Insinöörinä tiedät, että kaikki vaikuttavat tekniset saavutukset ovat mahdollisia monimutkaisen ja täydellisesti yhteentoimivien osien ansiosta.
Autojen moottori, joka käyttää polttoainetta autojen, lentokoneiden, traktoreiden, linja-autojen ja moottoripyörien kuljettamiseen, voi olla paras esimerkki tästä.
Olitpa insinööriopiskelija tai kokenut ammattilainen, opit jotain uutta tästä tärkeästä tekniikasta ja loistavista mielistä, jotka mahdollistivat sen.
Ota siis kiinni ja liity meihin tälle koulutusmatkalle auton moottorin sydämen läpi!
Johdatus autojen moottoreihin
Muodollinen määritelmä:
Polttoainetta kuluttava kone, joka antaa käyttövoiman autoille, lentokoneille, traktoreille, linja-autoille ja moottoripyörille ja jota kuljetetaan ajoneuvossa.
Joten jos haluat säästää rahaa bensiinissä, paras asia, jonka voimme kertoa, on vain irrottaa autosi moottori. Kiusoittelen vain!
Moottori on monimutkainen kone, joka kääntää auton pyörät kääntämällä polttavasta bensiinistä syntyvän lämmön voimaan. Joka antaa nopeutta jollekin.
Nelitahtista polttosykliä käytetään bensiinin kääntämiseen liikkeeksi polttomoottorissa, joka on yleisin moottorityyppi.
Tässä syklissä on neljä osaa: imu, puristus, poltto ja poisto.
Moottorityypit
Moottoreita on erilaisia, kuten nelisylinterisiä rivimoottoreita tai kuusi- tai kahdeksansylinterisiä V-moottoreita.
Moottorin asettelu määrittää, kuinka suuri se on, kuinka hyvin se toimii ja kuinka paljon siinä on tehoa.
Rivimoottorit ovat pienempiä kuin V-moottorit, jotka ovat pidempiä ja monimutkaisempia.
Pääkomponentit
Sylinterilohko, sylinterinkansi ja kampikammio ovat auton moottorin tärkeimmät osat.
Moottorin sydän on sylinterilohko, joka on yleensä valmistettu raudasta tai alumiiniseoksesta. Siinä on sylinterit, jotka pitävät mäntiä, jotka liikkuvat ylös ja alas tuottaen energiaa.
Myös palotila on sylinterilohkossa. Siellä polttoaine ja ilma sekoittuvat palamaan.
Sylinterinkansi on sylinterilohkon päällä. Siinä on sytytystulppa, nokka-akselit ja venttiilit.
Nokka-akselit ohjaavat venttiilien avautumista ja sulkeutumista, mikä ohjaa kuinka paljon polttoainetta, ilmaa ja pakokaasua menee palotilaan ja sieltä pois.
Sytytystulppa sytyttää polttoaineen ja ilman seoksen niin, että palaminen voi tapahtua.
Kampikammio on yleensä valmistettu valuraudasta ja on moottorin pohjassa.
Se pitää sisällään osia, kuten männät, kampiakselin, nokka-akselit, jakoketjun, öljypohjan, öljynsuodattimen ja niin edelleen. Yhdessä nämä osat muuttavat polttoaineen liikkeeksi.
Kun auto sammutetaan, käynnistysmoottori antaa männälle voiman, jota se tarvitsee liikkuakseen alaspäin.
Parannuksia polttomoottoreissa
Muutaman viime vuoden aikana moottoriteknologiassa on tehty parannuksia, kuten suoraruiskutus, turboahdin ja säädettävä venttiilien ajoitus.
Näiden muutosten ansiosta auto kuluttaa vähemmän kaasua, on enemmän tehoa ja saastuttaa vähemmän.
Video: Miten se toimii?
Vinkki: Ota tekstityspainike käyttöön, jos tarvitset sitä. Valitse asetuspainikkeesta "automaattinen käännös", jos et tunne englannin kieltä. Sinun on ehkä napsautettava ensin videon kieltä, ennen kuin suosikkikielesi on saatavilla käännettäväksi.
Autojen moottoreiden tyypit
Autoissa käytetään erilaisia moottoreita, jotka voidaan ryhmitellä kahden asian mukaan: polttoaineen tyyppi ja moottorin asennustapa (sylintereiden lukumäärä) (sylinterikokoonpano).
Bensiini- ja dieselmoottorit ovat yleisimpiä autojen moottoreita, mutta on myös muita asioita, jotka erottavat moottorit toisistaan.
- Suorat tai rivimoottorit.
Kaikki suorassa/rivimoottorissa olevat sylinterit ovat linjassa, ylöspäin ja yleensä kohtisuorassa autoon nähden.
