Jämfört med andra tekniker vi använder varje dag, verkar det som om bilmotorerna inte har förändrats mycket. Motorn i en gammal Ford Model T har mycket gemensamt med motorn i en 2011 Ford Fusion, men det är tveksamt att Alexander Graham Bell skulle veta vad han ska göra med en iPhone. Medan kommunikationstekniken har förändrats drastiskt använder bilmotorer samma grundläggande princip:förbränning av luft och bränsle för att skapa rotationskraft och flytta en bil.
Men medan samma grundläggande principer som drev de första bilmotorerna fortfarande används idag, har moderna bilmotorer utvecklats för att möta kraft- och effektivitetsbehoven hos dagens förare. Tänk på äldre bilmotorer som vargar och moderna bilmotorer som hundar. De delar samma arv och har liknande egenskaper, men den ena klarar sig bra i vardagliga moderna situationer, medan den andra helt enkelt inte kunde anpassa sig till att bo i en stad eller förort.
Innan vi pratar om hur moderna bilmotorer skiljer sig från äldre måste du förstå grunderna i hur en bilmotor fungerar. I grund och botten antänds bensin och luft i en kammare som kallas en cylinder. I cylindern sitter en kolv som flyttas upp och ner av bensin/luftexplosionen. Kolven är fäst vid vevaxeln. När kolven rör sig upp och ner får den vevaxeln att rotera. Vevaxeln går ut till transmissionen som överför den kraften till bilens hjul. Låter enkelt, eller hur? Med moderna motorer gäller fortfarande grunderna, men det finns mycket mer att tänka på.
InnehållDin grundläggande bensinbilsmotor är inte så effektiv. Av all kemisk energi i bensin omvandlas bara cirka 15 procent till den mekaniska energi som faktiskt förflyttar bilen. EPA säger att över 17 procent av energin går förlorad när motorn går på tomgång, och hela 62 procent går förlorad i motorn på grund av värme och friktion.
Moderna motorer har ett antal tekniker på plats för att göra dem mer effektiva. Till exempel kan direktinsprutningsteknik, som blandar bränslet och luften innan de sätts in i cylindern, förbättra motorns effektivitet med 12 procent eftersom bränslet brinner mer effektivt [källa:U.S. Department of Energy]. Turboladdare, som använder komprimerad luft från bilens avgassystem, komprimerar luften som används i förbränningscykeln. Den komprimerade luften leder till effektivare förbränning. Variabel ventiltid och cylinderavaktivering är teknologier som gör att motorn bara kan använda det bränsle den behöver, vilket ökar effektiviteten.
Det finns en vanlig missuppfattning att effektiva motorer är undermotorer. Fortsätt läsa för att lära dig hur moderna motorer får ut musklerna från sina äldre motsvarigheter.
Människor är mer angelägna om bränsleekonomi nu än när bilar var nya, men de är också mer bekymrade över motorkraft. De första bilarna hade trots allt bara hästar att hänga med. Nu körs bilar på motorvägar. Moderna bilar är också mycket tyngre än tidiga bilar, eftersom de är fyllda med säkerhetsfunktioner och tillbehör. Dagens bilmotorer har mycket mer att göra. De bär tyngre laster i högre hastigheter.
Även med sin ökade effektivitet är dagens motorer kraftfullare än sina föregångare – även jämfört med motorer som bara är några år gamla. 1983 hade Chevrolet Malibu en 3,8-liters V-6-motor som gjorde 110 hästkrafter. År 2005 hade den en 2,2-liters inline fyra cylinder som gjorde 144 hästkrafter. 2011 års Malibu har en bas på 2,4-liters fyrcylindrig, vilket ger 169 hästkrafter. Köpare kan också få en 3,6-liters V-6:a som ger 252 hästkrafter. Även om V-6:an på 2011 års Malibu är mindre än V-6:an som erbjuds på 1983 års modell, ger den 146 fler hästkrafter. Till och med den nuvarande fyrcylindriga motorn på Malibu gör 59 fler hästkrafter än 1983 års V-6:a.
Eftersom moderna motorer ger mer kraft än äldre motorer, kan du förvänta dig att de är större. Men om du tittar på exemplet på Chevrolet Malibu som vi använde på föregående sida, kommer du att märka att medan motoreffekten ökade, minskade motorstorleken.
