Molte persone vogliono saperne di più sulle automobili per approfondire la loro comprensione, ma a causa della complessità delle strutture delle automobili, tutti rinunciano. Di seguito abbiamo preparato per voi una serie di articoli illustrati sulle auto, che analizzano la struttura interna dell'auto con immagini, rendendo facili da comprendere principi complessi.
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Analisi delle tipologie di struttura del motore
Il motore è la fonte di energia dell'auto, proprio come il cuore umano. Tuttavia, le dimensioni e la struttura dei cuori delle diverse persone non sono molto diverse, ma le strutture interne dei motori delle diverse auto sono molto diverse. Allora quali sono le differenze nelle strutture dei diversi motori? Scopriamolo insieme di seguito.
● Fonte di energia automobilistica
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La fonte di energia di un'auto è il motore e la potenza del motore proviene dall'interno del cilindro. Il cilindro del motore è un luogo in cui l'energia interna del carburante viene convertita in energia cinetica. Si può semplicemente capire che il carburante viene bruciato nel cilindro, generando un'enorme pressione per spingere il pistone su e giù, e la forza viene trasmessa all'albero motore attraverso la biella, e infine convertita in movimento rotatorio, e quindi attraverso la trasmissione e albero motore, la potenza viene trasmessa alle ruote motrici per spingere l'auto in avanti.
●Il numero di cilindri non può essere eccessivo
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La maggior parte delle auto in generale ha motori a quattro e sei cilindri. Dato che la potenza del motore proviene principalmente dai cilindri, significa che più cilindri sono, meglio è? Infatti, all’aumentare del numero dei cilindri, aumentano anche le parti del motore. Con il corrispondente aumento, la struttura del motore sarà più complessa, il che ridurrà anche l'affidabilità del motore. Inoltre, aumenterà anche il costo di produzione del motore e i successivi costi di manutenzione. Pertanto, il numero di cilindri nel motore di un'auto viene selezionato dopo un compromesso globale basato sull'utilizzo del motore e sui requisiti prestazionali. Motori come V12, W12 e W16 vengono utilizzati solo in poche auto ad alte prestazioni.
● Struttura del motore di tipo V
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In effetti, una semplice comprensione di un motore a V è che i cilindri adiacenti sono raggruppati insieme ad un certo angolo. Se visto di lato, sembra una forma a V, che è un motore a forma di V. Rispetto al motore in linea, l'altezza e la lunghezza del motore di tipo V sono ridotte, il che può abbassare la copertura del motore e soddisfare i requisiti aerodinamici. I cilindri del motore di tipo V sono disposti in direzioni opposte ad angolo, il che può compensare parte della vibrazione. Tuttavia, lo svantaggio è che devono essere utilizzate due testate e la struttura è relativamente complicata. Sebbene l'altezza del motore sia stata ridotta, anche la sua larghezza è aumentata di conseguenza, rendendo difficile l'installazione di altri dispositivi in un vano motore a spazio fisso.
●struttura del motore di tipo W
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I cilindri su entrambi i lati del motore a V sono sfalsati con un piccolo angolo per formare un motore a W. Rispetto ai motori di tipo V, il vantaggio dei motori di tipo W è che l'albero motore può essere più corto e il peso può essere più leggero, ma anche la larghezza aumenta di conseguenza e il vano motore sarà più pieno. Lo svantaggio è che il motore di tipo W è strutturalmente diviso in due parti, la struttura è più complessa e produrrà molte vibrazioni durante il funzionamento, quindi viene utilizzato solo in pochi veicoli.
