אנשים רבים רוצים ללמוד עוד על מכוניות כדי להעמיק את ההבנה שלהם במכוניות, אך בשל המורכבות של מבני המכוניות, כולם מוותרים. להלן הכנו עבורכם סט מאמרי רכב מאוירים, המנתחים את המבנה הפנימי של המכונית עם תמונות, מה שהופך עקרונות מורכבים לקלים להבנה.
תְמוּנָה
ניתוח סוגי מבנה המנוע
המנוע הוא מקור הכוח של המכונית, בדיוק כמו הלב האנושי. עם זאת, הגודל והמבנה של לבם של אנשים שונים אינם שונים בהרבה, אך המבנים הפנימיים של המנועים של מכוניות שונות שונות מאוד. אז מה ההבדלים במבנים של מנועים שונים? בואו לגלות ביחד למטה.
● מקור כוח לרכב
תְמוּנָה
מקור הכוח של מכונית הוא המנוע, וכוח המנוע מגיע מתוך הצילינדר. צילינדר המנוע הוא מקום בו האנרגיה הפנימית של הדלק מומרת לאנרגיה קינטית. אפשר להבין בפשטות שהדלק נשרף בצילינדר, יוצר לחץ עצום לדחוף את הבוכנה למעלה ולמטה, והכוח מועבר לגל הארכובה דרך המוט המחבר, ולבסוף הופך לתנועה סיבובית, ואז דרך תיבת ההילוכים. וציר ההינע, הכוח מועבר לגלגלי ההינע כדי להניע את המכונית קדימה.
●מספר הצילינדרים אינו יכול להיות רב מדי
תְמוּנָה
לרוב המכוניות באופן כללי יש מנועי ארבעה צילינדרים ושישה צילינדרים. כיוון שכוח המנוע מגיע בעיקר מהצילינדרים, האם זה אומר שככל שיותר צילינדרים יותר טוב? למעשה, ככל שמספר הצילינדרים גדל, גדלים גם חלקי המנוע. עם הגידול המקביל, מבנה המנוע יהיה מורכב יותר, מה שיפחית גם את אמינות המנוע. בנוסף, זה גם יגדיל את עלות ייצור המנוע ועלויות התחזוקה הבאות. לכן, מספר הצילינדרים במנוע רכב נבחר לאחר חילופין מקיף על בסיס השימוש במנוע ודרישות הביצועים שלו. מנועים כמו V12, W12 ו-W16 משמשים רק בכמה מכוניות בעלות ביצועים גבוהים.
● מבנה מנוע מסוג V
תְמוּנָה
למעשה, הבנה פשוטה של מנוע בצורת V היא שצילינדרים סמוכים מקובצים יחד בזווית מסוימת. במבט מהצד הוא נראה כמו צורת V, שהוא מנוע בצורת V. בהשוואה למנוע השורה, הגובה והאורך של מנוע מסוג V מופחתים, מה שיכול להפוך את מכסה המנוע לנמוך יותר ולעמוד בדרישות האווירודינמיות. הצילינדרים של מנוע מסוג V מסודרים בכיוונים מנוגדים בזווית, שיכולה לקזז חלק מהרטט. עם זאת, החיסרון הוא שיש להשתמש בשני ראשי צילינדר, והמבנה יחסית מסובך. למרות שגובה המנוע הצטמצם, גם רוחבו גדל בהתאם, מה שמקשה על התקנת התקנים אחרים בתא מנוע עם חלל קבוע.
מבנה מנוע מסוג W
תְמוּנָה
הצילינדרים משני צידיו של המנוע בצורת V נדומים בזווית קטנה ליצירת מנוע בצורת W. בהשוואה למנועים מסוג V, היתרון במנועים מסוג W הוא שגל הארכובה יכול להיות קצר יותר והמשקל יכול להיות קל יותר, אך גם הרוחב גדל בהתאם, ותא המנוע יתמלא בצורה מלאה יותר. החיסרון הוא שמנוע מסוג W מחולק מבחינה מבנית לשני חלקים, המבנה מורכב יותר, והוא יפיק הרבה רעידות במהלך הפעולה, כך שהוא משמש רק בכמה כלי רכב.
