Inne I Bilmotorer: Hvordan Fungerer De

Som ingeniør vet du at enhver imponerende teknologisk bragd er muliggjort av et komplisert system av deler som fungerer perfekt sammen.

Bilmotoren, som bruker drivstoff til å flytte biler, fly, traktorer, busser og motorsykler, kan være det beste eksemplet på dette.

Enten du er en ingeniørstudent eller en erfaren profesjonell, vil du lære noe nytt om denne viktige teknologien og de strålende hodene som gjorde det mulig.

Så fest deg og bli med oss ​​på denne lærerike turen gjennom hjertet av bilmotoren!

Introduksjon til bilmotorer

Formell definisjon:

Den drivstoffkrevende maskinen som gir drivkraften til biler, fly, traktorer, busser og motorsykler og som bæres i kjøretøyet.

Så hvis du vil spare penger på bensin, er det beste vi kan fortelle deg å bare ta ut bilens motor. Bare tuller!

En motor er en komplisert maskin som snur hjulene på en bil ved å snu varmen fra brennende bensin til kraft. Som gir fart til noe.

En firetakts forbrenningssyklus brukes til å gjøre bensin i bevegelse i en forbrenningsmotor, som er den vanligste motortypen.

Denne syklusen har fire deler: inntak, kompresjon, brenning og eksos.

Typer motorer

Det finnes forskjellige typer motorer, som rekkemotorer med fire sylindre eller V-motorer med seks eller åtte sylindre.

Utformingen av motoren avgjør hvor stor den er, hvor bra den fungerer og hvor mye kraft den har.

Rekkemotorer er mindre enn V-motorer, som er lengre og mer kompliserte.

Hovedkomponenter

Sylinderblokken, sylinderhodet og veivhuset er de viktigste delene av en bilmotor.

Motorens hjerte er sylinderblokken, som vanligvis er laget av jern eller aluminiumslegering. Den har sylindre som holder stemplene, som beveger seg opp og ned for å lage energi.

Forbrenningskammeret er også i sylinderblokken. Det er der drivstoff og luft blandes for å lage forbrenning.

Sylinderhodet sitter på toppen av sylinderblokken. Den har tennplugg, kamaksler og ventiler.

Kamakslene styrer hvordan ventilene åpnes og lukkes, som styrer hvor mye drivstoff, luft og eksos som går inn og ut av forbrenningskammeret.

Tennpluggen tenner blandingen av drivstoff og luft slik at forbrenning kan skje.

Veivhuset er vanligvis laget av støpejern og er i bunnen av motoren.

Den inneholder deler som stempler, veivakselen, kamakslene, registerkjeden, oljepannen, oljefilteret og så videre. Sammen gjør disse delene drivstoff til bevegelse.

Når en bil er slått av, gir startmotoren stempelet kraften det trenger for å bevege seg ned.

Forbedringer i forbrenningsmotorer

I løpet av de siste årene har det vært forbedringer innen motorteknologi, som direkte drivstoffinnsprøytning, turbolading og variabel ventiltiming.

På grunn av disse endringene bruker bilen mindre gass, har mer kraft og forurenser mindre.

Video: Hvordan fungerer det?

Tips: Slå på bildetekstknappen hvis du trenger det. Velg "automatisk oversettelse" i innstillingsknappen hvis du ikke er kjent med det engelske språket. Du må kanskje klikke på språket til videoen først før favorittspråket ditt blir tilgjengelig for oversettelse.

Typer bilmotorer

Det er forskjellige typer motorer som brukes i biler, som kan grupperes etter to ting: drivstofftypen og måten motoren er satt opp (antall sylindre) (sylinderkonfigurasjon).

Bensin- og dieselmotorer er de vanligste typene bilmotorer, men det er andre ting som skiller en motor fra en annen.

• Rette eller inline motorer.

Alle sylindrene i en rett-/inline-motor er i en linje, vendt opp og vanligvis vinkelrett på bilen.

Dette er det vanligste oppsettet for familiekombibiler og mindre biler.

• Sammenbrudd.

Flate motorer har to sylinderbanker på hver side av en enkelt veivaksel.

• V-motorer.

Sylindrene i en V-motor er satt opp i to separate banker som danner en V rundt veivakselen.

• W-motorer.

W-motorer har tre rader med sylindre som danner en W rundt veivakselen.

Måten sylindrene er satt opp kan også være forskjellig.

Små biler har tresylindrede motorer, men turboladere har gjort det mulig å sette dem i større familiekombibiler også.

Sekssylindrede motorer finnes vanligvis i avanserte sportsbiler og ytelsesbiler. De kan settes opp i en V eller i en rett linje.

Superbiler og luksussalonger har motorer med åtte eller flere sylindre, som V8s, V10s og V12s.

Noen av de høyeste Volkswagen-gruppens biler har W12-motorer.

Bensin- og dieselmotorer

I bilapplikasjoner er hovedforskjellene mellom bensin- og dieselmotorer hvordan energien lages, typen drivstoff som brukes, termisk effektivitet, forventet levetid, omdreininger per minutt (RPM) og dreiemoment.

