Viele Menschen möchten mehr über Autos erfahren, um ihr Verständnis für Autos zu vertiefen, aber aufgrund der Komplexität der Fahrzeugstrukturen geben sie alle auf. Nachfolgend haben wir eine Reihe illustrierter Autoartikel für Sie zusammengestellt, die den inneren Aufbau des Autos anhand von Bildern analysieren und so komplexe Prinzipien leicht verständlich machen.
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Analyse von Motorstrukturtypen
Der Motor ist die Kraftquelle des Autos, genau wie das menschliche Herz. Die Größe und Struktur der Herzen verschiedener Menschen unterscheidet sich zwar nicht sehr, die inneren Strukturen der Motoren verschiedener Autos sind jedoch sehr unterschiedlich. Was sind also die Unterschiede im Aufbau verschiedener Motoren? Finden wir es unten gemeinsam heraus.
● Kraftquelle für Automobile
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Die Kraftquelle eines Autos ist der Motor, und die Kraft des Motors kommt aus dem Inneren des Zylinders. Der Motorzylinder ist ein Ort, an dem die innere Energie des Kraftstoffs in kinetische Energie umgewandelt wird. Es kann einfach verstanden werden, dass der Kraftstoff im Zylinder verbrannt wird, wodurch ein enormer Druck erzeugt wird, um den Kolben auf und ab zu drücken, und die Kraft über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen und schließlich in eine Drehbewegung und dann über das Getriebe umgewandelt wird und Antriebswelle wird die Kraft auf die Antriebsräder übertragen, um das Auto vorwärts zu treiben.
●Die Anzahl der Zylinder darf nicht zu groß sein
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Die meisten Autos haben im Allgemeinen Vierzylinder- und Sechszylindermotoren. Da die Kraft des Motors hauptsächlich von den Zylindern stammt, bedeutet das, dass je mehr Zylinder desto besser sind? Tatsächlich nehmen mit zunehmender Zylinderzahl auch die Teile des Motors zu. Mit der entsprechenden Erhöhung wird die Struktur des Motors komplexer, was auch die Zuverlässigkeit des Motors verringert. Darüber hinaus werden auch die Herstellungskosten des Motors und die daraus resultierenden Wartungskosten steigen. Daher wird die Anzahl der Zylinder in einem Automotor nach einem umfassenden Kompromiss basierend auf der Verwendung des Motors und den Leistungsanforderungen ausgewählt. Motoren wie V12, W12 und W16 werden nur in wenigen Hochleistungsautos eingesetzt.
● V-Motorstruktur
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Tatsächlich besteht ein einfaches Verständnis eines V-förmigen Motors darin, dass benachbarte Zylinder in einem bestimmten Winkel gruppiert sind. Von der Seite betrachtet sieht es aus wie eine V-Form, also ein V-förmiger Motor. Im Vergleich zum Reihenmotor sind Höhe und Länge des V-Motors reduziert, wodurch die Motorabdeckung niedriger werden und aerodynamische Anforderungen erfüllt werden können. Die Zylinder des V-Motors sind gegenläufig in einem Winkel angeordnet, wodurch ein Teil der Vibrationen ausgeglichen werden kann. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass zwei Zylinderköpfe verwendet werden müssen und der Aufbau relativ kompliziert ist. Obwohl die Höhe des Motors verringert wurde, hat sich auch seine Breite entsprechend vergrößert, was den Einbau anderer Geräte in einen Motorraum mit festem Raum erschwert.
●W-Motorstruktur
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Die Zylinder auf beiden Seiten des V-förmigen Motors sind in einem kleinen Winkel versetzt, um einen W-förmigen Motor zu bilden. Der Vorteil von W-Motoren gegenüber V-Motoren besteht darin, dass die Kurbelwelle kürzer und das Gewicht geringer sein kann, aber auch die Breite entsprechend zunimmt und der Motorraum besser ausgefüllt wird. Der Nachteil besteht darin, dass der W-Motor strukturell in zwei Teile geteilt ist, die Struktur komplexer ist und im Betrieb starke Vibrationen erzeugt, sodass er nur in wenigen Fahrzeugen verwendet wird.