Tämä on yleisin asettelu perheviistoperäissä ja pienemmissä autoissa.
- Erittelyt.
Litteissä moottoreissa on kaksi sylinteriryhmää yhden kampiakselin molemmilla puolilla.
- V-moottorit.
V-moottorin sylinterit on sijoitettu kahteen erilliseen parkkiin, jotka muodostavat V:n kampiakselin ympärille.
- W-moottorit.
W-moottoreissa on kolme riviä sylintereitä, jotka muodostavat W:n kampiakselin ympärille.
Myös sylinterien asennustapa voi olla erilainen.
Pienissä autoissa on kolmisylinteriset moottorit, mutta turboahtimet ovat mahdollistaneet niiden asentamisen myös isompien perheiden viistoperäisiin.
Kuusisylinterisiä moottoreita löytyy yleensä huippuluokan urheiluautoista ja suorituskykyautoista. Ne voidaan asettaa V-kirjaimella tai suoralla linjalla.
Superautoissa ja luksusautoissa on vähintään kahdeksan sylinterin moottoreita, kuten V8-, V10- ja V12-moottorit.
Joissakin huippuluokan Volkswagen-konsernin autoissa on W12-moottorit.
Bensiini- ja dieselmoottorit
Autosovelluksissa tärkeimmät erot bensiini- ja dieselmoottoreiden välillä ovat energian valmistustapa, käytetyn polttoaineen tyyppi, lämpötehokkuus, odotettavissa oleva käyttöikä, kierrokset minuutissa (RPM) ja vääntömomentti.
- Bensiinimoottorit.
Kipinäsytytystä käytetään bensiinimoottoreissa kaasun ja ilman sekoittamiseen ennen sen puristamista ja sytytystä.
Useimmiten bensiinimoottoreilla on korkeammat kierrosluvut kuin dieselmoottoreilla, mutta niiden vääntömomentti on pienempi.
- Dieselmoottorit.
Ennen kuin polttoainetta ruiskutetaan ilmaan, dieselmoottorit puristavat sen alas, mikä tekee moottorista lämpötehokkaamman ja todennäköisesti kestää kauemmin.
Koska dieselin energiatiheys on suurempi kuin bensiinillä, dieselmoottorit kuluttavat vähemmän polttoainetta kuin bensiinimoottorit.
Se, miten näitä eri moottorityyppejä käytetään autoissa, on muuttunut ajan myötä ja riippuu siitä, miten auto on tarkoitettu käytettäväksi, kuinka hyvin sen on toimittava ja kuinka paljon polttoainetta se tarvitsee käyttää.
Autoteollisuuden laajentaminen
Autojen moottorin kehitys
Teollisen vallankumouksen aikana autoteollisuuden kasvu ja tehokkaampien moottoreiden tarve johtivat polttomoottoreiden (ICE) luomiseen.
Nämä moottorit tehtiin alun perin nestemäisillä polttoaineilla, mutta ne muutettiin niin, että ne voisivat toimia bensiinillä.
1900-luvulla valmistettiin kaksitahtimoottoreita ja nelitahtimoottoreita, ja tuli mahdolliseksi valmistaa useita autoja kerralla.
Nestemäisten polttoaineiden konversion ja päästöjen vähentämisen parannuksia
Insinöörit keksivät tapoja muuttaa nestemäiset polttoaineet höyryiksi, jotta niitä voitaisiin käyttää. Tämä paransi polttoainetehokkuutta ja moottorin tehoa.
Autojen aiheuttaman saastumisen ongelman ratkaisemiseksi tehtiin myös tietokoneistettuja moottorinhallintajärjestelmiä.
Epäpuhtauksien, kuten typen oksidien (Nox) ja hiukkasten (PM) ICE-päästöjä on vähennetty yli 99 % viimeisten 30 vuoden tutkimus- ja kehitystyön ansiosta.
Edistyksellinen polttomoottorien tutkimus ja kehitys
Nykyään ihmiset yrittävät saada polttomoottorit toimimaan paremmin ja ympäristölle paremmin.
Kehittyneiden polttomoottoreiden tutkimus- ja kehitystyö keskittyy uusiin teknologioihin, kuten homogeeniseen latauspuristussytytykseen (HCCI) ja vastakkaisiin mäntämoottoreihin (OPE), sekä voimansiirtojen tekemiseen sähköisemmiksi ja hybridisemmiksi.
Vaikka sähköajoneuvojen määrä on kasvussa, ICE:t ovat edelleen tärkeitä kuljetusalalle ja niitä käytetään vielä pitkään.
Autojen moottorin koko ja ilmavirta
Useimmat autojen moottorit mitataan litroina, mikä on niiden kaikkien sylinterien kokonaistilavuus.