• Bensinmotorer.

Gnistantennede forbrenning brukes i bensinmotorer for å blande gass og luft før den komprimeres og tennes.

Mesteparten av tiden har bensinmotorer høyere turtall enn dieselmotorer, men de har mindre dreiemoment.

• Dieselmotorer.

Før drivstoff sprøytes inn i luften, klemmer dieselmotorer det ned, noe som gjør motoren mer termisk effektiv og vil sannsynligvis vare lenger.

Fordi diesel har høyere energitetthet enn bensin, bruker dieselmotorer mindre drivstoff enn bensinmotorer.

Hvordan disse forskjellige motortypene brukes i biler har endret seg over tid og avhenger av hvordan bilen er ment å brukes, hvor godt den må yte og hvor mye drivstoff den må bruke.

Utvidelse av bilindustrien

Utviklingen av bilmotoren

Under den industrielle revolusjonen førte veksten til bilindustrien og behovet for motorer med mer kraft til opprettelsen av forbrenningsmotorer (ICE).

Disse motorene ble opprinnelig laget for å gå på flytende drivstoff, men de ble endret slik at de kunne gå på bensin.

På 1900-tallet ble det laget to- og firetaktsmotorer, og det ble mulig å lage mange biler på en gang.

Forbedringer av flytende drivstoffkonvertering og utslippsreduksjon

Ingeniører kom opp med måter å gjøre flytende brensel om til damp slik at de kunne brukes. Dette forbedret drivstoffeffektiviteten og motoreffekten.

For å løse problemet med forurensning fra biler ble det også laget datastyrte motorstyringssystemer.

ICE-utslipp av kriterieforurensninger som nitrogenoksider (Nox) og partikler (PM) er redusert med mer enn 99 % takket være forskning og utvikling de siste 30 årene.

Avansert forskning og utvikling av forbrenningsmotorer

I dag prøver folk å få forbrenningsmotorer til å gå bedre og være bedre for miljøet.

Forskning og utvikling på avanserte forbrenningsmotorer fokuserer på nye teknologier som homogen ladningskompresjonstenning (HCCI) og opponert stempelmotorer (OPE), samt å gjøre drivlinjene mer elektriske og hybride.

Selv om antallet elektriske kjøretøy vokser, er ICE-er fortsatt viktige for transportindustrien og vil bli brukt i lang tid fremover.

Bilmotorstørrelse og luftstrøm

De fleste bilmotorer måles i liter, som er det totale volumet av alle sylindrene deres.

Hvis du gjør motoren større, kan den noen ganger gi flere hestekrefter og dreiemoment, men dette er ikke alltid tilfelle.

Luftstrømsføling i bilmotorer

Vingemåleren og den varme ledningen er de to vanligste måtene en motor kan måle hvor mye luft som kommer inn.

En fjærbelastet luftvinge koblet til en variabel motstand brukes av vingemåleren for å måle mengden luft som går inn i motoren.

Varmtrådsmasseluftstrømsensoren bruker derimot en motstandstråd som henger ned i luftstrømmen og varmes opp til en viss temperatur

Den innkommende luften avkjøler deretter ledningen, som endrer den elektriske strømmen på en måte som er proporsjonal med mengden luft som passerer gjennom.

Kármán-virvelsensoren er derimot ikke en måte å måle innkommende luftstrøm i en bilmotor.

I stedet er det en måte å måle luftstrømhastigheten ved å forårsake virvler i luftstrømmen og deretter måle endringer i trykk forårsaket av virvlene.

Vedlikehold av bilmotorer

Motoroljefiltre

Motoroljefiltre er en viktig del av å sørge for at en bils motor går bra.

De jobber for å få smuss, olje og metallpartikler ut av oljen. Dette lar oljen flyte jevnt, renser oljen og beskytter metalldelene.

Pris, design, konstruksjon og oppmerksomhet på detaljer er alle viktige ting å tenke på når du velger et motoroljefilter.

Motorstyringssystemer for biler

Det er mange måter å justere og endre et motorstyringssystem for å forbedre ytelsen.

Noen måter å endre systemene på er å re-kalibrere fabrikkens ECM-er, stille inn med piggybacks, interceptorer og andre ekstra deler, og designe, modifisere og bygge inntaksmanifolder.

Separat programmerbare motorstyringssystemer kan også brukes til å endre hvor godt en motor fungerer.

For å få best mulig ytelse er det viktig å gjøre endringer på en trygg og pålitelig måte.

Før du gjør endringer i motorstyringssystemet, bør du snakke med en ekspert eller lese deg opp om emnet.

Motortimer

Motortimer er antall timer en motor har vært i gang siden den først ble laget, selv når kjøretøyet ikke beveger seg.

Denne beregningen er nyttig for å måle slitasjen på nyttekjøretøyer, spesielt for å holde styr på tomgangstiden, siden kilometertelleren ikke registrerer kjørelengde når et kjøretøy bruker et kraftuttak for å sitte stille i timevis hver dag.