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● Horizontal gegenüberliegende Motorstruktur
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Die benachbarten Zylinder eines Boxermotors sind einander gegenüber angeordnet (die Unterseite des Kolbens zeigt nach außen). Der Winkel zwischen den beiden Zylindern beträgt 180 Grad, unterscheidet sich jedoch wesentlich vom 180-Grad-V-Motor. Horizontal-Boxermotoren ähneln Reihenmotoren darin, dass sie keinen gemeinsamen Kurbelzapfen haben (d. h. ein Kolben ist nur mit einem Kurbelzapfen verbunden) und die Bewegungsrichtung der gegenüberliegenden Kolben entgegengesetzt ist, aber der 180-Grad-V- Typ Motor ist genau das Gegenteil. Die Vorteile des Boxermotors bestehen darin, dass er Vibrationen gut ausgleichen kann und den Motor ruhiger laufen lässt; Der Schwerpunkt liegt niedrig und die Fahrzeugfront kann niedriger gestaltet werden, um den aerodynamischen Anforderungen gerecht zu werden. Die Richtung der Abtriebswelle stimmt mit der Richtung der Getriebewelle überein und die Kraftübertragung ist effizienter. Nachteile: Die Struktur ist komplex und die Wartung ist umständlich; Der Produktionsprozess ist anspruchsvoll und die Produktionskosten hoch. Von den bekannten Markenautos bestehen nur noch Porsche und Subaru auf den Einsatz von Boxermotoren.
● Warum liefert der Motor kontinuierlich Leistung?
Der Grund dafür, dass der Motor kontinuierlich Leistung liefern kann, liegt im geordneten zyklischen Betrieb der vier Takte Einlass, Kompression, Leistung und Auslass im Zylinder.
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Während des Ansaughubs, wenn sich der Kolben im Zylinder vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, öffnet sich das Einlassventil, das Auslassventil schließt und Frischluft und Benzingemisch werden in den Zylinder gesaugt.
Während des Kompressionshubs sind die Einlass- und Auslassventile geschlossen und der Kolben bewegt sich vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt, wobei er das Gasgemisch an die Oberseite des Zylinders komprimiert, um die Temperatur des Gasgemischs zu erhöhen und den Arbeitstakt vorzubereiten .
Während des Krafthubs zündet die Zündkerze das komprimierte Gas, und das gemischte Gas „explodiert“ im Zylinder, um einen enormen Druck zu erzeugen, den Kolben vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt zu drücken und die Kurbelwelle durch die Pleuelstange in Drehung zu versetzen .
Beim Ausstoßhub bewegt sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt. Zu diesem Zeitpunkt schließt das Einlassventil und das Auslassventil öffnet sich, und das verbrannte Abgas wird durch den Abgaskrümmer aus dem Zylinder ausgestoßen.
● Die Motorkraft entsteht durch Explosionen
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Die Leistung, die der Motor erzeugen kann, beruht tatsächlich auf der „Explosivkraft“ im Zylinder. Im abgedichteten Brennraum des Zylinders zündet die Zündkerze sofort und im richtigen Moment einen bestimmten Anteil des Benzin-Luft-Gemisches, wodurch eine enorme Explosionskraft entsteht. Die Oberseite der Brennkammer ist feststehend und der enorme Druck zwingt den Kolben, sich nach unten zu bewegen. , drückt die Kurbelwelle durch die Pleuelstange und überträgt dann die Kraft über eine Reihe von Mechanismen auf die Antriebsräder und treibt schließlich das Auto an.
● Zündkerzen sind Meister der „Detonation“
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Wenn die „Explosion“ im Zylinder stärker sein soll, ist eine rechtzeitige Zündung sehr wichtig, und die Zündkerze im Zylinder übernimmt die Rolle der „Detonation“. Tatsächlich ähnelt das Prinzip der Zündkerze dem des Blitzes. Der Kopf der Zündkerze hat eine Mittelelektrode und eine Seitenelektrode (relativ zu zwei Wolken mit Ionen entgegengesetzter Polarität). Zwischen den beiden Elektroden besteht ein kleiner Spalt (Zündspalt genannt). Wenn es mit Strom versorgt wird, kann es elektrische Funken von bis zu mehr als 10,000 Volt erzeugen, die das Gasgemisch in der Flasche sofort zur Explosion bringen können.
●Das Einlassventil ist größer als das Auslassventil
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Um kontinuierlich im Zylinder zu „explodieren“, muss kontinuierlich neuer Kraftstoff zugeführt und Abgas rechtzeitig abgeführt werden. Dabei spielen die Einlass- und Auslassventile eine wichtige Rolle. Die Einlass- und Auslassventile werden durch Nocken gesteuert, um die beiden Vorgänge „Öffnen“ und „Schließen“ rechtzeitig auszuführen. Warum sind die Einlassventile, die Sie sehen, immer größer als die Auslassventile? Da die Ansaugluft im Allgemeinen durch Vakuum angesaugt wird und der Auslass zusammengedrückt wird, um das Abgas herauszudrücken, ist das Auslassen relativ einfacher als das Ansaugen. Um mehr Frischluft für die Verbrennung zu gewinnen, muss das Einlassventil größer sein, um mehr Luft anzusaugen.
