Πώς λειτουργεί ένας σύγχρονος κινητήρας

Γυρίζεις το κλειδί στην ανάφλεξη και ο κινητήρας ξεκινά. Πατάς γκάζι και το αυτοκίνητο προχωράει. Βγάζεις το κλειδί και σβήνει ο κινητήρας. Έτσι λειτουργεί ο κινητήρας σου, σωστά; Είναι πολύ πιο λεπτομερές από όσο αντιλαμβανόμαστε οι περισσότεροι, με τα παρασκήνια να συμβαίνουν κάθε δευτερόλεπτο.

Η εσωτερική λειτουργία του κινητήρα σας

Ο κινητήρας του αυτοκινήτου σας αποτελείται από δύο κύρια εξαρτήματα: το μπλοκ κυλίνδρων και την κυλινδροκεφαλή.

Το πάνω μέρος του κινητήρα ονομάζεται κυλινδροκεφαλή. Περιέχει βαλβίδες που ανοίγουν και κλείνουν για να ρυθμίζουν τη ροή του μείγματος αέρα/καυσίμου και των καυσαερίων από τους μεμονωμένους κυλίνδρους. Πρέπει να υπάρχουν τουλάχιστον δύο βαλβίδες ανά κύλινδρο: μία για την εισαγωγή (αποδέσμευση άκαυτου μείγματος αέρα-καυσίμου στον κύλινδρο) και μία για την εξάτμιση (αποδέσμευση αναλωμένου μίγματος αέρα-καυσίμου από τον κινητήρα). Πολλοί κινητήρες χρησιμοποιούν πολλαπλές βαλβίδες τόσο για την εισαγωγή όσο και για την εξαγωγή.

Ο εκκεντροφόρος είναι στερεωμένος είτε από τη μέση είτε πάνω από την κυλινδροκεφαλή για τον έλεγχο της λειτουργίας της βαλβίδας. Ο εκκεντροφόρος έχει προεξοχές που ονομάζονται λοβοί που αναγκάζουν τις βαλβίδες να ανοίγουν και να κλείνουν με ακρίβεια.

Ο εκκεντροφόρος και ο στροφαλοφόρος άξονας συνδέονται στενά. Πρέπει να λειτουργούν την ιδανική στιγμή για να λειτουργήσει καθόλου ο κινητήρας. Συνδέονται με αλυσίδα ή ιμάντα χρονισμού για τη διατήρηση αυτού του χρονισμού. Ο εκκεντροφόρος πρέπει να ολοκληρώσει δύο πλήρεις στροφές για κάθε περιστροφή του στροφαλοφόρου. Μια πλήρης περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα ισούται με δύο διαδρομές του εμβόλου στον κύλινδρο του. Ο κύκλος ισχύος - η διαδικασία που παράγει πραγματικά την ισχύ που χρειάζεστε για να μετακινήσετε το αυτοκίνητό σας - απαιτεί τέσσερις διαδρομές εμβόλου. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς λειτουργεί ένα έμβολο μέσα σε έναν κινητήρα και στα τέσσερα διαφορετικά στάδια:

• Κατανάλωση: Για να ξεκινήσει ένας κύκλος λειτουργίας, το πρώτο πράγμα που χρειάζεται ένας κινητήρας είναι ένα μείγμα αέρα-καυσίμου που εισέρχεται στον κύλινδρο. Η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει στην κυλινδροκεφαλή όταν το έμβολο αρχίσει να κινείται προς τα κάτω. Το μείγμα καυσίμου-αέρα εισέρχεται στον κύλινδρο σε αναλογία περίπου 15:1. Όταν το έμβολο φτάσει στο κάτω μέρος της διαδρομής του, η βαλβίδα εισαγωγής κλείνει και σφραγίζει τον κύλινδρο.

• συμπίεση: Το έμβολο κινείται προς τα πάνω στον κύλινδρο, συμπιέζοντας το μείγμα αέρα/καυσίμου. Οι δακτύλιοι εμβόλου σφραγίζουν τις πλευρές του εμβόλου στον κύλινδρο, αποτρέποντας την απώλεια συμπίεσης. Όταν το έμβολο φτάσει στην κορυφή αυτής της διαδρομής, τα περιεχόμενα του κυλίνδρου βρίσκονται υπό εξαιρετική πίεση. Η κανονική συμπίεση είναι μεταξύ 8:1 και 10:1. Αυτό σημαίνει ότι το μείγμα στον κύλινδρο συμπιέζεται περίπου στο ένα δέκατο του αρχικού ασυμπίεστου όγκου του.

• Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος: Όταν το περιεχόμενο του κυλίνδρου συμπιέζεται, το μπουζί αναφλέγει το μείγμα αέρα-καυσίμου. Υπάρχει μια ελεγχόμενη έκρηξη που σπρώχνει το έμβολο προς τα κάτω. Ονομάζεται power stroke γιατί είναι η δύναμη που περιστρέφει τον στροφαλοφόρο άξονα.

• Εξάτμιση: Όταν το έμβολο βρίσκεται στο κάτω μέρος της διαδρομής του, ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής στην κυλινδροκεφαλή. Όταν το έμβολο κινηθεί ξανά προς τα πάνω (υπό την επίδραση ταυτόχρονων κύκλων ισχύος που συμβαίνουν σε άλλους κυλίνδρους), τα καμένα αέρια στον κύλινδρο ωθούνται προς τα πάνω και έξω από τον κινητήρα μέσω της βαλβίδας εξαγωγής. Όταν το έμβολο φτάσει στην κορυφή αυτής της διαδρομής, η βαλβίδα εξαγωγής κλείνει και ο κύκλος ξεκινά ξανά.

• Σκεφτείτε το: Εάν ο κινητήρας σας λειτουργεί στο ρελαντί στις 700 RPM ή RPM, αυτό σημαίνει ότι ο στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται πλήρως 700 φορές το λεπτό. Δεδομένου ότι ο κύκλος λειτουργίας συμβαίνει κάθε δεύτερη περιστροφή, κάθε κύλινδρος έχει 350 εκρήξεις στον κύλινδρο του κάθε λεπτό στο ρελαντί.

Πώς λιπαίνεται ο κινητήρας;

Το λάδι είναι ένα σημαντικό ρευστό στη λειτουργία του κινητήρα. Υπάρχουν μικρές διόδους στα εσωτερικά εξαρτήματα του κινητήρα, που ονομάζονται δίοδοι λαδιού, μέσω των οποίων διοχετεύεται το λάδι. Η αντλία λαδιού αντλεί λάδι κινητήρα από τη λεκάνη λαδιού και το αναγκάζει να κυκλοφορήσει μέσα στον κινητήρα, διασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία των πυκνά συσκευασμένων μεταλλικών εξαρτημάτων του κινητήρα. Αυτή η διαδικασία κάνει περισσότερα από απλώς τη λίπανση των εξαρτημάτων. Αποτρέπει την τριβή που προκαλεί υπερβολική θερμότητα, ψύχει τα εσωτερικά μέρη του κινητήρα και δημιουργεί μια σφιχτή σφράγιση μεταξύ των εξαρτημάτων του κινητήρα, όπως μεταξύ των τοιχωμάτων του κυλίνδρου και των εμβόλων.

Πώς σχηματίζεται το μείγμα καυσίμου-αέρα;

Ο αέρας αναρροφάται στον κινητήρα λόγω του κενού που δημιουργείται κατά τη λειτουργία του κινητήρα. Καθώς ο αέρας εισέρχεται στον κινητήρα, το μπεκ ψεκάζει καύσιμο που αναμιγνύεται με τον αέρα σε αναλογία περίπου 14.7:1. Αυτό το μείγμα αναρροφάται στον κινητήρα κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου εισαγωγής.

Αυτό εξηγεί τη βασική εσωτερική λειτουργία ενός σύγχρονου κινητήρα. Δεκάδες αισθητήρες, μονάδες και άλλα συστήματα και εξαρτήματα λειτουργούν κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, επιτρέποντας στον κινητήρα να λειτουργεί. Η συντριπτική πλειοψηφία των αυτοκινήτων στο δρόμο έχουν κινητήρες που λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο. Όταν λαμβάνετε υπόψη την ακρίβεια που απαιτείται για να διατηρήσετε την ομαλή, αποτελεσματική και αξιόπιστη λειτουργία εκατοντάδων εξαρτημάτων του κινητήρα για χιλιάδες μίλια για πολλά χρόνια υπηρεσίας, αρχίζετε να εκτιμάτε τη δουλειά των μηχανικών και των μηχανικών για να σας φέρουν εκεί που πρέπει. πηγαίνω.