În calitate de inginer, știți că fiecare faptă tehnologică impresionantă este posibilă printr-un sistem complicat de piese care funcționează perfect împreună.
Motorul auto, care folosește combustibil pentru a deplasa mașini, avioane, tractoare, autobuze și motociclete, poate fi cel mai bun exemplu în acest sens.
Indiferent dacă sunteți un student la inginerie sau un profesionist experimentat, veți învăța ceva nou despre această tehnologie importantă și despre mințile strălucitoare care au făcut-o posibilă.
Prin urmare, puneți-vă centura și alăturați-vă nouă în această călătorie educațională prin inima motorului auto!
Introducere în motoarele auto
Definiție formală:
Mașina consumatoare de combustibil care furnizează puterea motrice pentru automobile, avioane, tractoare, autobuze și motociclete și este transportată în vehicul.
Deci, dacă doriți să economisiți bani la benzină, cel mai bun lucru pe care vi-l putem spune este să scoateți motorul mașinii. Glumeam!
Un motor este o mașină complicată care întoarce roțile unei mașini transformând în forță căldura de la arderea benzinei. Care dă viteză la ceva.
Un ciclu de ardere în patru timpi este utilizat pentru a transforma benzina în mișcare într-un motor cu ardere internă, care este cel mai comun tip de motor.
Acest ciclu are patru părți: admisie, compresie, ardere și evacuare.
Tipuri de motoare
Există diferite tipuri de motoare, cum ar fi motoarele în linie cu patru cilindri sau motoarele în V cu șase sau opt cilindri.
Dispunerea motorului determină cât de mare este, cât de bine funcționează și cât de multă putere are.
Motoarele în linie sunt mai mici decât motoarele în V, care sunt mai lungi și mai complicate.
Componentele principale
Blocul cilindrilor, chiulasa și carterul sunt cele mai importante părți ale unui motor de automobile.
Inima motorului este blocul cilindrilor, care este de obicei realizat din fier sau aliaj de aluminiu. Are cilindri care rețin pistoanele, care se mișcă în sus și în jos pentru a produce energie.
Camera de ardere este, de asemenea, în blocul cilindrilor. Este locul în care combustibilul și aerul se amestecă pentru a face arderea.
Chiulasa se așează deasupra blocului cilindric. Are bujie, arbori cu came și supape.
Arborele cu came controlează modul în care supapele se deschid și se închid, ceea ce controlează cât de mult combustibil, aer și gaze de eșapament intră și iese din camera de ardere.
Bujia aprinde amestecul de combustibil și aer, astfel încât arderea poate avea loc.
Carterul este de obicei din fontă și se află în partea de jos a motorului.
Deține piese precum pistoanele, arborele cotit, arborii cu came, lanțul de distribuție, baia de ulei, filtrul de ulei și așa mai departe. Împreună, aceste părți transformă combustibilul în mișcare.
Când o mașină este oprită, motorul de pornire oferă pistonului forța de care are nevoie pentru a se deplasa în jos.
Îmbunătățiri la motoarele cu ardere
În ultimii câțiva ani, au existat îmbunătățiri în tehnologia motoarelor, cum ar fi injecția directă de combustibil, turboalimentarea și sincronizarea variabilă a supapelor.
Datorită acestor schimbări, mașina folosește mai puțin gaz, are mai multă putere și emite mai puțină poluare.
Video: Cum funcționează?
Sfat: activați butonul de subtitrare dacă aveți nevoie de el. Alegeți „traducere automată” în butonul de setări, dacă nu sunteți familiarizat cu limba engleză. Poate fi necesar să faceți mai întâi clic pe limba videoclipului înainte ca limba preferată să devină disponibilă pentru traducere.
Tipuri de motoare auto
Există diferite tipuri de motoare utilizate în mașini, care pot fi grupate după două lucruri: tipul de combustibil și modul în care este configurat motorul (numărul de cilindri) (configurația cilindrilor).
Motoarele pe benzină și diesel sunt cele mai comune tipuri de motoare auto, dar există și alte lucruri care diferențiază un motor de altul.
- Motoare drepte sau în linie.
Toți cilindrii dintr-un motor drept/în linie sunt în linie, orientați în sus și de obicei perpendiculari pe mașină.
