Sie drehen Ihren Schlüssel in die Zündung, und der Motor feuert auf. Du drückst das Gas und das Auto bewegt sich vorwärts. Du nimmst den Schlüssel raus und der Motor schaltet aus. So funktioniert dein Motor, oder? Es ist viel detaillierter als die meisten von uns wissen, mit hinter den Kulissen stattfindenden Prozessen, die jede Sekunde stattfinden.
Die inneren Funktionen Ihres Motors
Der Motor Ihres Autos besteht aus zwei Hauptkomponenten: dem Motorblock und dem Zylinderkopf.
Der Motorblock
Der Block ist der Hauptteil der Größe und des Gewichts Ihres Motors. Es ist wahrscheinlich ein solides Stück aus Gusseisen oder Aluminium. Bei einem Reihenmotor sind alle Zylinder in einer geraden Linie angeordnet, am häufigsten in Vierzylindermotoren und in sechs Zylinderanordnungen. Ein V-Block wird in einigen Sechszylinder-Motoren und praktisch allen Achtzylinder-Motoren verwendet. Dieser Entwurf teilt die Anzahl der Zylinder in zwei Bänke auf, die eine V-Form bilden.
Der Motorblock beherbergt die Kurbelwelle. Die Kurbelwelle ist ein solides Stück präzisionsgearbeitetes Metall, das rotiert. Es hat Schritte, die Kanäle genannt werden, die mit der Anzahl der Zylinder in der Maschine übereinstimmen. Dies sind die Stellen, an denen sich die Pleuelstangen des Kolbens an der Kurbelwelle befestigen. Die Kraft, die im Motor erzeugt wird, zwingt die Kurbelwelle, sich zu drehen und beginnt damit, die Kraft auf die Räder des Autos zu übertragen.
Kolben sind in die Zylinder im Motorblock eingepasst. Sie bewegen sich während des Motorbetriebs in den Zylindern auf und ab, um Energie auf die Kurbelwelle zu übertragen. Kolbenringe bilden eine Dichtung im Zylinder, um einen Leistungsverlust in den Motorblock zu verhindern. Wir werden den Betrieb der Kolben etwas genauer betrachten.
Der Zylinderkopf
Der obere Teil des Motors wird als Zylinderkopf bezeichnet. Es enthält Ventile, die sich öffnen und schließen, um die Strömung des Luft-Kraftstoff-Gemischs und die Abgase der einzelnen Zylinder zu steuern. Es müssen mindestens zwei Ventile pro Zylinder vorhanden sein: einer für den Einlass (das unverbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylinder einlassen) und einer für den Auslass (wodurch das verbrauchte Luft-Kraftstoff-Gemisch aus dem Motor ausgelassen wird). Viele Motoren verwenden mehrere Ventile sowohl für den Einlass als auch für den Auslass.
Eine Nockenwelle ist entweder durch die Mitte oder auf der Oberseite des Zylinderkopfes angebracht, um die Ventile zu steuern. Die Nockenwelle hat Höcker, die Lappen genannt werden, die die Ventile zwingen, genau zu öffnen und zu schließen.
Die Nockenwelle und Kurbelwelle sind eng verwandt. Sie müssen in perfektem Timing arbeiten, damit der Motor überhaupt läuft. Sie werden unter Verwendung einer Steuerkette oder eines Zahnriemens verbunden, um dieses Timing aufrechtzuerhalten. Die Nockenwelle muss zwei komplette Umdrehungen zu jeder einzelnen Kurbelwellenumdrehung machen. Eine volle Umdrehung der Kurbelwelle beträgt zwei Hübe eines Kolbens in seinem Zylinder. Ein Power-Cycle - der Prozess, der tatsächlich die Kraft erzeugt, um Ihr Auto zu bewegen - erfordert vier Hübe des Kolbens. Schauen wir uns die Funktionsweise des Kolbens im Motor und die vier verschiedenen Schritte genauer an:
Aufnahme: Um einen Energiezyklus zu starten, ist das erste, was der Motor benötigt, das Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in den Zylinder eintritt. Das Einlassventil öffnet sich im Zylinderkopf, wenn der Kolben beginnt, sich nach unten zu bewegen. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch tritt ungefähr in einem Verhältnis von 15: 1 in den Zylinder ein. Wenn der Kolben auf den Grund seines Hubs kommt, schließt das Einlassventil und dichtet den Zylinder ab.