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● Struttura del motore orizzontalmente contrapposta
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I cilindri adiacenti di un motore orizzontalmente opposto sono disposti uno di fronte all'altro (il fondo del pistone è rivolto verso l'esterno). L'angolo tra i due cilindri è di 180 gradi, ma è essenzialmente diverso dal motore di tipo V di 180 gradi. I motori orizzontalmente opposti sono simili ai motori in linea in quanto non condividono un perno di manovella (ovvero, un pistone è collegato solo a un perno di manovella) e la direzione di movimento dei pistoni opposti è opposta, ma la V di 180 gradi il tipo di motore è esattamente l'opposto. I vantaggi del motore orizzontalmente opposto sono che può compensare bene le vibrazioni e far funzionare il motore in modo più fluido; il baricentro è basso e la parte anteriore della vettura può essere progettata più in basso per soddisfare i requisiti aerodinamici; la direzione dell'albero di uscita della potenza è coerente con la direzione dell'albero di trasmissione e la trasmissione della potenza ha un'efficienza maggiore. Svantaggi: La struttura è complessa e la manutenzione è scomoda; il processo di produzione è impegnativo e il costo di produzione è elevato. Tra le vetture dei marchi più noti, solo Porsche e Subaru insistono ancora nell'utilizzare motori contrapposti.
● Perché il motore fornisce potenza continuamente?
Il motivo per cui il motore può fornire potenza ininterrottamente è dovuto al funzionamento ciclico ordinato delle quattro fasi di aspirazione, compressione, potenza e scarico nel cilindro.
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Durante la corsa di aspirazione, quando il pistone si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore nel cilindro, la valvola di aspirazione si apre, la valvola di scarico si chiude e l'aria fresca e la miscela di benzina vengono aspirate nel cilindro.
Durante la corsa di compressione, le valvole di aspirazione e scarico sono chiuse e il pistone si sposta dal punto morto inferiore al punto morto superiore, comprimendo il gas miscelato nella parte superiore del cilindro per aumentare la temperatura del gas miscelato e prepararsi per la corsa di potenza. .
Durante la corsa di potenza, la candela accende il gas compresso e la miscela di gas "esplode" nel cilindro per generare un'enorme pressione, spingendo il pistone dal punto morto superiore al punto morto inferiore e spingendo l'albero motore a ruotare attraverso la biella .
Durante la corsa di scarico, il pistone si sposta dal punto morto inferiore al punto morto superiore. A questo punto, la valvola di aspirazione si chiude e la valvola di scarico si apre e il gas di scarico bruciato viene scaricato dal cilindro attraverso il collettore di scarico.
● La potenza del motore proviene da esplosioni
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La potenza che il motore può generare proviene in realtà dalla "forza esplosiva" nel cilindro. Nella camera di combustione del cilindro sigillato, la candela accende istantaneamente una certa proporzione di miscela di benzina e aria al momento giusto, producendo un'enorme forza esplosiva. La parte superiore della camera di combustione è fissa e l'enorme pressione costringe il pistone a spostarsi verso il basso. , spingendo l'albero motore attraverso la biella, quindi trasmette la potenza alle ruote motrici attraverso una serie di meccanismi e infine aziona l'auto.
● Le candele sono maestre della "detonazione"
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Se si desidera che l '"esplosione" nel cilindro sia più potente, l'accensione tempestiva è molto importante e la candela nel cilindro svolge il ruolo di "detonazione". In effetti, il principio di accensione della candela è in qualche modo simile a quello del fulmine. La testa della candela ha un elettrodo centrale e un elettrodo laterale (rispetto a due nuvole con ioni di polarità opposta). C'è un piccolo spazio (chiamato spazio di accensione) tra i due elettrodi. Quando energizzato, può produrre scintille elettriche fino a più di 10,000 volt, che possono "far esplodere" istantaneamente il gas misto nel cilindro.
●La valvola di aspirazione è più grande della valvola di scarico
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Per "esplodere" continuamente nel cilindro, è necessario immettere continuamente nuovo carburante e scaricare i gas di scarico in tempo. Le valvole di aspirazione e di scarico svolgono un ruolo importante in questo processo. Le valvole di aspirazione e scarico sono comandate da camme per eseguire puntualmente le due azioni di “apertura” e “chiusura”. Perché le valvole di aspirazione che vedi sono sempre più grandi di quelle di scarico? Poiché l'aria aspirata viene generalmente aspirata dal vuoto e lo scarico viene schiacciato per espellere il gas di scarico, lo scarico è relativamente più semplice dell'aspirazione. Per far sì che più aria fresca partecipi alla combustione, la valvola di aspirazione deve essere più grande per ottenere una maggiore aspirazione d'aria.