תְמוּנָה
● מבנה מנוע מנוגד אופקית
תְמוּנָה
הצילינדרים הסמוכים של מנוע מנוגד אופקית מסודרים זה מול זה (חלק התחתון של הבוכנה פונה החוצה). הזווית בין שני הצילינדרים היא 180 מעלות, אך היא שונה במהותה מהמנוע מסוג V 180 מעלות. מנועים מנוגדים אופקית דומים למנועי אינליין בכך שהם אינם חולקים פין ארכובה (כלומר, בוכנה אחת מחוברת רק לפין ארכובה אחד), וכיוון התנועה של הבוכנות הנגדיות הוא הפוך, אך ה-V 180 מעלות. סוג מנוע הוא בדיוק ההפך. היתרונות של המנוע המנוגד אופקית הם שהוא יכול לקזז היטב רעידות ולגרום למנוע לפעול בצורה חלקה יותר; מרכז הכובד נמוך, וניתן לעצב את חזית המכונית נמוך יותר כדי לעמוד בדרישות האווירודינמיות; הכיוון של פיר פלט הכוח עולה בקנה אחד עם כיוון פיר ההילוכים, והעברת הכוח יעילות גבוהה יותר. חסרונות: המבנה מורכב והתחזוקה אינה נוחה; תהליך הייצור תובעני ועלות הייצור גבוהה. בין מכוניות המותגים הידועים, רק פורשה וסובארו עדיין מתעקשות להשתמש במנועים מנוגדים אופקית.
● מדוע המנוע מספק כוח ללא הרף?
הסיבה לכך שהמנוע יכול לספק כוח ברציפות נובעת מהפעולה המחזורית המסודרת של ארבע פעימות היניקה, הדחיסה, הכוח והפליטה בצילינדר.
תְמוּנָה
במהלך מהלך היניקה, כאשר הבוכנה נעה ממרכז המת העליון למרכז המת התחתון בצילינדר, שסתום היניקה נפתח, שסתום הפליטה נסגר, ותערובת אוויר צח ובנזין נשאבת לתוך הצילינדר.
במהלך מהלך הדחיסה, שסתומי היניקה והפליטה סגורים, והבוכנה נעה ממרכז המת התחתון למרכז המת העליון, דוחסת את הגז המעורב לראש הצילינדר כדי להעלות את הטמפרטורה של הגז המעורב ולהתכונן למכת הכוח. .
במהלך מהלך הכוח, המצת מצית את הגז הדחוס, והגז המעורב "מתפוצץ" בצילינדר ליצירת לחץ עצום, דוחף את הבוכנה ממרכז המת העליון למרכז המת התחתון, ודוחף את גל הארכובה להסתובב דרך המוט המחבר. .
במהלך מהלך הפליטה, הבוכנה נעה ממרכז המת התחתון למרכז המת העליון. בשלב זה, שסתום היניקה נסגר ושסתום הפליטה נפתח, וגז הפליטה השרוף יוצא מהצילינדר דרך סעפת הפליטה.
● כוח המנוע מגיע מפיצוצים
תְמוּנָה
הכוח שהמנוע יכול לייצר מגיע למעשה מ"כוח הנפץ" בצילינדר. בתא הבעירה הגליל האטום, המצת מצית חלק מסוים של תערובת בנזין ואוויר באופן מיידי ברגע הנכון, מה שיגרום לכוח נפץ עצום. החלק העליון של תא הבעירה קבוע, והלחץ העצום מאלץ את הבוכנה לנוע כלפי מטה. , דוחף את גל הארכובה דרך המוט המחבר, ולאחר מכן מעביר את הכוח לגלגלים המניעים באמצעות סדרה של מנגנונים, ולבסוף מניע את המכונית.