Jos teet moottorista isomman, se voi joskus tuottaa enemmän hevosvoimia ja vääntöä, mutta näin ei aina ole.
Ilmavirran tunnistus autojen moottoreissa
Siipimittari ja kuumalanka ovat kaksi yleisintä tapaa, joilla moottori voi mitata sisään tulevan ilman määrän.
Jousikuormitettua ilmasiipeä, joka on kytketty säädettävään vastukseen, käyttää siipimittari mittaamaan moottoriin tulevan ilman määrää.
Kuumalangan massailmavirta-anturi puolestaan käyttää resistiivistä lankaa, joka roikkuu alas ilmavirtaan ja lämmitetään tiettyyn lämpötilaan
Sisääntuleva ilma jäähdyttää sitten lankaa, joka muuttaa sähkövirtaa tavalla, joka on verrannollinen läpi kulkevan ilman määrään.
Kármán-pyörreanturi sen sijaan ei ole tapa mitata tulevaa ilmavirtaa auton moottorissa.
Sen sijaan se on tapa mitata ilmavirran nopeutta aiheuttamalla ilmavirtaan pyörteitä ja sitten mittaamalla pyörteiden aiheuttamia paineen muutoksia.
Autojen moottorien huolto
Moottoriöljyn suodattimet
Moottoriöljynsuodattimet ovat tärkeä osa auton moottorin hyvän toiminnan varmistamista.
Ne pyrkivät poistamaan likaa, öljyä ja metallihiukkasia öljystä. Tämä antaa öljyn virrata tasaisesti, puhdistaa öljyn ja suojaa metalliosia.
Hinta, suunnittelu, rakenne ja huomio yksityiskohtiin ovat kaikki tärkeitä asioita, jotka on otettava huomioon valittaessa moottoriöljynsuodatinta.
Autojen moottorinhallintajärjestelmät
On monia tapoja virittää ja muuttaa moottorin hallintajärjestelmää sen suorituskyvyn parantamiseksi.
Joitakin tapoja muuttaa järjestelmiä on kalibroida tehtaan ECM:t uudelleen, virittää suojukset, sieppaajat ja muut lisäosat sekä suunnitella, muokata ja rakentaa imusarjat.
Erikseen ohjelmoitavilla moottorinhallintajärjestelmillä voidaan myös muuttaa moottorin toimintaa.
Parhaan suorituskyvyn saavuttamiseksi on tärkeää tehdä muutokset turvallisella ja luotettavalla tavalla.
Ennen kuin teet muutoksia moottorinhallintajärjestelmääsi, sinun tulee keskustella asiantuntijan kanssa tai lukea aiheesta.
Moottorin tunnit
Moottoritunnit ovat tuntien lukumäärä, jonka moottori on ollut käynnissä sen valmistamisesta lähtien, vaikka ajoneuvo ei olisi liikkeessä.
Tämä mittari on hyödyllinen hyötyajoneuvojen kulumisen mittaamisessa, erityisesti joutokäyntiajan seurannassa, koska matkamittari ei tallenna ajokilometrejä, kun ajoneuvo istuu PTO:lla tuntikausia joka päivä.
Moottorituntien avulla voidaan myös suunnitella ennakoivaa huoltoa ja selvittää, kuinka paljon ajoneuvoa on käytetty.
Moottorituntien ja kilometrien välistä suhdetta voidaan käyttää täydellisen suunnitelman tekemiseen ajoneuvojen vaihtoa varten, huoltoaikataulujen parantamiseen ja kaluston toiminnan seuraamiseen.
Nykyaikaisissa moottoreissa on osa nimeltä moottorin ohjausmoduuli (ECM), joka laskee moottorin kierrosten määrän ja kuinka kauan kukin kierros kestää.
Autojen moottorin ohjausmoduulit
Autojen moottorin ohjausmoduulit (ECM) käyttävät useita turvatoimia varmistaakseen, että ne toimivat oikein ja estävät ihmisiä sotkemasta niitä.
Ne esimerkiksi upottavat varmennuslaitteistoja ja turvamekanismeja, käyttävät autojen turvastandardeja, kuten SAE J3061 ja ISO/SAE 21434, ja käyvät läpi varmennusprosesseja.
ECM:t voidaan myös suojata käyttämällä uskottavuustarkistuksia väärennettyjen tai muutettujen signaalien löytämiseksi.
Tämä tehdään vertaamalla anturin arvoja kiinteästi kytkettyihin arvoihin varmistaakseen, että ne ovat oikein. Tämä vaikeuttaa pahojen ihmisten tehdä muutoksia ECM:ään.
Lopuksi nykyaikaiset ECM:t valmistetaan tietokoneen osista, kuten mikroprosessoreista, jotka voivat nopeasti vastaanottaa, tulkita ja toimia anturitulojen kanssa. Tämä auttaa varmistamaan, että järjestelmä toimii oikein.