● Il numero di valvole non dovrebbe essere eccessivo
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Se il motore ha più valvole, il volume di aspirazione dell'aria è ampio alle alte velocità, lo scarico è pulito e le prestazioni del motore sono migliori (simile a un cinema, se ci sono molte porte, sarà molto più facile entrare e fuori). Tuttavia, il design multivalvola è più complicato, in particolare il metodo di azionamento della valvola, la struttura della camera di combustione e la posizione della candela, che devono essere tutti organizzati con attenzione. Ciò richiede un processo di produzione elevato, costi di produzione elevati e una manutenzione successiva difficile. Pertanto, il numero di valvole non dovrebbe essere eccessivo. I motori comuni hanno 4 valvole per cilindro (2 in entrata e 2 in uscita).
Analisi del principio della valvola variabile del motore
Abbiamo già appreso la struttura di base e la fonte di energia del motore. In effetti, la velocità effettiva del motore non è statica, ma come quella di una persona che corre, a volte veloce e a volte dolce, quindi è particolarmente importante regolare il proprio ritmo respiratorio. Diamo un'occhiata a come "respira" il motore.
● Funzione dell'albero a camme
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In poche parole, un albero a camme è un'asta metallica con più camme a forma di disco. Che ruolo gioca questa asta metallica nel funzionamento del motore? È principalmente responsabile dell'apertura e della chiusura delle valvole di aspirazione e scarico. L'albero a camme continua a ruotare azionato dall'albero motore e la camma preme continuamente la valvola (bilanciere o asta di spinta), controllando così l'apertura e la chiusura della valvola di aspirazione e di scarico.
●Cosa significano OHV, OHC, SOHC e DOHC?
Le lettere SOHC e DOHC sono spesso visibili sul carter del motore. Cosa significano queste lettere? OHV si riferisce alla valvola in testa e all'albero a camme inferiore, il che significa che l'albero a camme è disposto nella parte inferiore del cilindro e le valvole sono disposte nella parte superiore del cilindro. OHC si riferisce all'albero a camme in testa, ovvero l'albero a camme è disposto sulla parte superiore del cilindro.
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Se nella parte superiore del cilindro è presente un solo albero a camme responsabile dell'apertura e della chiusura simultanee delle valvole di aspirazione e scarico, si parla di albero a camme in testa singolo (SOHC). Se sulla parte superiore del cilindro sono presenti due alberi a camme responsabili dell'apertura e della chiusura delle valvole di aspirazione e scarico, si parla di doppio albero a camme in testa (DOHC).
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La camma dell'albero a camme inferiore e il bilanciere della valvola devono essere collegati tramite una biella metallica. La camma solleva la biella e spinge il bilanciere per aprire e chiudere la valvola. Tuttavia, una velocità di rotazione eccessivamente elevata può facilmente causare la rottura dell'asta di espulsione, quindi questo design è utilizzato principalmente nei motori con grande cilindrata, bassa velocità di rotazione e ricerca di una grande coppia erogata. L'albero a camme in testa può omettere l'asta di spinta, il che semplifica il meccanismo di trasmissione dall'albero a camme alla valvola ed è più adatto alle prestazioni di potenza del motore ad alta velocità. L'albero a camme in testa è ampiamente utilizzato.
● Il ruolo del meccanismo di distribuzione del gas
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Il gruppo valvole comprende principalmente il treno di ingranaggi della distribuzione, l'albero a camme, i componenti di trasmissione delle valvole (valvole, aste di spinta, bilancieri, ecc.). La sua funzione principale è aprire e chiudere tempestivamente le valvole di aspirazione e scarico di ciascun cilindro in base alle condizioni di lavoro del motore. , in modo che il gas misto fresco possa riempire il cilindro in tempo e il gas di scarico possa essere scaricato dal cilindro in tempo.
