Viele Menschen sind jahrelang gefahren, ohne genau zu wissen, was ein benzinbetriebenes Auto antreibt.
Lassen Sie uns das heute ein für alle Mal klären.
I. Vier Aktionen, die sich in einem Zyklus wiederholen
Die Leistung eines Benzinautos kommt von seinem Motor, und der Kern des Motors besteht aus vier Takten: Einlass, Kompression, Leistung und Auslass.
Sie können sich diese vier Bewegungen als eine Person vorstellen, die eine vollständige Abfolge von Bewegungen ausführt: Einatmen, Anspannen, Kraftausübung und Ausatmen.
Erste Aktion: Einnahme. Der Kolben bewegt sich nach unten; Das Einlassventil öffnet, während das Auslassventil schließt. Dadurch entsteht im Zylinder ein Unterdruck, der das „Luft-{2}}Kraftstoffgemisch“ (eine Mischung aus Luft und Benzin) ansaugt. Es funktioniert genauso, als würde man den Kolben einer Spritze zurückziehen, um etwas aufzusaugen.
Zweite Aktion: Komprimierung. Sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil sind fest geschlossen und der Kolben bewegt sich nach oben. Die Mischung wird immer fester komprimiert; sein Volumen schrumpft, während seine Temperatur und sein Druck steigen. Das Verdichtungsverhältnis liegt bei Standard-Familienautos üblicherweise zwischen 10:1 und 12:1. Ein höheres Verdichtungsverhältnis führt zu mehr Explosionskraft bei der Verbrennung. Es darf jedoch nicht *zu* hoch sein; Ist dies der Fall, könnte sich das Benzin spontan entzünden, bevor die Zündkerze zündet-ein Phänomen, das als „Klopfen“ oder Vor-Entzündung bekannt ist. Deshalb hängt die Oktanzahl des von Ihnen verwendeten Benzins vom Verdichtungsverhältnis des Motors ab.
Dritte Aktion: Macht. Dies ist der einzige Schlag, der Kraft erzeugt. Sobald sich der Kolben dem oberen Ende nähert, zündet die Zündkerze. Die Mischung verbrennt sofort und erzeugt Gas mit hoher{3}}Temperatur und hohem-Druck, das den Kolben heftig nach unten drückt. Die lineare Bewegung des Kolbens wird über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle übertragen und in eine Drehbewegung umgewandelt-die die Räder in Drehung versetzt.
Vierte Aktion: Auspuff. Das Auslassventil öffnet sich, der Kolben bewegt sich nach oben und drückt die verbrauchten Abgase heraus. Dann öffnet sich das Einlassventil wieder und der nächste Zyklus beginnt.
Es sind zwei volle Umdrehungen der Kurbelwelle erforderlich, um diesen Viertaktzyklus abzuschließen. Wenn ein Auto fährt, wiederholen sich diese vier Vorgänge Dutzende Male pro Sekunde.
Funktionsprinzip eines Viertakt-Verbrennungsmotors
II. Zwei Hauptmechanismen: Einer erzeugt Strom, der andere kümmert sich um den Gasaustausch
Die Struktur eines Motors kann in zwei Hauptmechanismen und fünf Hauptsysteme unterteilt werden.
Schauen wir uns zunächst die beiden Hauptmechanismen an. Der erste ist der **Kurbel-Pleuelmechanismus**. Seine Aufgabe lässt sich in einem Satz zusammenfassen: die lineare Auf--und-Abwärtsbewegung des Kolbens in die Drehbewegung der Kurbelwelle umzuwandeln. Während sich der Kolben im Zylinder auf und ab bewegt, treibt er über die Pleuelstange die Kurbelwelle in Drehung; Sobald sich die Kurbelwelle dreht, wird die Kraft nach außen übertragen. Dieser Mechanismus besteht aus Komponenten wie Kolben, Pleuel, Kurbelwelle und Schwungrad. Das Schwungrad erfüllt einen weiteren Zweck: Es speichert Energie, um einen reibungsloseren Motorbetrieb zu gewährleisten.