Motortimer kan også brukes til å planlegge forebyggende vedlikehold og finne ut hvor mye et kjøretøy har blitt brukt.

Forholdet mellom motortimer og miles kan brukes til å lage en komplett plan for utskifting av kjøretøy, forbedre vedlikeholdsplaner og holde oversikt over hvor godt en flåte gjør det.

Moderne motorer har en del som kalles en motorkontrollmodul (ECM) som teller antall ganger motoren snur og hvor lang tid hver sving tar.

Motorkontrollmoduler for biler

Motorkontrollmoduler for biler (ECM) bruker en rekke sikkerhetstiltak for å sikre at de fungerer riktig og hindre folk fra å rote med dem.

For eksempel bygger de inn verifikasjonsmaskinvare og sikkerhetsmekanismer, bruker sikkerhetsstandarder for biler som SAE J3061 og ISO/SAE 21434, og går gjennom verifiseringsprosesser.

ECM-er kan også beskyttes ved å bruke plausibilitetssjekker for å finne signaler som har blitt forfalsket eller endret.

Dette gjøres ved å sammenligne sensorverdier med fastkoblede verdier for å sikre at de er riktige. Dette gjør det vanskeligere for dårlige mennesker å gjøre endringer i ECM.

Til slutt er moderne ECM-er laget med datadeler som mikroprosessorer som raskt kan motta, tolke og handle på sensorinnganger. Dette er med på å sikre at systemet fungerer riktig.

EPA har en policy på plass for å sikre at Clean Air Acts forbud mot tukling og ettermarkedets nederlagsenheter følges.

Disse forbudene varer i hele levetiden til et kjøretøy, gjør det ulovlig for forhandlere å selge tuklet kjøretøy som allerede er på veien, og krever regelmessige inspeksjoner av kjøretøy for å sikre at utslippene omborddiagnosesystemer fungerer som de skal.

Tunere, som er produkter som endrer en ECU, kan være ulovlige ettermarkedets nederlagsenheter, og å bruke dem eller sette dem inn kan være ulovlig tukling.

Brukssaker

Oppgave:	Beskrivelse:
Biler og andre kjøretøy	Biler, lastebiler og busser er de vanligste stedene der bilmotorer brukes. Disse motorene gir kjøretøyet kraften det trenger for å bevege seg fremover. De er en viktig del av moderne transport.
Fremdrift av fly	Et annet viktig sted hvor bilmotorer brukes er i fly, hvor de gir den skyvekraften som trengs for start og flyvning. De fleste flymotorer er kraftigere og mer effektive enn bilmotorer fordi de må kunne skape mer løft og overvinne luftmotstanden.
Landbruksutstyr	Motorer fra biler brukes ofte i traktorer og andre typer gårdsutstyr. Disse motorene må være sterke og langvarige nok til å takle de tunge belastningene og det harde arbeidet som følger med oppdrett.
Kraftproduksjon	Det er tider da bilmotorer også kan brukes til å lage kraft. Mesteparten av tiden brukes disse motorene i generatorsett, som brukes til å drive hjem og bedrifter når strømmen går.
Marine fremdrift	Båter og andre typer vannscootere kan også drives av bilmotorer. Marinemotorer er vanligvis laget for å vare lenger og motstå korrosjon bedre enn bilmotorer fordi de må fungere i det tøffe marine miljøet.
Racing	En annen måte bilmotorer brukes på er i racing, hvor de driver høyytelsesbiler som kan kjøre veldig fort. De fleste racingmotorer er tilpasset for å få mest mulig ut av dem, og de kan produsere mye mer kraft enn en vanlig bilmotor.
Gressklippere og annet småverktøy	Til slutt kan bilmotorer også brukes til å drive gressklippere, motorsager og andre småverktøy. Mesteparten av tiden er ikke disse motorene like sterke som sine større motstykker, men de må fortsatt være pålitelige og effektive nok til å håndtere daglig bruk.

Referanser:

https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863

Konklusjon

Avslutningsvis er bilmotoren et fantastisk stykke teknologi som har endret måten vi reiser og lever på.

Ingeniører har vært i forkant med å lage disse fantastiske maskinene, fra de første forbrenningsmotorene til de mest avanserte hybrid- og elektriske drivlinjene i dag.

Men bilmotoren er også et symbol på noe dypere: vårt naturlige ønske om å presse grensene for hva som er mulig, bryte gjennom barrierer og drømme om en bedre morgendag.

Når vi ser på fremtiden, er det klart at bilmotoren vil fortsette å være en viktig del av livene våre

Det er motoren som driver bilene som tar oss til jobb, skole og andre steder.

Men det er også en påminnelse om hvor kraftig menneskelig kreativitet er, hvor villige folk er til å prøve nye ting, og hvor mye menneskesinnet kan gjøre.

Så neste gang du starter bilen, ta et øyeblikk til å tenke på den fantastiske konstruksjonen som gjør alt mulig, og husk at mulighetene virkelig er uendelige.