● מצתים הם אלופי "התפוצצות"
תְמוּנָה
אם אתה רוצה שה"פיצוץ" בצילינדר יהיה חזק יותר, חשובה מאוד הצתה בזמן, והמצת בצילינדר ממלא את התפקיד של "התפוצצות". למעשה, העיקרון של הצתת מצת דומה במקצת לזה של ברק. לראש המצת יש אלקטרודה מרכזית ואלקטרודה צדדית (ביחס לשני עננים עם יוני קוטביות הפוכה). קיים מרווח קטן (הנקרא מרווח ההצתה) בין שתי האלקטרודות. כאשר הוא מופעל, הוא יכול לייצר ניצוצות חשמליים של עד יותר מ-10,000 וולט, שיכולים "לפוצץ" באופן מיידי את הגז המעורב בצילינדר.
●שסתום היניקה גדול יותר משסתום הפליטה
תְמוּנָה
על מנת "להתפוצץ" ברציפות בצילינדר, יש להזין דלק חדש ברציפות ולפרוק גז פליטה בזמן. שסתומי היניקה והפליטה ממלאים תפקיד חשוב בתהליך זה. שסתומי היניקה והפליטה נשלטים על ידי מצלמות כדי לבצע את שתי הפעולות של "פתיחה" ו"סגירה" בזמן. מדוע שסתומי היניקה שאתה רואה תמיד גדולים יותר משסתומי הפליטה? מכיוון שאוויר הנכנס בדרך כלל נשאב פנימה בוואקום, והפליטה נלחצת כדי לדחוף החוצה את גז הפליטה, כך שהפליטה קלה יחסית מהכניסה. על מנת לקבל יותר אוויר צח להשתתף בבעירה, שסתום היניקה צריך להיות גדול יותר כדי לקבל יותר כניסת אוויר.
● מספר השסתומים לא צריך להיות יותר מדי
תְמוּנָה
אם למנוע יש שסתומים מרובים, נפח כניסת האוויר גדול במהירויות גבוהות, הפליטה נקייה וביצועי המנוע טובים יותר (בדומה לאולם קולנוע, אם יש הרבה פתחי דלת, יהיה הרבה יותר קל להיכנס אליו הַחוּצָה). עם זאת, עיצוב מרובי שסתומים מסובך יותר, במיוחד שיטת הנעת השסתומים, מבנה תא הבעירה ומיקום המצת, שכולם צריכים להיות מסודרים בקפידה. זה דורש תהליך ייצור גבוה, עלות ייצור גבוהה ותחזוקה קשה מאוחרת יותר. לכן, מספר השסתומים לא צריך להיות יותר מדי. למנועים נפוצים יש 4 שסתומים לכל צילינדר (2 פנימה ו-2 החוצה).
ניתוח עקרון השסתום המשתנה במנוע
כבר למדנו על המבנה הבסיסי ומקור הכוח של המנוע. למעשה, מהירות הריצה בפועל של המנוע אינה סטטית, אלא כמו אדם שרץ, לפעמים מהר ולפעמים עדין, ולכן חשוב במיוחד להתאים את קצב הנשימה שלך. בואו נסתכל על איך המנוע "נושם".
● תפקוד גל זיזים
תְמוּנָה
במילים פשוטות, גל זיזים הוא מוט מתכת עם מצלמות מרובות בצורת דיסק. איזה תפקיד ממלא מוט מתכת זה בהפעלת המנוע? הוא אחראי בעיקר על פתיחה וסגירה של שסתומי היניקה והפליטה. גל הזיזים ממשיך להסתובב מונע על ידי גל הארכובה, והצימה לוחצת ללא הרף על השסתום (זרוע נדנדה או מוט דחיפה), ובכך שולטת בפתיחה ובסגירה של שסתום היניקה ושסתום הפליטה.
