětí 12 V. Nastartuje motor. Napájí rádia, světla, okna a počítače. Ale baterie není generátor. Toto je zařízení pro ukládání energie.
Je potřeba ho dobít.
K tomu slouží generátor.
Generátor, spojený s motorem řemenem, se otáčí. Vyrábí elektřinu. Tuto energii posílá zpět do baterie. Za chodu motoru také napájí elektrické spotřebiče.
Pokud se pás přetrhne, generátor se zastaví. Baterie se vybije. Motor se zastaví. Budete ponecháni na vedlejší koleji.
Produkce většího výkonu motoru
Víte, jak funguje skladový motor. Palivo, vzduch, olej, výfuk, elektřina. Jedná se o vyvážený ekosystém. Nadšenci se ale málokdy spokojí s továrním nastavením.
Chtějí více moci.
jak to získat? Narušil jsi rovnováhu. Nebo přesněji optimalizujete.
Existují tři hlavní způsoby, jak zvýšit výkon a točivý moment.
- Zvýšení průtoku vzduchu : Více vzduchu znamená více kyslíku. Více kyslíku umožňuje spálit více paliva. Velké sací potrubí. Vysokoprůtokové vzduchové filtry. Menší odpor.
- Zvyšování paliva : Nemůžete přidat vzduch bez přidání paliva. Větší trysky. Vysokotlaká čerpadla. Konfigurace ECU pro podporu
Mechanika koňských sil: Jak motory skutečně fungují
Začnete si uvědomovat, že existuje více než jeden způsob, jak získat více výkonu z vašeho motoru. Výrobci automobilů neustále mění různé parametry, aby zlepšili výkon nebo zlepšili spotřebu paliva.
Větší zdvihový objem. Větší zdvihový objem znamená větší výkon, protože za otáčku se spálí více paliva. Toho lze dosáhnout zvětšením velikosti válců nebo přidáním dalších válců. Za praktický limit se obecně považuje dvanáct válců.
Zvýšení kompresního poměru. Vyšší kompresní poměr produkuje více energie, ale pouze do určité hranice. Čím více stlačujete směs vzduchu a paliva, tím je pravděpodobnější, že se samovolně vznítí ještě předtím, než zapalovací svíčka vůbec vystřelí. Benzín s vyšším oktanovým číslem tomuto předčasnému spalování brání. To je důvod, proč vysoce výkonná auta vyžadují prémiové palivo – jejich motory využívají vyšší kompresní poměry, aby produkovaly větší výkon.
Naplnění každého válce větším množstvím směsi. Pokud dokážete nacpat více vzduchu (a tedy paliva) do válce dané velikosti, získáte větší výkon, aniž byste zvýšili množství paliva potřebného pro spalování. Turbodmychadla a kompresory stlačují nasávaný vzduch a efektivně ho tlačí více do válce.
Chlazení přiváděného vzduchu. Stlačování vzduchu zvyšuje jeho teplotu. Chcete, aby vzduch ve válci byl co nejchladnější, protože horký vzduch se během spalování méně rozpíná. Mnoho vozů s turbodmychadly a kompresory používá mezichladič. Jedná se o speciální chladič, kterým prochází stlačený vzduch, aby se ochladil před vstupem do válce.
Umožněte snadný přístup vzduchu. Když se píst pohybuje dolů při sacím zdvihu, odpor vzduchu ubírá výkon. To lze snížit instalací dvou sacích ventilů do každého válce. Některá novější auta používají leštěné sací potrubí, aby tam eliminovali odpor. Větší vzduchové filtry také zlepšují proudění vzduchu.
Umožněte výfukovým plynům snadno vycházet. Pokud odpor vzduchu znesnadňuje výfukovým plynům výstup z válce, odebere to energii. Odpor se sníží přidáním druhého výfukového ventilu. Auto se dvěma sacími a dvěma výfukovými ventily má čtyři ventily na válec, což zlepšuje výkon. Když je auto inzerováno, že má čtyři válce a 16 ventilů, znamená to čtyři ventily na válec.
Pokud je výfukové potrubí příliš malé nebo má tlumič velký odpor, způsobuje protitlak, který má stejný účinek. Výfukové systémy pro vysoce výkonná vozidla používají sběrače, velké koncovky výfuku a tlumiče s nízkým odporem průtoku k eliminaci zpětného tlaku. „Duální výfuk“ znamená dvě trubky místo jedné pro zlepšení průtoku.
Udělejte lehčí všechny díly. Lehčí díly pomáhají motoru lépe běžet. Pokaždé, když píst změní směr, vynaloží energii na zastavení jednoho pohybu a zahájení dalšího. Lehčí písty vyžadují méně energie. To má za následek lepší spotřebu paliva a výkon.
Vstřikování paliva Vstřikování paliva umožňuje přesné dávkování paliva do každého válce. To zlepšuje výkon a spotřebu paliva.
V následujících částech odpovíme na některé běžné dotazy čtenářů ohledně motoru.
Otázky a odpovědi o motorech
Jaký je rozdíl mezi benzínovým a naftovým motorem?