● Cos'è la fasatura delle valvole? Perché è necessario il tempismo?
La cosiddetta fasatura della valvola può essere semplicemente intesa come il momento in cui la valvola si apre e si chiude. Teoricamente, durante la corsa di aspirazione, quando il pistone si sposta dal punto morto superiore al punto morto inferiore, la valvola di aspirazione si apre e quella di scarico si chiude; durante la corsa di scarico, quando il pistone si sposta dal punto morto inferiore al punto morto superiore, la valvola di aspirazione si chiude e la valvola di scarico si apre.
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Allora perché dobbiamo essere puntuali? Infatti, nel funzionamento reale del motore, per aumentare la quantità di aria aspirata nel cilindro, è necessario aprire preventivamente la valvola di aspirazione e chiuderla successivamente; allo stesso modo, per scaricare i gas di scarico nel pulitore per cilindri, anche la valvola di scarico deve essere aperta prima e chiusa successivamente. Ritardare lo spegnimento per garantire un funzionamento efficiente del motore.
●Cosa sono la fasatura variabile delle valvole e l'alzata variabile delle valvole?
Quando il motore gira ad alta velocità, il tempo di aspirazione e scarico di ciascun cilindro in un ciclo di lavoro è molto breve. Per ottenere un'elevata efficienza di carica, il tempo di aspirazione e scarico del cilindro deve essere prolungato, come richiesto. Aumentare l'angolo di sovrapposizione della valvola; Quando il motore è a basso regime, un angolo di sovrapposizione eccessivo delle valvole causerà facilmente il flusso dei gas di scarico all'indietro e il volume di aspirazione diminuirà invece, determinando un regime minimo instabile del motore e una bassa coppia ai bassi regimi.
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È difficile che la fasatura fissa delle valvole soddisfi contemporaneamente le esigenze sia degli alti che dei bassi regimi del motore, quindi è nata la fasatura variabile delle valvole. La fasatura variabile della valvola può essere regolata in base ai diversi regimi del motore e alle condizioni di lavoro, in modo che il motore possa raggiungere l'efficienza di aspirazione e scarico ideale alle alte e basse velocità.
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L'essenza che influenza la potenza del motore è in realtà legata alla quantità di ossigeno che entra nel cilindro per unità di tempo. Il sistema di fasatura variabile della valvola può modificare solo il tempo di apertura e chiusura della valvola, ma non può modificare la quantità di aria aspirata per unità di tempo. La fasatura variabile delle valvole Lift può soddisfare questa esigenza. Se la valvola del motore è considerata come una "porta" della casa, la fasatura della valvola può essere intesa come il momento in cui la "porta" si apre e l'alzata della valvola è equivalente alla dimensione dell'apertura della "porta".
● Sistema di fasatura variabile delle valvole Toyota VVT-i
Il sistema di fasatura variabile delle valvole Toyota è stato ampiamente utilizzato. Il principio principale è installare un meccanismo idraulico sull'albero a camme e, attraverso il controllo dell'ECU, regolare il tempo di apertura e chiusura della valvola entro un certo intervallo di angoli, oppure anticiparlo, ritardarlo o rimanere lo stesso.
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Il rotore esterno dell'ingranaggio di distribuzione dell'albero a camme è collegato alla catena di distribuzione (cinghia) e il rotore interno è collegato all'albero a camme. Il rotore esterno può azionare indirettamente il rotore interno attraverso l'olio idraulico, ottenendo così un avanzamento o un ritardo angolare entro un determinato intervallo.
● Sistema di alzata variabile delle valvole Honda i-VTEC
La struttura e il principio di funzionamento del sistema di alzata variabile delle valvole i-VTEC Honda non sono complicati. Può essere visto come l'aggiunta di un terzo bilanciere e di un terzo albero a camme a quello originale. Come cambia l'alzata della valvola? Si può facilmente capire che attraverso la separazione e l'integrazione di tre bilancieri si ottiene la commutazione degli alberi a camme ad angolo alto e basso, modificando così l'alzata della valvola.