● Die Anzahl der Ventile sollte nicht zu groß sein
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Wenn der Motor über mehrere Ventile verfügt, ist das Lufteinlassvolumen bei hohen Geschwindigkeiten groß, der Auspuff ist sauber und die Motorleistung ist besser (ähnlich wie in einem Kino ist es bei vielen Türen viel einfacher, hineinzukommen). aus). Allerdings ist die Konstruktion mit mehreren Ventilen komplizierter, insbesondere hinsichtlich der Ventilantriebsmethode, der Brennkammerstruktur und der Zündkerzenposition, die alle sorgfältig angeordnet werden müssen. Dies erfordert einen aufwändigen Produktionsprozess, hohe Herstellungskosten und eine schwierige spätere Wartung. Daher sollte die Anzahl der Ventile nicht zu groß sein. Herkömmliche Motoren haben 4 Ventile pro Zylinder (2 Ein- und 2 Auslassventile).
Analyse des Prinzips variabler Motorventile
Den Grundaufbau und die Antriebsquelle des Motors haben wir bereits kennengelernt. Tatsächlich ist die tatsächliche Laufgeschwindigkeit des Motors nicht statisch, sondern wie beim Laufen einer Person, manchmal schnell und manchmal sanft, daher ist es besonders wichtig, den eigenen Atemrhythmus anzupassen. Werfen wir einen Blick darauf, wie der Motor „atmet“.
● Funktion der Nockenwelle
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Einfach ausgedrückt ist eine Nockenwelle eine Metallstange mit mehreren scheibenförmigen Nocken. Welche Rolle spielt dieser Metallstab beim Motorbetrieb? Es ist hauptsächlich für das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile verantwortlich. Die Nockenwelle dreht sich weiter, angetrieben durch die Kurbelwelle, und der Nocken drückt kontinuierlich auf das Ventil (Kipphebel oder Stößelstange), wodurch das Öffnen und Schließen des Einlass- und Auslassventils gesteuert wird.
●Was bedeuten OHV, OHC, SOHC und DOHC?
Auf dem Motorgehäuse sind häufig die Buchstaben SOHC und DOHC zu sehen. Was bedeuten diese Buchstaben? OHV steht für „Overhead Valve and Bottom Camshaft“, was bedeutet, dass die Nockenwelle unten am Zylinder und die Ventile oben am Zylinder angeordnet sind. OHC steht für „Overhead Camshaft“, das heißt, die Nockenwelle ist oben am Zylinder angeordnet.
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Befindet sich oben im Zylinder nur eine Nockenwelle, die für das gleichzeitige Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile verantwortlich ist, spricht man von einer einzelnen obenliegenden Nockenwelle (SOHC). Wenn sich an der Oberseite des Zylinders zwei Nockenwellen befinden, die für das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile verantwortlich sind, spricht man von einer doppelten obenliegenden Nockenwelle (DOHC).
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Der Nocken der unteren Nockenwelle und der Ventilkipphebel müssen durch eine Metallpleuelstange verbunden werden. Der Nocken hebt die Pleuelstange an und drückt auf den Kipphebel, um das Ventil zu öffnen und zu schließen. Eine zu hohe Drehzahl kann jedoch leicht zum Bruch der Auswerferstange führen, weshalb diese Konstruktion hauptsächlich bei Motoren mit großem Hubraum, niedriger Drehzahl und dem Streben nach hoher Drehmomentabgabe verwendet wird. Bei der obenliegenden Nockenwelle kann auf die Stößelstange verzichtet werden, was den Übertragungsmechanismus von der Nockenwelle zum Ventil vereinfacht und besser für die Leistungsleistung des Motors bei hoher Drehzahl geeignet ist. Die obenliegende Nockenwelle ist weit verbreitet.
● Die Rolle des Gasverteilungsmechanismus
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Der Ventiltrieb umfasst hauptsächlich Steuergetriebe, Nockenwelle und Ventilgetriebekomponenten (Ventile, Stößelstangen, Kipphebel usw.). Seine Hauptfunktion besteht darin, die Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors rechtzeitig zu öffnen und zu schließen. , damit das frische Mischgas den Zylinder rechtzeitig füllen kann und das Abgas rechtzeitig aus dem Zylinder austreten kann.