●מה המשמעות של OHV, OHC, SOHC ו-DOHC?
האותיות SOHC ו-DOHC נראות לעתים קרובות על מעטפת המנוע. מה המשמעות של האותיות הללו? OHV מתייחס לשסתום עילי וגל זיזים תחתון, כלומר גל הזיזים מסודר בתחתית הצילינדר והשסתומים מסודרים בחלק העליון של הצילינדר. OHC מתייחס לגל זיזים עילי, כלומר, גל הזיזים מסודר בחלק העליון של הגליל.
תְמוּנָה
אם יש רק גל זיזים אחד בחלק העליון של הצילינדר שאחראי על פתיחה וסגירה של שסתומי היניקה והפליטה בו זמנית, זה נקרא גל זיזים אחד עילי (SOHC). אם ישנם שני גלי זיזים בחלק העליון של הצילינדר האחראים על פתיחה וסגירה של שסתומי היניקה והפליטה, זה נקרא גל זיזים כפול (DOHC).
תְמוּנָה
יש לחבר את הפיקה של גל הזיזים התחתון וזרוע הנדנדה של השסתום באמצעות מוט מתכת. הפקה מרימה את מוט החיבור ודוחפת את זרוע הנדנדה כדי לפתוח ולסגור את השסתום. עם זאת, מהירות סיבוב גבוהה מדי עלולה לגרום בקלות למוט המפלט להישבר, ולכן עיצוב זה משמש בעיקר במנועים עם נפח גדול, מהירות סיבוב נמוכה ושאיפה לתפוקת מומנט גדולה. גל הזיזים העילי יכול להשמיט את מוט הדחיפה, מה שמפשט את מנגנון ההולכה מגל הזיזים אל השסתום, ומתאים יותר לביצועי הכוח של המנוע במהירות גבוהה. גל הזיזים העילי נמצא בשימוש נרחב.
● תפקידו של מנגנון חלוקת הגז
תְמוּנָה
הרכבת השסתומים כוללת בעיקר רכבת גלגלי שיניים, גל זיזים, רכיבי תמסורת שסתומים (שסתומים, מוטות דחיפה, זרועות נדנדה וכו'). תפקידו העיקרי הוא לפתוח ולסגור בזמן את שסתומי היניקה והפליטה של כל צילינדר בהתאם לתנאי העבודה של המנוע. , כך שהגז המעורב הטרי יוכל למלא את הגליל בזמן, וניתן להוציא את גז הפליטה מהגליל בזמן.
● מהו תזמון שסתומים? מדוע יש צורך בתזמון?
ניתן להבין את מה שנקרא תזמון השסתומים כרגע שבו השסתום נפתח ונסגר. תיאורטית, במהלך מהלך היניקה, כאשר הבוכנה נעה ממרכז המת העליון למרכז המת התחתון, שסתום היניקה נפתח ושסתום הפליטה נסגר; במהלך מהלך הפליטה, כאשר הבוכנה נעה ממרכז המתים התחתון למרכז המת העליון, שסתום היניקה נסגר ושסתום הפליטה נפתח.
תְמוּנָה
אז למה אנחנו צריכים להגיע בזמן? למעשה, בהפעלת המנוע בפועל, על מנת להגדיל את כמות כניסת האוויר בצילינדר, יש לפתוח את שסתום היניקה מראש ולסגור מאוחר יותר; באופן דומה, על מנת לפרוק את גז הפליטה במנקה הצילינדרים, יש גם לפתוח את שסתום הפליטה מראש ולסגור אותו מאוחר יותר. עיכוב כיבוי כדי להבטיח פעולת מנוע יעילה.
●מהם תזמון שסתומים משתנה והרמת שסתומים משתנה?