Acesta este cel mai comun aspect pentru hatchback-urile de familie și mașinile mai mici.
- Avarii.
Motoarele plate au două bănci de cilindri de fiecare parte a unui singur arbore cotit.
- Motoare în V.
Cilindrii unui motor în V sunt așezați în două bancuri separate care formează un V în jurul arborelui cotit.
- W-Motoare.
Motoarele W au trei rânduri de cilindri care formează un W în jurul arborelui cotit.
Modul în care sunt configurați cilindrii poate fi, de asemenea, diferit.
Mașinile mici au motoare cu trei cilindri, dar turbocompresoarele au făcut posibilă introducerea lor și în hatchback-uri de familie mai mari.
Motoarele cu șase cilindri se găsesc de obicei în mașinile sport de ultimă generație și în mașinile de performanță. Ele pot fi instalate în V sau în linie dreaptă.
Supermașinile și berlinele de lux au motoare cu opt sau mai mulți cilindri, cum ar fi V8, V10 și V12.
Unele dintre cele mai înalte mașini ale Grupului Volkswagen au motoare W12.
Motoare pe benzină și diesel
În aplicațiile auto, principalele diferențe dintre motoarele pe benzină și diesel sunt modul în care se produce energia, tipul de combustibil utilizat, eficiența termică, speranța de viață, rotațiile pe minut (RPM) și cuplul.
- Motoare pe benzină.
Arderea cu aprindere prin scânteie este folosită la motoarele pe benzină pentru a amesteca gazul și aerul înainte de a-l comprima și de a-l aprinde.
De cele mai multe ori, motoarele pe benzină au turații mai mari decât motoarele diesel, dar au un cuplu mai mic.
- Motoare diesel.
Înainte de a injecta combustibil în aer, motoarele diesel îl strâng, ceea ce face ca motorul să fie mai eficient din punct de vedere termic și să dureze mai mult.
Deoarece motorina are o densitate de energie mai mare decât benzina, motoarele diesel folosesc mai puțin combustibil decât motoarele pe benzină.
Modul în care aceste tipuri diferite de motoare sunt utilizate în mașini s-a schimbat de-a lungul timpului și depinde de modul în care trebuie utilizată mașina, de cât de bine trebuie să funcționeze și de cât de mult combustibil trebuie să folosească.
Extinderea industriei auto
Dezvoltarea motorului auto
În timpul Revoluției Industriale, creșterea industriei auto și nevoia de motoare cu mai multă putere au condus la crearea motoarelor cu ardere internă (ICE).
Aceste motoare au fost făcute inițial pentru a funcționa cu combustibili lichizi, dar au fost schimbate pentru a putea funcționa pe benzină.
În anii 1900, au fost fabricate motoare în două și patru timpi și a devenit posibil să se producă o mulțime de mașini simultan.
Îmbunătățiri ale conversiei combustibilului lichid și reducerii emisiilor
Inginerii au venit cu modalități de a transforma combustibilii lichizi în vapori, astfel încât să poată fi utilizați. Acest lucru a îmbunătățit eficiența combustibilului și puterea motorului.
Pentru a rezolva problema poluării de la mașini, au fost realizate și sisteme computerizate de management al motorului.
Emisiile ICE ale poluanților criterii, cum ar fi oxizii de azot (Nox) și particulele (PM) au fost reduse cu peste 99% datorită cercetării și dezvoltării din ultimii 30 de ani.
Cercetare și dezvoltare avansată pentru motoare cu ardere
Astăzi, oamenii încearcă să facă motoarele cu ardere internă să funcționeze mai bine și să fie mai bune pentru mediu.
Cercetarea și dezvoltarea motoarelor cu ardere avansată se concentrează pe noile tehnologii, cum ar fi aprinderea prin compresie de sarcină omogenă (HCCI) și motoarele cu piston opus (OPE), precum și pe transformarea grupurilor motopropulsoare mai electrice și hibride.
Chiar dacă numărul de vehicule electrice este în creștere, ICE-urile sunt încă importante pentru industria transporturilor și vor fi folosite pentru o lungă perioadă de timp.
Dimensiunea motorului auto și fluxul de aer
Majoritatea motoarelor auto sunt măsurate în litri, adică volumul total al tuturor cilindrilor lor.
Dacă faceți motorul mai mare, uneori poate produce mai mulți cai putere și cuplu, dar nu este întotdeauna cazul.