Der zweite ist der **Ventiltrieb** (oder Ventiltrieb). Seine Funktion besteht darin, das Öffnen und Timing der Einlass- und Auslassventile zu steuern. Eine zu frühe oder zu späte Öffnung ist problematisch; Die Ventilsteuerung muss perfekt mit der Kolbenbewegung synchronisiert sein. Die Kernkomponente des Ventiltriebs ist die **Nockenwelle**. Eine Nockenwelle ähnelt einem Nudelholz, das mit mehreren „pfirsichförmigen“ Lappen besetzt ist; Während es sich dreht, drücken diese Lappen gegen die Ventile und bewirken, dass sie sich öffnen.
Es gibt zwei Arten von Nockenwellenkonfigurationen:
Eine davon ist **Single Overhead Camshaft (SOHC)**, bei der eine einzelne Nockenwelle sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile steuert. Dieses Design ist einfach, leicht zu warten und kostengünstig- und bietet ein gutes Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen. Bei hohen Geschwindigkeiten kann es jedoch schwierig sein, mit den Ansaug- und Auslassvorgängen Schritt zu halten.
Die andere ist **Double Overhead Camshaft (DOHC)**, bei der separate Nockenwellen die Einlass- und Auslassventile steuern. Diese Technologie ist fortschrittlicher und führt zu einer gleichmäßigeren Stromversorgung und einer überlegenen Hochgeschwindigkeitsleistung. Die überwiegende Mehrheit moderner Familienautos nutzt DOHC-Systeme.
Grundlagen von Automobilmotoren: Ein technischer Blick auf DOHC – Yiche
III. Fünf Hauptsysteme, jedes mit seiner eigenen Rolle
Zwei Mechanismen allein reichen nicht aus; Damit ein Motor ordnungsgemäß funktioniert, ist er darauf angewiesen, dass fünf Hauptsysteme zusammenarbeiten.
Das **Kraftstoffversorgungssystem** ist dafür verantwortlich, Benzin und Luft im richtigen Verhältnis zu mischen und das Gemisch in die Zylinder zu befördern. Die genaue Menge an eingespritztem Kraftstoff und beigemischter Luft wird anhand der Tiefe der Gaspedalbetätigung berechnet.
Das **Zündsystem** ist dafür verantwortlich, das Luft-{0}}Kraftstoffgemisch im richtigen Moment zu zünden. Seine Kernkomponenten sind die Zündkerze und die Zündspule. Die Zündspule wandelt die 12{4}Volt-Versorgung des Fahrzeugs in Hochspannungsstrom (über 20.000 Volt) um, mit dem die Zündkerze einen Funken erzeugt, der das Gemisch im Zylinder entzündet. Das Schmiersystem ist für die Versorgung aller beweglichen Teile im Motor mit Motoröl verantwortlich. Viele Motorkomponenten-wie die Schnittstellen zwischen Kurbelwelle und Lagern oder zwischen Kolben und Zylinderwänden arbeiten mit hohen Geschwindigkeiten und extrem engen Abständen; Ohne Ölschmierung würden sie innerhalb von Minuten verschleißen und ausfallen. Die Ölpumpe saugt Öl aus dem Ölsumpf an und fördert es unter Druck an die verschiedenen zu schmierenden Stellen.
Das Kühlsystem ist für die Senkung der Motortemperatur verantwortlich. Motoren erzeugen im Betrieb enorme Hitze.-Die Temperaturen im Zylinder können während des Arbeitstakts 2.200 bis 2.800 K erreichen. Ohne Kühlung würden sich Metallteile verformen oder schmelzen. Das Kühlsystem verwendet eine Wasserpumpe, um Kühlmittel zwischen Motor und Kühler zu zirkulieren und so die Wärme abzutransportieren und abzuleiten.
Das Startsystem ist für das „Aufwecken“ des stehenden Motors verantwortlich. Wenn Sie den Schlüssel drehen oder den Startknopf drücken, treibt der Anlasser das Schwungrad an, um die Kurbelwelle zu drehen und die Kolben in Bewegung zu setzen, wodurch der anfängliche Ansaug-, Verdichtungs-, Leistungs- und Auslasszyklus abgeschlossen werden kann. Sobald dies geschieht, kann der Motor selbstständig weiterlaufen.