כאשר המנוע מסתובב במהירות גבוהה, זמן היניקה והפליטה של כל צילינדר במחזור עבודה אחד קצר מאוד. כדי להשיג יעילות טעינה גבוהה, יש להאריך את זמן היניקה והפליטה של הצילינדר, וזו הדרישה. הגדל את זווית החפיפה של השסתום; כאשר המנוע במהירות נמוכה, זווית חפיפה מוגזמת של השסתומים תגרום בקלות לגז הפליטה לזרום לאחור, ונפח היניקה יקטן במקום זאת, וכתוצאה מכך מנוע סרק לא יציב ומומנט נמוך במהירות.
תְמוּנָה
קשה לתזמון שסתומים קבוע לענות על הצרכים של מהירויות מנוע גבוהות ונמוכות בו-זמנית, ולכן נוצר תזמון שסתומים משתנה. ניתן לכוונן את תזמון השסתומים המשתנה בהתאם למהירויות מנוע ותנאי עבודה שונים, כך שהמנוע יוכל להשיג יעילות הכנסה ופליטת פליטה אידיאלית במהירויות גבוהות ונמוכות.
תְמוּנָה
המהות שמשפיעה על כוח המנוע קשורה למעשה לכמות החמצן הנכנסת לצילינדר ליחידת זמן. מערכת תזמון השסתומים המשתנה יכולה לשנות רק את זמן הפתיחה והסגירה של השסתום, אך אינה יכולה לשנות את כמות כניסת האוויר ליחידת זמן. תזמון שסתומים משתנה Lift יכול לענות על דרישה זו. אם שסתום המנוע נחשב כ"דלת" של הבית, ניתן להבין את תזמון השסתומים כזמן שבו ה"דלת" נפתחת, והרמת השסתומים שווה ערך לגודל פתח ה"דלת".
● מערכת תזמון שסתומים משתנה של טויוטה VVT-i
מערכת תזמון השסתומים המשתנה של טויוטה הייתה בשימוש נרחב. העיקרון העיקרי הוא התקנת מנגנון הידראולי על גל הזיזים, ובאמצעות בקרת ה-ECU, להתאים את זמן הפתיחה והסגירה של השסתום בטווח זווית מסוים, או התקדמות, השהייה או להישאר זהה.
תְמוּנָה
הרוטור החיצוני של גלגל הזיזים של גל הזיזים מחובר לשרשרת התזמון (חגורה), והרוטור הפנימי מחובר לגל הזיזים. הרוטור החיצוני יכול בעקיפין להניע את הרוטור הפנימי דרך שמן הידראולי, ובכך להשיג התקדמות זווית או עיכוב בטווח מסוים.
● מערכת הרמת שסתומים משתנה הונדה i-VTEC
המבנה ועקרון העבודה של מערכת הרמת השסתומים המשתנה i-VTEC של הונדה אינם מסובכים. ניתן לראות זאת כהוספת זרוע נדנדה שלישית וגל זיזים שלישי למקורי. איך זה משנה את הרמת השסתומים? ניתן להבין בפשטות שבאמצעות הפרדה ושילוב של שלוש זרועות נדנדה, מושגת החלפת גלי זיזים בזווית גבוהה ונמוכה, ובכך משנה את הרמת השסתומים.
תְמוּנָה
כאשר המנוע נמצא בעומס נמוך, שלוש זרועות הנדנדה נמצאות במצב מופרד. זרועות הנדנדה משני צידי הפקה עם הזווית הנמוכה שולטות בפתיחה ובסגירה של השסתום, והרמת השסתום קטנה. כאשר המנוע נמצא בעומס גבוה, שלוש זרועות הנדנדה משולבות לאחת, והרמת השסתומים קטנה. מצלמת הזווית מניעה את זרוע הנדנדה האמצעית ויש לה הרמת שסתומים גדולה.