● Was ist Ventilsteuerung? Warum ist Timing nötig?
Unter der sogenannten Ventilsteuerung versteht man einfach den Moment, in dem sich das Ventil öffnet und schließt. Wenn sich der Kolben während des Ansaughubs vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt, öffnet sich theoretisch das Einlassventil und das Auslassventil schließt; Während des Auslasshubs, wenn sich der Kolben vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt bewegt, wird das Einlassventil geschlossen und das Auslassventil geöffnet.
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Warum müssen wir also pünktlich sein? Tatsächlich muss im tatsächlichen Motorbetrieb das Einlassventil im Voraus geöffnet und später geschlossen werden, um die Lufteinlassmenge im Zylinder zu erhöhen. Ebenso muss zum Abführen des Abgases im Zylinderreiniger auch das Auslassventil vorher geöffnet und später geschlossen werden. Verzögertes Abschalten, um einen effizienten Motorbetrieb sicherzustellen.
●Was sind variable Ventilsteuerung und variabler Ventilhub?
Wenn der Motor mit hoher Drehzahl dreht, ist die Ansaug- und Auslasszeit jedes Zylinders in einem Arbeitszyklus sehr kurz. Um eine hohe Ladeeffizienz zu erreichen, muss die Ansaug- und Auslasszeit des Zylinders verlängert werden, was die Anforderung ist. Erhöhen Sie den Ventilüberlappungswinkel. Wenn der Motor bei niedriger Drehzahl läuft, führt ein übermäßiger Ventilüberschneidungswinkel leicht dazu, dass Abgase rückwärts strömen und stattdessen das Ansaugvolumen abnimmt, was zu einem instabilen Motorleerlauf und einem niedrigen Drehmoment bei niedriger Drehzahl führt.
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Da es für eine feste Ventilsteuerung schwierig ist, gleichzeitig die Anforderungen hoher und niedriger Motordrehzahlen zu erfüllen, wurde die variable Ventilsteuerung ins Leben gerufen. Die variable Ventilsteuerung kann an unterschiedliche Motordrehzahlen und Arbeitsbedingungen angepasst werden, sodass der Motor bei hohen und niedrigen Drehzahlen eine ideale Einlass- und Auslasseffizienz erreichen kann.
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Die Essenz, die die Motorleistung beeinflusst, hängt tatsächlich mit der Sauerstoffmenge zusammen, die pro Zeiteinheit in den Zylinder gelangt. Das variable Ventilsteuerungssystem kann nur die Öffnungs- und Schließzeit des Ventils ändern, nicht jedoch die Menge der angesaugten Luft pro Zeiteinheit. Die variable Ventilsteuerung von Lift kann diesen Bedarf decken. Wenn das Motorventil als „Tür“ des Hauses betrachtet wird, kann die Ventilsteuerung als der Zeitpunkt verstanden werden, zu dem sich die „Tür“ öffnet, und der Ventilhub entspricht der Größe der „Tür“-Öffnung.
● Variables Ventilsteuerungssystem Toyota VVT-i
Das variable Ventilsteuerungssystem von Toyota ist weit verbreitet. Das Hauptprinzip besteht darin, einen hydraulischen Mechanismus an der Nockenwelle zu installieren und durch die Steuerung des Steuergeräts die Öffnungs- und Schließzeit des Ventils innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs anzupassen oder vorzurücken, zu verzögern oder gleich zu bleiben.
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Der Außenrotor des Steuerrades der Nockenwelle ist mit der Steuerkette (Riemen) verbunden, der Innenrotor ist mit der Nockenwelle verbunden. Der Außenrotor kann den Innenrotor indirekt über Hydrauliköl antreiben und so eine Winkelverstellung oder -verzögerung innerhalb eines bestimmten Bereichs erreichen.
● Honda i-VTEC-System mit variablem Ventilhub
Der Aufbau und das Funktionsprinzip des variablen Ventilhubsystems i-VTEC von Honda sind nicht kompliziert. Man kann davon ausgehen, dass dem Original ein dritter Kipphebel und eine dritte Nockenwelle hinzugefügt wurden. Wie verändert es den Ventilhub? Es ist einfach zu verstehen, dass durch die Trennung und Integration der drei Kipphebel das Umschalten der Nockenwellen mit hohem und niedrigem Winkel erreicht wird, wodurch sich der Ventilhub ändert.