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Quando il motore è a basso carico, i tre bilancieri si trovano in uno stato separato. I bilancieri su entrambi i lati della camma ad angolo basso controllano l'apertura e la chiusura della valvola e l'alzata della valvola è ridotta. Quando il motore è sotto carico elevato, i tre bilancieri sono combinati in uno solo e l'alzata della valvola è ridotta. La camma angolare aziona il bilanciere intermedio e presenta un'ampia alzata della valvola.
● Sistema di alzata variabile delle valvole BMW Valvetronic
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Il sistema di alzata variabile della valvola Valvetronic di BMW modifica principalmente l'alzata della valvola aggiungendo componenti come alberi eccentrici, servomotori e aste di spinta intermedie al meccanismo della valvola. Quando il motore funziona, il meccanismo a vite senza fine fa ruotare l'albero eccentrico, quindi spinge la valvola attraverso l'asta di spinta intermedia e il bilanciere. L'eccentrico ruota ad angoli diversi e l'albero a camme spinge la valvola attraverso l'asta di spinta intermedia e il bilanciere per produrre alzate diverse, controllando così l'alzata della valvola.
● Sistema di alzata variabile delle valvole Audi AVS
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Il sistema di alzata variabile delle valvole AVS di Audi modifica principalmente l'alzata delle valvole commutando due serie di camme con altezze diverse sull'albero a camme. Il suo principio è molto simile all'i-VTEC della Honda, tranne per il fatto che il sistema AVS è installato sull'albero a camme. Il manicotto con scanalatura a spirale sull'albero a camme viene utilizzato per spostare l'albero a camme a sinistra e a destra, scambiando così le camme alta e bassa sull'albero a camme.
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Quando il motore è sotto carico elevato, il motore elettromagnetico sposta l'albero a camme verso destra e passa alla camma ad alto angolo, aumentando così l'alzata della valvola; quando il motore è a basso carico, il motore elettromagnetico sposta l'albero a camme a sinistra e passa alla camma ad angolo basso. , per ridurre l'alzata della valvola.
Analisi del principio dell'iniezione diretta nel cilindro del motore
Poiché i requisiti per la tutela dell'energia e dell'ambiente diventano sempre più rigorosi, i motori devono continuare a essere aggiornati ed evoluti per soddisfare le esigenze delle persone. Credo che tutti conoscano termini come "iniezione diretta interna al cilindro", "combustione stratificata" e "cilindrata variabile". Come funzionano? Scopriamolo insieme di seguito.
● Il pistone e l'albero motore sono i più "faticosi"?
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Una volta avviato e in funzione, la "testa" del pistone sarà sottoposta ad alta temperatura e alta pressione e continuerà a muoversi su e giù ad alta velocità. L'ambiente di lavoro è molto duro. Si può dire che il pistone è il "cuore" del motore, quindi la precisione di produzione del materiale del pistone ha requisiti molto elevati.
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Anche l'albero motore calpestato dal pistone è scomodo, poiché deve ruotare continuamente ad alta velocità. L'albero motore ruota migliaia di volte al minuto e ha l'arduo compito di azionare la pompa dell'olio, il generatore, il compressore del climatizzatore, l'albero a camme e altri meccanismi. È l'albero intermedio della potenza del motore, quindi è anche relativamente "forte".
● Come trasformare il movimento lineare in movimento rotatorio?
Sappiamo tutti che il pistone nel cilindro si muove su e giù con un movimento lineare, ma per produrre la forza di rotazione che spinge le ruote in avanti, come si converte il movimento lineare in movimento rotatorio? In effetti, questo ha molto a che fare con la struttura dell'albero motore. L'albero della biella dell'albero motore e l'albero principale non sono sulla stessa linea retta, ma sono disposti in modo opposto.
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Questo principio di movimento in realtà mi segue