Sensoarea debitului de aer la motoarele auto
Contorul cu palete și firul fierbinte sunt cele mai comune modalități prin care un motor poate măsura cât de mult aer intră.
O paletă de aer cu arc conectată la un rezistor variabil este utilizată de contorul cu palete pentru a măsura cantitatea de aer care intră în motor.
Senzorul de debit de aer de masă cu fir fierbinte, pe de altă parte, folosește un fir rezistiv care atârnă în fluxul de aer și este încălzit la o anumită temperatură
Aerul care intră apoi răcește firul, ceea ce modifică curentul electric într-un mod proporțional cu cantitatea de aer care trece prin.
Senzorul de vortex Kármán, pe de altă parte, nu este o modalitate de a măsura fluxul de aer care intră într-un motor de mașină.
În schimb, este o modalitate de a măsura viteza fluxului de aer provocând vârtejuri în fluxul de aer și apoi măsurând schimbările de presiune cauzate de vârtejuri.
Întreținerea motoarelor auto
Filtre de ulei de motor
Filtrele de ulei de motor sunt o parte importantă pentru a vă asigura că motorul unei mașini funcționează bine.
Acestea lucrează pentru a elimina murdăria, uleiul și particulele de metal din ulei. Aceasta lasă uleiul să curgă lin, curăță uleiul și protejează părțile metalice.
Prețul, designul, construcția și atenția la detalii sunt lucruri importante la care trebuie să vă gândiți atunci când alegeți un filtru de ulei de motor.
Sisteme de management al motoarelor auto
Există multe modalități de a regla și modifica un sistem de management al motorului pentru a-i îmbunătăți performanța.
Unele modalități de a schimba sistemele sunt recalibrarea ECM-urilor din fabrică, reglarea cu piggyback-uri, interceptoare și alte piese suplimentare și proiectarea, modificarea și construirea galeriilor de admisie.
Sistemele de gestionare a motorului programabile separat pot fi, de asemenea, utilizate pentru a modifica cât de bine funcționează un motor.
Pentru a obține cele mai bune performanțe, este important să faceți modificări într-un mod sigur și de încredere.
Înainte de a face modificări sistemului dvs. De management al motorului, ar trebui să discutați cu un expert sau să citiți mai multe despre subiect.
Ore motor
Orele motorului sunt numărul de ore în care un motor a funcționat de când a fost fabricat pentru prima dată, chiar și atunci când vehiculul nu este în mișcare.
Această măsurătoare este utilă pentru măsurarea uzurii vehiculelor comerciale, în special pentru a ține evidența timpului de mers în gol, deoarece odometrul nu înregistrează kilometrajul atunci când un vehicul folosește o priză de putere pentru a sta nemișcat ore întregi în fiecare zi.
Orele motorului pot fi, de asemenea, folosite pentru a planifica întreținerea preventivă și pentru a afla cât de mult a fost folosit un vehicul.
Relația dintre orele de motor și mile poate fi folosită pentru a face un plan complet pentru înlocuirea vehiculelor, pentru a îmbunătăți programele de întreținere și pentru a urmări cât de bine se descurcă o flotă.
Motoarele moderne au o parte numită modul de control al motorului (ECM) care numără de câte ori se rotește motorul și cât durează fiecare rotație.
Module de control al motorului auto
Modulele de control al motoarelor auto (ECM) folosesc o serie de măsuri de securitate pentru a se asigura că funcționează corect și pentru a împiedica oamenii să se încurce cu ele.
De exemplu, ei încorporează hardware de verificare și mecanisme de siguranță, folosesc standarde de securitate auto precum SAE J3061 și ISO/SAE 21434 și trec prin procese de verificare.
ECM-urile pot fi, de asemenea, protejate prin utilizarea verificărilor de plauzibilitate pentru a găsi semnale care au fost falsificate sau modificate.
Acest lucru se face prin compararea valorilor senzorului cu valorile conectate pentru a vă asigura că sunt corecte. Acest lucru îngreunează oamenii răi să facă modificări la ECM.
În cele din urmă, ECM-urile moderne sunt realizate cu părți ale computerului, cum ar fi microprocesoare, care pot primi, interpreta și acționa rapid asupra intrărilor senzorilor. Acest lucru vă ajută să vă asigurați că sistemul funcționează corect.