Dieselový motor nemá zapalovací svíčku. Nafta je vstřikována do válce a teplo a tlak kompresního zdvihu způsobí vznícení paliva. Nafta má vyšší obsah energie než benzín, takže naftový motor poskytuje lepší kilometrový výkon na litr paliva.
Jaký je rozdíl mezi dvoudobým a čtyřtaktním motorem?
Většina řetězových pil a lodních motorů používá dvoudobé motory. U dvoudobého motoru nejsou žádné pohyblivé ventily a zapalovací svíčka se spustí pokaždé, když píst dosáhne vrcholu svého zdvihu. Otvor ve spodní části stěny válce propouští plyn a vzduch. Při pohybu pístu nahoru se směs stlačí, zapalovací svíčka směs zapálí a výfukové plyny vystupují dalším otvorem ve válci. U dvoudobého motoru se do benzínu musí přidávat olej, protože otvory ve stěně válce neumožňují použití pístních kroužků k utěsnění spalovací komory. Dvoudobý motor obvykle produkuje hodně výkonu vzhledem ke své velikosti, protože existuje dvakrát více spalovacích cyklů na otáčku. Dvoudobý motor však spotřebuje více benzínu a spálí hodně oleje, takže mnohem více škodí.
Existují nějaké výhody parních strojů?
Hlavní výhodou parního stroje je, že cokoli, co hoří, lze použít jako palivo. Například parní stroj může používat jako palivo uhlí, noviny nebo dřevo, zatímco spalovací motor vyžaduje čisté, vysoce kvalitní kapalné nebo plynné palivo.
Proč má motor osm válců? Proč neudělat jeden velký válec se stejným zdvihovým objemem?
Existuje několik důvodů, proč má velký 4,0litrový motor osm půllitrových válců místo jednoho velkého 4,0litrového válce. Hlavním důvodem je bezproblémový chod. Motor V8 běží mnohem hladší, protože má osm rovnoměrně rozmístěných explozí místo jedné velké exploze. Dalším důvodem je rozběhový moment. Když zapálíte motor V8, stlačíte směs pouze do dvou válců (1 litr), ale s jedním větším válcem byste museli stlačit 4 litry.
Zády k sobě versus tvar V
Počet válců určuje charakter motoru. Každý válec obsahuje píst. Tyto písty otáčejí klikovým hřídelem. Více pístů pumpujících při vyšší frekvenci znamená více spalovacích událostí za sekundu. Energie se vyrábí rychleji. Toto je základní fyzika.
Čtyřválcové motory jsou obvykle uspořádány v jedné řadě. In-line. Jednoduchý. Šestilitrové motory jsou často uspořádány do tvaru „V“. Tento kompaktní tvar umožňuje vytvářet kratší bloky. Americké automobilky milovaly motory V6. Byli mocní. Byli zticha. Ale trh se změnil. Přeplňování turbodmychadlem změnilo hru.
Posun v americkém vnímání
Tady záleží na historii. Spotřebitelé dříve odmítali čtyřválcové motory. Mysleli si, že tyto motory jsou pomalé. Slabý. Nevyvážený. Bez dostatečného zrychlení. Pak přišla japonská importovaná auta. Honda a Toyota začaly instalovat úsporné čtyřválcové motory v 80. a 90. letech 20. století. Američané se probudili. Toyota Camry se prodávala lépe než její americké protějšky. Kompaktní motor si vysloužil respekt.
Moderní inženýrská řešení
Dnes může čtyřválcový motor napodobit výkon V6. Podívejte se na Ford EcoBoost. Používají přeplňování turbodmychadlem k vhánění většího množství vzduchu do menšího motoru. Mazda využívá technologii SKYACTIV pro aerodynamiku a efektivitu. Menší zatížení motoru. Lepší výkon. Pomáhají i lehčí materiály. Rozdíl mezi těmito dvěma typy motorů se zmenšuje.
Když stále potřebujete V6
Rozdíl se zmenšil. Ale motory V6 mají stále své výzvy. Nejsou jen pro sportovní vozy. Kamiony je potřebují. Pokud táhnete přívěs nebo táhnete těžký náklad, potřebujete točivý moment. Potřebujete surovou sílu. V takových scénářích jde efektivita do pozadí. Přeplňovaný čtyřválcový motor může mít při stálém zatížení potíže. V6 si poradí.
Jak motory vlastně fungují
Lidé se často ptají na základní věci. Co je uvnitř této kovové krabice?
Hlavní komponenty
Srdcem motoru je válec. Píst se v něm pohybuje nahoru a dolů. Mezi klíčové údaje patří:
– Zapalovací svíčky
– Ventily
– Pístní kroužky
– Spojovací tyč
– Klikový hřídel
– Olejová vana
Čtyřtaktní cyklus
Téměř všechny benzínové motory využívají čtyřdobý spalovací cyklus. Přeměňuje palivo na pohyb.
1. Sací zdvih
2. Kompresní zdvih
3. Výkonový zdvih (spalování)
4. Uvolněte zdvih
Proč motor nenastartuje?
Pokud vaše auto nenastartuje, zkontrolujte Velkou trojku.
1. Špatná palivová směs
2. Žádná komprese
3. Žádná jiskra
Stovky malých problémů mohou způsobit poruchy. Ale tyto tři jsou základní.