Was sind die fünf Hauptsysteme eines Motors? - Youjia
IV. Drei Zylinderanordnungen, jede mit ihren eigenen Eigenschaften
Die Anordnung der Zylinder eines Motors ist eine Frage spezifischer Konstruktionsüberlegungen.
Eine Hommage an den N52: Der weltweit beste Reihensechszylinder-Saugmotor! _ Chejiahao _ Das Autoleben entdecken _ Autohome
Der am weitesten verbreitete Typ ist der Reihenmotor, bei dem alle Zylinder in einer geraden Linie angeordnet sind. Es zeichnet sich durch eine einfache Struktur, niedrige Kosten und einfache Wartung aus. Die meisten Familienautos mit Motoren unter 2,5 Litern verwenden eine Vierzylinder-Reihenkonfiguration. Der Reihensechszylindermotor von BMW ist eine bemerkenswerte Ausnahme und repräsentiert ein äußerst raffiniertes Design.
Reihenmotor, V--Typ oder Boxermotor: Welche Zylinderanordnung ist am besten? _ Yiche
Der zweite Typ ist der V--Motor, bei dem die Zylinder in zwei V--förmig angeordnete Bänke unterteilt sind. Diese Anordnung wird im Allgemeinen für Motoren mit mehr als sechs Zylindern verwendet. Zu seinen Vorteilen gehört ein kürzeres und niedrigeres Profil, das die Unterbringung im Motorraum erleichtert; Darüber hinaus tragen die gegenüberliegenden Zylinderbänke dazu bei, einige Vibrationen auszugleichen. Die Nachteile sind eine komplexe Struktur und eine schwierigere Wartung.
Welche Arten von Zylinderanordnungen gibt es? _ Motor _ Detaillierte Spezifikationen _ Auto-Enzyklopädie _ Autohome
Der dritte Typ ist die W--Typ-Engine, die als zwei kleinere V--Konfigurationen dargestellt werden kann, die zu einer größeren V--Form verbunden sind. Der Motor ist kürzer und breiter, dennoch ist seine Struktur äußerst komplex; Man findet es typischerweise in Hochleistungsfahrzeugen. Der W12 von Volkswagen und der W16 von Bugatti sind klassische Beispiele.
Horizontal gegenläufiger Motor (Boxermotor) – Pacific Auto Encyclopedia
Es gibt auch den Boxermotor-oder „Boxer“-Motor-, bei dem die Zylinder flach liegen und einen 180-Grad-Winkel bilden. Sein niedriger Schwerpunkt und der symmetrische Aufbau begünstigen das Handling. Allerdings ist die Technologie schwierig zu implementieren und wird derzeit hauptsächlich von Porsche und Subaru eingesetzt.
V. Über ein Jahrhundert Technologie für ein Ziel
Seit der Geburt des ersten Benzinmotors im Jahr 1886 ist mehr als ein Jahrhundert vergangen.
Seit jeher sind die Ingenieure bestrebt, die Leistung zu steigern, den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Emissionen zu senken. Die Komprimierungsraten sind von unter 5 in der Anfangszeit auf über 10-oder sogar höher-heute gestiegen. Ventiltriebe haben sich von seitlich montierten Nockenwellen zu obenliegenden Nockenwellen weiterentwickelt und sind von SOHC zu DOHC übergegangen. Kraftstoffversorgungssysteme haben sich von Vergasern über elektronische Kraftstoffeinspritzung bis hin zur Direkteinspritzung weiterentwickelt. Zündsysteme haben sich von Kontaktpunktsystemen zu elektronischen Systemen und nun zu einer präzisen Computersteuerung weiterentwickelt.
Dennoch hat sich die grundlegende Logik nie geändert: die chemische Energie von Benzin in thermische Energie umzuwandeln und diese thermische Energie dann in mechanische Energie umzuwandeln. Vier Takte, zwei Hauptmechanismen und fünf Schlüsselsysteme-Dieser Rahmen ist seit über einem Jahrhundert konstant geblieben.
Jeder Funke der Zündkerze löst eine Mikroexplosion aus. Jeder Abwärtshub des Kolbens stellt eine Energieumwandlung dar. Jede Drehung der Kurbelwelle liefert Kraft.
Es ist diese äußerst präzise mechanische Koordination, die den Betrieb benzinbetriebener Fahrzeuge ermöglicht.