● מערכת הרמת שסתומים משתנה של BMW Valvetronic
תְמוּנָה
מערכת הרמת השסתומים המשתנה Valvetronic של BMW משנה בעיקר את הרמת השסתומים על ידי הוספת רכיבים כגון צירים אקסצנטריים, מנועי סרוו ומוטות דחיפה ביניים למנגנון השסתומים שלה. כאשר המנוע פועל, מנגנון הילוך התולעת מניע את הציר האקסצנטרי להסתובב, ולאחר מכן דוחף את השסתום דרך מוט הדחיפה האמצעי וזרוע הנדנדה. האקסצנטרי מסתובב בזוויות שונות, וגל הזיזים דוחף את השסתום דרך מוט הדחיפה האמצעי וזרוע הנדנדה כדי לייצר הרמות שונות, ובכך לשלוט בהרמת השסתום.
● מערכת הרמת שסתומים משתנה של Audi AVS
תְמוּנָה
מערכת הרמת השסתומים המשתנה של אאודי משנה בעיקר את הרמת השסתומים על ידי החלפת שני סטים של מצלמות עם גבהים שונים על גל הזיזים. העיקרון שלו דומה מאוד ל-i-VTEC של הונדה, אלא שמערכת ה-AVS מותקנת על גל הזיזים. שרוול החריץ הספירלי על גל הזיזים משמש להזזת גל הזיזים ימינה ושמאלה, ובכך מחליף את הזיזים הגבוהים והנמוכים בגל הזיזים.
תְמוּנָה
תְמוּנָה
כאשר המנוע נמצא בעומס גבוה, הנהג האלקטרומגנטי מזיז את גל הזיזים ימינה ועובר לפקה הזווית הגבוהה, ובכך מגדיל את הרמת השסתומים; כאשר המנוע נמצא בעומס נמוך, הנהג האלקטרומגנטי מזיז את גל הזיזים שמאלה ועובר לפקה הזווית הנמוכה. , כדי להפחית את הרמת השסתומים.
ניתוח עקרון ההזרקה הישירה בצילינדר המנוע
ככל שהדרישות להגנה על אנרגיה וסביבה מחמירות יותר ויותר, יש להמשיך לשדרג ולפתח מנועים כדי לענות על הצרכים של אנשים. אני מאמין שכולם מכירים מונחים כמו "הזרקה ישירה לתוך הצילינדר", "בעירה מרובדת" ו"תזוזה משתנה". איך הם עובדים? בואו לגלות ביחד למטה.
● האם הבוכנה וגל הארכובה הכי "מעייפים"?
תְמוּנָה
לאחר התנעה והפעלתה, "ראש" הבוכנה יהיה נתון לטמפרטורה גבוהה וללחץ גבוה, והיא תמשיך לנוע מעלה ומטה במהירות גבוהה. סביבת העבודה קשה מאוד. ניתן לומר שהבוכנה היא "הלב" של המנוע, ולכן לדיוק ייצור החומר של הבוכנה יש דרישות גבוהות מאוד.
תְמוּנָה
גם גל הארכובה שעליו דריכה הבוכנה אינו נוח, מכיוון שהוא צריך להסתובב ללא הרף במהירות גבוהה. גל הארכובה מסתובב אלפי פעמים בדקה ומבצע את המשימה המפרכת של הנעת משאבת השמן, הגנרטור, מדחס מיזוג האוויר, גל הזיזים ומנגנונים נוספים. זהו ציר הביניים של כוח המנוע, ולכן הוא גם "חזק" יחסית.
● כיצד לשנות תנועה לינארית לתנועה סיבובית?
כולנו יודעים שהבוכנה בצילינדר נעה למעלה ולמטה בתנועה ליניארית, אבל כדי להוציא את הכוח הסיבובי שמניע את הגלגלים קדימה, איך הופכת התנועה הליניארית לתנועה סיבובית? למעשה, יש לכך קשר רב עם המבנה של גל הארכובה. מוט המוט המחבר של גל הארכובה והפיר הראשי אינם באותו קו ישר, אלא מסודרים הפוך.
תְמוּנָה
עקרון התנועה הזה בעצם הולך אחרי