EPA are o politică în vigoare pentru a se asigura că sunt respectate interdicțiile Legii privind aerul curat privind manipularea și dispozitivele de înfrângere aftermarket.
Aceste interdicții durează pe întreaga durată de viață a unui vehicul, fac ilegal ca dealerii să vândă vehicule manipulate care sunt deja pe drum și necesită inspecții regulate ale vehiculelor pentru a se asigura că sistemele de diagnosticare a emisiilor de la bord funcționează corect.
Tunerele, care sunt produse care schimbă un ECU, pot fi dispozitive ilegale de înfrângere aftermarket, iar utilizarea sau introducerea lor poate fi o manipulare ilegală.
Cazuri de utilizare
| Sarcină: | Descriere: |
|---|---|
| Mașini și alte vehicule | Mașinile, camioanele și autobuzele sunt cele mai obișnuite locuri în care sunt utilizate motoarele de automobile. Aceste motoare oferă vehiculului puterea de care are nevoie pentru a avansa. Ele sunt o parte importantă a transportului modern. |
| Propulsia aeronavei | Un alt loc important în care se folosesc motoarele de mașină este în avioane, unde oferă forța necesară pentru decolare și zbor. Majoritatea motoarelor de avioane sunt mai puternice și mai eficiente decât motoarele de mașini, deoarece trebuie să fie capabile să creeze mai multă portanță și să depășească rezistența aerului. |
| Utilaje agricole | Motoarele de la mașini sunt adesea folosite în tractoare și alte tipuri de utilaje agricole. Aceste motoare trebuie să fie suficient de puternice și de lungă durată pentru a face față sarcinilor grele și muncii grele care vin cu agricultura. |
| Generarea de energie electrică | Există momente când motoarele mașinilor pot fi folosite și pentru a produce putere. De cele mai multe ori, aceste motoare sunt folosite în grupuri electrogene, care sunt folosite pentru a alimenta casele și întreprinderile atunci când se întrerupe curentul. |
| Propulsie marină | Bărcile și alte tipuri de ambarcațiuni pot fi, de asemenea, propulsate de motoare auto. Motoarele marine sunt de obicei făcute să reziste mai mult și să reziste la coroziune mai bine decât motoarele de mașini, deoarece trebuie să funcționeze în mediul marin aspru. |
| Curse | Un alt mod în care sunt folosite motoarele de mașini este în curse, unde propulsează mașini de înaltă performanță care pot merge foarte repede. Majoritatea motoarelor de curse sunt modificate pentru a profita la maximum de ele și pot produce mult mai multă putere decât un motor obișnuit de mașină. |
| Mașini de tuns iarba și alte unelte mici | În cele din urmă, motoarele auto pot fi folosite și pentru a alimenta mașinile de tuns iarba, drujba și alte unelte mici. De cele mai multe ori, aceste motoare nu sunt la fel de puternice ca și omologii lor mai mari, dar totuși trebuie să fie suficient de fiabile și eficiente pentru a face față utilizării zilnice. |
Referinte:
https://en.wikipedia.org/wiki/Automotive_engine
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B0080431526000863
Concluzie
În concluzie, motorul mașinii este o piesă uimitoare de tehnologie care a schimbat modul în care călătorim și trăim.
Inginerii au fost în fruntea fabricării acestor mașini uimitoare, de la primele motoare cu ardere internă până la cele mai avansate sisteme de propulsie hibride și electrice de astăzi.
Dar motorul mașinii este și un simbol al ceva mai profund: dorința noastră naturală de a depăși limitele a ceea ce este posibil, de a trece peste bariere și de a visa la un mâine mai bun.
În timp ce privim spre viitor, este clar că motorul auto va continua să fie o parte importantă a vieții noastre
Este motorul care alimentează mașinile care ne duc la serviciu, la școală și în alte locuri.
Dar este, de asemenea, o reamintire a cât de puternică este creativitatea umană, cât de dispuși sunt oamenii să încerce lucruri noi și cât de mult poate face mintea umană.
Deci data viitoare când porniți mașina, gândiți-vă la inginerie uimitoare care face totul posibil și amintiți-vă că posibilitățile sunt într-adevăr nesfârșite.
Distribuie pe…