Den otroligt krympande motorn i dagens bilar kan kritas upp till förbättrad effektivitet. Biltillverkarna har lärt sig att man inte behöver göra motorn större för att få kraftkonsumentens önskemål. Du måste bara få motorn att fungera smartare. Samma teknik som hjälper moderna motorer att arbeta mer effektivt innebär också att moderna motorer kan producera mer kraft utan att behöva ett större paket.
Det bästa exemplet på detta är Fords lastbilar i F-serien. Sedan länge den mest sålda lastbilen (och ofta det bästsäljande fordonet, period) i Amerika, 2011 Ford F-150 är ett läroboksexempel på en mindre motor som gör samma arbete som en större. 2011 års F-150 har en valfri 3,5-liters V-6-motor som ger 365 hästkrafter. Den tillgängliga 5,0-liters V-8:an ger 360 hästkrafter. Som en tumregel kommer en större motor fortfarande att göra mer kraft än en mindre. F-150 har en tillgänglig 6,2-liters V-8 som gör 411 hästkrafter, vilket ganska mycket blåser 3,5-liters V-6:an ur vattnet. Men det faktum att en V-6-motor kan konkurrera med en mindre V-8 när det gäller kraft är ganska imponerande. När konsumenter efterlyser bättre bränsleekonomi, förvänta dig att se mindre motorer göra det arbete som en gång var reserverat för monster-V-8:or.
En stor skillnad mellan moderna bilmotorer och äldre bilmotorer är att moderna bilmotorer inte fungerar lika hårt. I en gammal V-8-motor tändes alla åtta cylindrar, oavsett om bilen gick på tomgång eller gasade så snabbt den kunde. Dessutom fick alla åtta cylindrarna samma mängd bränsle, oavsett hur mycket arbete motorn gjorde vid den tiden.
Dagens motorer har teknik som gör att de fungerar smartare. Cylinderavaktivering är ett system som gör att vissa cylindrar i en motor kan stängas av när de inte behövs, som när bilen går på tomgång eller går på tomgång. När mer kraft behövs, "vaknar" dessa cylindrar och hjälper till. Cylinderavaktivering hjälper motorer att arbeta mer effektivt, eftersom det innebär att motorn bara använder det bränsle den behöver och bara utökar den ansträngning som krävs för jobbet.
Variabel ventiltid och lyftning är en annan teknik som hjälper moderna motorer att arbeta smartare. Utan detta system öppnar motorns ventiler under samma tid och samma sträcka oavsett hur hårt motorn arbetar. Det slösar bränsle. Med variabel ventiltid och lyftning är ventilöppningarna optimerade för den typ av arbete som motorn utför. Det hjälper motorn att använda mindre bränsle och arbeta smartare.
Moderna motorer har mycket teknik som hjälper till att använda mindre bränsle samtidigt som de producerar mer kraft än äldre motorer, men de har en sista sak som äldre motorer helt enkelt inte hade:partners.
Dagens bilmotorer är inte bara sofistikerade tekniska landvinningar, de samarbetas med andra högteknologiska komponenter som hjälper dem att göra sitt jobb bättre. En fyra- eller femväxlad växellåda brukade vara banbrytande, men dagens motorer samarbetar med växellådor med sju och till och med åtta hastigheter. Ju fler hastigheter en transmission har, desto bättre kan den samverka med motorkraften, vilket gör att hela drivlinan går mer effektivt. Eller, om åtta hastigheter inte räcker, samarbetar moderna motorer med Continuously Variable Transmissions (CVT). CVT:er har ett oändligt antal utväxlingar, vilket gör att de kan överföra motorns kraft till hjulen på ett så effektivt sätt som möjligt.
I hybridbilar får moderna motorer hjälp av elmotorer som drivs av batteripaket. Medan elmotorn kan driva bilen i låga hastigheter, eller köra tillbehör när bilen står stilla, kan den också slå in för att generera extra kraft när det behövs, som när en bil accelererar hårt. Att ha en elmotor som backup gör att bilens motor kan bli lite mindre och mindre kraftfull vilket sparar bränsle. Men i vissa fall kombinerar bilföretag elmotorer med stora, kraftfulla motorer för en prestandapåverkan.
För mer information om moderna bilmotorer och andra relaterade ämnen, följ länkarna på nästa sida.