EPA:lla on käytäntö varmistaakseen, että Clean Air Actin peukalointi- ja jälkimarkkinoiden estolaitteita koskevia kieltoja noudatetaan.
Nämä kiellot kestävät ajoneuvon koko käyttöiän, tekevät jälleenmyyjistä laittomaksi liikkeellä olevien peukaloitujen ajoneuvojen myynnin ja edellyttävät ajoneuvojen säännöllisiä tarkastuksia varmistaakseen, että päästöjen valvontajärjestelmät toimivat kunnolla.
Virittimet, jotka ovat ECU:n vaihtavia tuotteita, voivat olla laittomia jälkimarkkinoiden estolaitteita, ja niiden käyttö tai laittaminen voi olla laitonta manipulointia.
Käytä koteloita
| Tehtävä: | Kuvaus: |
|---|---|
| Autot ja muut ajoneuvot | Autot, kuorma-autot ja linja-autot ovat yleisimpiä paikkoja, joissa autojen moottoreita käytetään. Nämä moottorit antavat ajoneuvolle voimaa, jota se tarvitsee liikkuakseen eteenpäin. Ne ovat tärkeä osa nykyaikaista liikennettä. |
| Lentokoneen käyttövoima | Toinen tärkeä paikka, jossa autojen moottoreita käytetään, ovat lentokoneet, joissa ne tarjoavat lentoonlähtöön ja lentoon tarvittavan työntövoiman. Useimmat lentokoneiden moottorit ovat tehokkaampia ja tehokkaampia kuin autojen moottorit, koska niiden on kyettävä luomaan enemmän nostovoimaa ja voittamaan ilman vastus. |
| Maatalouden laitteet | Autojen moottoreita käytetään usein traktoreissa ja muissa maatalouskoneissa. Näiden moottoreiden on oltava riittävän vahvoja ja kestäviä kestämään maatalouden aiheuttamat raskaita kuormia ja kovaa työtä. |
| Sähköntuotanto | Joskus auton moottoreita voidaan käyttää myös tehon tuottamiseen. Suurimman osan ajasta näitä moottoreita käytetään generaattorisarjoissa, joita käytetään koteihin ja yrityksiin, kun virta katkeaa. |
| Laivan propulsio | Myös veneitä ja muita vesikulkuneuvoja voidaan käyttää autojen moottoreilla. Merimoottorit on yleensä tehty kestämään pidempään ja kestämään korroosiota paremmin kuin autojen moottorit, koska niiden on toimittava ankarissa meriympäristöissä. |
| Kilpa | Toinen tapa käyttää autojen moottoreita on kilpa-ajo, jossa ne antavat voiman korkean suorituskyvyn autoille, jotka voivat kulkea erittäin nopeasti. Useimmat kilpa-moottorit on viritetty saadakseen niistä kaiken irti, ja ne voivat tuottaa paljon enemmän tehoa kuin tavallinen auton moottori. |
| Ruohonleikkurit ja muut pienet työkalut | Lopuksi auton moottoreita voidaan käyttää myös ruohonleikkureiden, moottorisahojen ja muiden pienten työkalujen voimanlähteenä. Useimmiten nämä moottorit eivät ole yhtä vahvoja kuin isommat vastineensa, mutta niiden on silti oltava riittävän luotettavia ja tehokkaita päivittäiseen käyttöön. |
Viitteet:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että auton moottori on hämmästyttävä tekniikka, joka on muuttanut tapaamme matkustaa ja elää.
Insinöörit ovat olleet edelläkävijöitä näiden uskomattomien koneiden valmistuksessa ensimmäisistä polttomoottoreista nykypäivän edistyneimpiin hybridi- ja sähkövoimansiirtoihin.
Mutta auton moottori on myös symboli jostakin syvemmästä: luonnollisesta halustamme ylittää mahdollisen rajoja, murtaa esteitä ja haaveilla paremmasta huomisesta.
Kun katsomme tulevaisuuteen, on selvää, että autojen moottori tulee jatkossakin olemaan tärkeä osa elämäämme
Se on moottori, joka käyttää voimaa autoissa, jotka vievät meidät töihin, kouluun ja muihin paikkoihin.
Mutta se on myös muistutus siitä, kuinka voimakasta ihmisen luovuus on, kuinka halukkaita ihmiset ovat kokeilemaan uusia asioita ja kuinka paljon ihmismieli voi tehdä.
Joten kun seuraavan kerran käynnistät autosi, mieti hetki hämmästyttävää suunnittelua, joka tekee kaiken mahdolliseksi, ja muista, että mahdollisuudet ovat todella rajattomat.
Jaa…