Kompression: Der Kolben bewegt sich im Zylinder nach oben und komprimiert das Luft-Kraftstoff-Gemisch. Kolbenringe dichten die Seiten des Kolbens im Zylinder ab, um einen Kompressionsverlust zu vermeiden. Wenn der Kolben die Spitze dieses Hubs erreicht, steht der Inhalt des Zylinders unter extremem Druck. Die normale Komprimierung liegt zwischen 8: 1 und 10: 1. Das bedeutet, dass die Mischung im Zylinder auf etwa ein Zehntel ihres ursprünglichen, nicht komprimierten Volumens gedrückt wird.
Leistung: Wenn der Inhalt des Zylinders komprimiert wird, zündet die Zündkerze das Luft-Kraftstoff-Gemisch. Es kommt zu einer kontrollierten Explosion, die den Kolben nach unten drückt. Dies wird als Krafthub bezeichnet, da dies die Kraft ist, die die Kurbelwelle dreht.
Auspuff: Wenn sich der Kolben am unteren Ende seines Arbeitshubs befindet, öffnet sich das Auslassventil im Zylinderkopf. Wenn sich der Kolben wieder nach oben bewegt (angetrieben durch gleichzeitige Leistungszyklen, die in anderen Zylindern auftreten), werden die verbrannten Gase in dem Zylinder durch das Auslassventil nach oben und aus dem Motor herausgedrückt. Wenn der Kolben die Spitze dieses Hubs erreicht, schließt das Auslassventil und der Zyklus beginnt von neuem.
Bedenken Sie: Wenn Ihr Motor im Leerlauf mit 700 U / min oder Umdrehungen pro Minute läuft, bedeutet dies, dass die Kurbelwelle 700 Mal pro Minute dreht. Da der Leistungszyklus bei jeder zweiten Umdrehung auftritt, hat jeder Zylinder 350 Explosionen in seinem Zylinder jede Minute im Leerlauf.
Wie ist der Motor geschmiert?
Öl ist eine wesentliche Flüssigkeit im Motorbetrieb. In den internen Motorkomponenten gibt es kleine Kanäle, die als Ölkanäle bezeichnet werden, durch die das Öl hindurchgedrückt wird. Eine Ölpumpe saugt Motoröl aus der Ölwanne und zwingt es, durch den Motor zu zirkulieren, wodurch die dicht gepackten Metall-Motorkomponenten reibungslos laufen können. Dieser Prozess ist mehr als Komponenten zu schmieren. Es verhindert Reibung, die übermäßige Hitze erzeugt, kühlt interne Motorteile und schafft eine dichte Dichtung zwischen Motorteilen wie zwischen den Zylinderwänden und Kolben.
Wie entsteht die Luft-Kraftstoff-Mischung?
Durch das bei laufendem Motor entstehende Vakuum wird Luft in den Motor gesaugt. Wenn die Luft in den Motor eintritt, zerstäubt ein Kraftstoffinjektor den Kraftstoff, der sich mit der Luft in einem ungefähren Verhältnis von 14,7: 1 vermischt. Diese Mischung wird bei jedem Ansaugzyklus in den Motor gesaugt.
Dies erklärt das grundlegende Innenleben eines modernen Motors. Bei diesem Prozess arbeiten Dutzende von Sensoren, Modulen und anderen Systemen und Komponenten, die den Betrieb des Motors ermöglichen. Die überwiegende Mehrheit der Autos auf der Straße haben Motoren auf die gleiche Weise betrieben. Wenn Sie die Präzision berücksichtigen, die erforderlich ist, damit die Hunderte von Komponenten in Ihrem Motor über Tausende von Jahren reibungslos, effizient und dauerhaft über Tausende von Kilometern arbeiten können, können Sie beginnen, die Arbeitsingenieure und Mechaniker zu schätzen, die Sie dorthin bringen, wo Sie sie benötigen gehen.