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Bei geringer Motorlast befinden sich die drei Kipphebel im getrennten Zustand. Die Kipphebel auf beiden Seiten des Nockens mit niedrigem Winkel steuern das Öffnen und Schließen des Ventils, und der Ventilhub ist gering. Bei hoher Motorlast sind die drei Kipphebel zu einem zusammengefasst und der Ventilhub ist gering. Der Winkelnocken treibt den Zwischenkipphebel an und hat einen großen Ventilhub.
● Variables Ventilhubsystem BMW Valvetronic
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Das variable Ventilhubsystem Valvetronic von BMW verändert hauptsächlich den Ventilhub, indem es dem Ventilmechanismus Komponenten wie Exzenterwellen, Servomotoren und Zwischenstößelstangen hinzufügt. Wenn der Motor läuft, treibt das Schneckengetriebe die Exzenterwelle in Drehung und drückt dann das Ventil durch die dazwischen liegende Stößelstange und den Kipphebel. Der Exzenter dreht sich in verschiedenen Winkeln, und die Nockenwelle drückt das Ventil über die dazwischen liegende Stößelstange und den Kipphebel, um unterschiedliche Hübe zu erzeugen und so den Ventilhub zu steuern.
● Variables Ventilhubsystem Audi AVS
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Das variable Ventilhubsystem AVS von Audi verändert den Ventilhub hauptsächlich durch Vertauschen zweier Nockensätze mit unterschiedlichen Höhen auf der Nockenwelle. Sein Prinzip ist dem i-VTEC von Honda sehr ähnlich, außer dass das AVS-System auf der Nockenwelle installiert ist. Die spiralförmige Nuthülse an der Nockenwelle wird verwendet, um die Nockenwelle nach links und rechts zu bewegen und dadurch die oberen und unteren Nocken auf der Nockenwelle zu vertauschen.
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Bei hoher Motorlast verschiebt der elektromagnetische Antrieb die Nockenwelle nach rechts und schaltet auf den Steilwinkel-Nocken um, wodurch der Ventilhub erhöht wird; Wenn der Motor unter geringer Last steht, bewegt der elektromagnetische Antrieb die Nockenwelle nach links und schaltet auf die Niedrigwinkelnocke um. , um den Ventilhub zu reduzieren.
Analyse des Prinzips der Direkteinspritzung in den Motorzylinder
Da die Anforderungen an Energie und Umweltschutz immer strenger werden, müssen Motoren immer weiter verbessert und weiterentwickelt werden, um den Bedürfnissen der Menschen gerecht zu werden. Ich glaube, jeder kennt Begriffe wie „In-Zylinder-Direkteinspritzung“, „Schichtverbrennung“ und „variabler Hubraum“. Wie arbeiten Sie? Finden wir es unten gemeinsam heraus.
● Sind Kolben und Kurbelwelle am „ermüdendsten“?
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Sobald es gestartet ist und läuft, wird der „Kopf“ des Kolbens hoher Temperatur und hohem Druck ausgesetzt und er bewegt sich weiterhin mit hoher Geschwindigkeit auf und ab. Das Arbeitsumfeld ist sehr rau. Man kann sagen, dass der Kolben das „Herz“ des Motors ist, daher werden an die Materialfertigungsgenauigkeit des Kolbens sehr hohe Anforderungen gestellt.
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Auch das Treten des Kolbens auf die Kurbelwelle ist unangenehm, da diese ständig mit hoher Geschwindigkeit rotieren muss. Die Kurbelwelle dreht sich tausende Male pro Minute und übernimmt die mühsame Aufgabe, Ölpumpe, Generator, Klimakompressor, Nockenwelle und andere Mechanismen anzutreiben. Es ist die Zwischenwelle der Motorleistung und daher auch relativ „stark“.
● Wie kann man eine lineare Bewegung in eine Rotationsbewegung umwandeln?
Wir alle wissen, dass sich der Kolben im Zylinder in einer linearen Bewegung auf und ab bewegt, aber um die Rotationskraft auszugeben, die die Räder vorwärts treibt, wie wird die lineare Bewegung in eine Rotationsbewegung umgewandelt? Tatsächlich hat dies viel mit der Struktur der Kurbelwelle zu tun. Der Pleuelschaft der Kurbelwelle und die Hauptwelle liegen nicht auf derselben Geraden, sondern sind entgegengesetzt angeordnet.
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Dieses Bewegungsprinzip folgt mir tatsächlich
