Biltekniken har kommit långt sedan Henry Ford rullade ut sin första Model T 1908.
Idag har vi elektronisk motorstyrning, krockkuddar, automatisk växellåda och till och med en CD-spelare som fungerar som telefon. Men det enda som Model T och moderna bilar har gemensamt är förbränningsmotorn .
Även om kontrollerna som används för att få det att fungera drastiskt har förändrats, har driften av basmotorn förblivit densamma.
Slutspelet med bilmotorn är att få vevaxeln att svänga . Kraften som sätter bilen i rörelse börjar vid vevaxeln.
För att förstå hur vevaxeln fungerar, föreställ dig en cykel som trampas nerför vägen. Pedalerna är förskjutna från mitten av det främre drevet. När den högra pedalen trycks in, vrids kedjehjulet och den vänstra pedalen flyttas till position för att också tryckas. När vänster pedal trycks ned fortsätter den att vrida kedjehjulet och flyttar den högra pedalen till läge. Denna cykel upprepas kontinuerligt, vrider kedjehjulet och för cykeln framåt.
Det är i princip så en vevaxel fungerar. Istället för pedaler drivs en vevaxel av kolvar . Kolvarna rör sig upp och ner, var och en höjer den andra i position för att vara nästa i raden för att vrida vevaxeln.
För att förstå vad som får kolvarna att röra sig måste du först förstå konfigurationen av förbränningsmotorn .
Motorblocket är gjutet av metall, vanligtvis järn eller aluminium. Inbyggda i blocket finns cylindrar. Cylindrar är vanligtvis tre till fem tum i diameter och fem till tio tum långa. Dessa siffror varierar mycket beroende på motorns slagvolym. Bilmotorer kan ha allt från två till tolv cylindrar i ett motorblock. I den här artikeln kommer vi att diskutera den in-line fyrcylindriga motorn .
Den fyrcylindriga motorn är designad med alla fyra cylindrarna i en rak linje. Vevaxeln är placerad under cylindrarna så att varje kolv, när den rör sig upp och ner i sin cylinder, kan vrida vevaxeln, som pedaler på en cykel.
Kolvarna, med hjälp av flexibla ringar, passar perfekt in i cylindrarna. Det är absolut nödvändigt att luft inte kan komma förbi kolvarna medan de rör sig i cylindern. Kolvarna är anslutna till vevaxeln med vevstakar. Kolven trycker på stången, stången trycker på vevaxeln och vevaxeln vrider sig. Precis som, ja, du fattar.
Toppen av cylindrarna är förseglade riktigt tätt med ett cylinderhuvud. Internt i huvudet finns två ventiler per cylinder, en insugsventil och en avgasventil. I huvudet finns också ett tändstift per cylinder. Huvudet tätar cylindern så bra att när ventilerna är stängda kan ingen luft komma in i området ovanför kolven och under huvudet. Detta utrymme kallas förbränningskammaren.
Så vad tvingar kolven att färdas ner i cylindern och vrida vevaxeln i en förbränningsmotor? Svaret är:förbränning .
Varje kolv fullbordar en sekvens av fyra slag. Ett slag definieras som att kolven rör sig längs cylinderns längd, oavsett om det är ett uppåtgående eller nedåtgående slag. De fyra slagen är, insug, kompression, kraft och avgas . Efter att ha slutfört dessa fyra slag börjar sekvensen om.
Under insugningsslaget rör sig kolven nedåt. Eftersom ingen luft kan komma in i området ovanpå kolven (förbränningskammaren) skapas ett vakuum när kolven rör sig nedåt. Inloppsventilen öppnas och vakuumet som skapas av kolven suger in luft/bränsleblandningen i cylindern genom insugningsventilen. Luft/bränsleblandningen bör vara cirka 14,7 delar luft till 1 del bensin. När kolven kommer till botten av insugningsslaget är cylindern fylld med luft/bränsleblandningen.
Insugningsventilen stängs och kolven börjar sin rörelse uppåt vid kompressionsslaget. Eftersom båda ventilerna är stängda och ingenting kan komma förbi kolvarna, finns det ingen plats för luft/bränsleblandningen att gå, så den blir krossad. Detta kallas kompression. Luft/bränsleblandningen komprimeras mot cylinderhuvudet, sedan tänds tändstiftet.
Tändstiftet skapar aspark som antänder blandningen av tryckluft och bränsle. De expanderande gaserna från den jämnt brinnande luft/bränsleblandningen tvingar ner kolven och applicerar ett vridmoment på vevaxeln, vilket får den att vrida sig. Detta är kraftslaget.
Du har förmodligen hört bränningen i cylindern som kallas en explosion. Det är ingen explosion. En explosion i förbränningskammaren kallas detonation och är en mycket dålig sak. Luft/bränsleblandningen brinner jämnt och fullständigt.
När kolven når botten av kraftslaget, är det som finns kvar i cylindern bränt bränsle och luft. Dessa gaser måste avlägsnas från cylindern när kolven går uppåt vid avgasslaget. När kolven rör sig uppåt i cylindern öppnas avgasventilen och kolven trycker ut alla avgaser ur cylindern genom den öppna avgasventilen och ut genom avgasröret.
Så där är dina fyrtaktare:
Intagsslag :Insugningsventilen öppnar, kolven drar luft/bränsleblandningen in i cylindern.
Kompressionsslag :Kolven komprimerar bränslet i förbränningskammaren
Power Stroke :Tändstift tänder blandningen, expanderande gaser tvingar kolven nedåt för att vrida vevaxeln.
Avgasslag :Avgaser evakueras från cylindern
Det är viktigt att alla gaser tas bort från cylindern vid avgasslaget. Det skulle inte vara möjligt för insugningsslaget, som kommer härnäst, att skapa ett vakuum om det finns något i cylindern. Ett vakuum är per definition ett utrymme helt utan materia.
Medan vevaxeln snurrar har alla cylindrar olika slag vid varje given tidpunkt. I en fyrcylindrig motor är två kolvar i toppen samtidigt, en på kompressionsslaget och en på avgasslaget. I samma vevaxelläge är de andra två kolvarna i botten, en på kraftslaget och den andra på insugningsslaget.
Ventilerna öppnas av en akamaxel. När kamaxeln snurrar trycker excentriska lober på ventilen och tvingar den att öppnas. Kamaxeln drivs av en kamrem eller en kamkedja, som drivs av vevaxeln. Kamaxelns inställning i förhållande till kolvarnas placering är avgörande för att det hela ska fungera.
Så det här är grunderna för hur en bilmotor fungerar. Vi har inte ens berört tändsystem, bränsletillförselsystem och elektronisk motorkontroll. Kanske nästa gång. Men tills vidare hoppas jag att den här artikeln hjälper dig att förstå hur det fungerar.
