Muitas pessoas querem aprender mais sobre carros para aprofundar sua compreensão sobre carros, mas devido à complexidade das estruturas dos carros, todas desistem. Abaixo preparamos para você um conjunto de artigos ilustrados sobre carros, que analisam a estrutura interna do carro com fotos, facilitando a compreensão de princípios complexos.
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Análise dos tipos de estrutura do motor
O motor é a fonte de energia do carro, assim como o coração humano. No entanto, o tamanho e a estrutura do coração das diferentes pessoas não são muito diferentes, mas as estruturas internas dos motores dos diferentes carros são muito diferentes. Então, quais são as diferenças nas estruturas dos diferentes motores? Vamos descobrir juntos abaixo.
● Fonte de energia automotiva
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A fonte de energia de um carro é o motor, e a potência do motor vem de dentro do cilindro. O cilindro do motor é um local onde a energia interna do combustível é convertida em energia cinética. Pode-se simplesmente entender que o combustível é queimado no cilindro, gerando enorme pressão para empurrar o pistão para cima e para baixo, e a força é transmitida ao virabrequim através da biela e, finalmente, convertida em movimento rotacional e, em seguida, através da transmissão e eixo de transmissão, a força é transmitida às rodas motrizes para impulsionar o carro para frente.
●O número de cilindros não pode ser demais
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A maioria dos carros em geral possui motores de quatro e seis cilindros. Como a potência do motor vem principalmente dos cilindros, isso significa que quanto mais cilindros, melhor? Na verdade, à medida que o número de cilindros aumenta, as peças do motor também aumentam. Com o aumento correspondente, a estrutura do motor ficará mais complexa, o que também reduzirá a confiabilidade do motor. Além disso, também aumentará o custo de fabricação do motor e os custos subsequentes de manutenção. Portanto, o número de cilindros em um motor de carro é selecionado após uma compensação abrangente com base no uso do motor e nos requisitos de desempenho. Motores como V12, W12 e W16 são usados apenas em alguns carros de alto desempenho.
● Estrutura do motor tipo V
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Na verdade, uma compreensão simples de um motor em forma de V é que os cilindros adjacentes são agrupados em um determinado ângulo. Quando visto de lado, parece uma forma de V, que é um motor em forma de V. Comparado com o motor em linha, a altura e o comprimento do motor tipo V são reduzidos, o que pode tornar a tampa do motor mais baixa e atender aos requisitos aerodinâmicos. Os cilindros do motor tipo V estão dispostos em direções opostas em um ângulo, o que pode compensar parte da vibração. No entanto, a desvantagem é que devem ser usadas duas cabeças de cilindro e a estrutura é relativamente complicada. Embora a altura do motor tenha sido reduzida, a sua largura também aumentou proporcionalmente, dificultando a instalação de outros dispositivos num compartimento do motor com espaço fixo.
●Estrutura do motor tipo W
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Os cilindros em ambos os lados do motor em forma de V são escalonados em um pequeno ângulo para formar um motor em forma de W. Em comparação com os motores do tipo V, a vantagem dos motores do tipo W é que o virabrequim pode ser mais curto e o peso pode ser mais leve, mas a largura também aumenta de acordo e o compartimento do motor será preenchido de forma mais completa. A desvantagem é que o motor tipo W é estruturalmente dividido em duas partes, a estrutura é mais complexa e irá produzir muita vibração durante o funcionamento, por isso é utilizado apenas em alguns veículos.
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● Estrutura do motor horizontalmente oposta
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Os cilindros adjacentes de um motor oposto horizontalmente estão dispostos um em frente ao outro (a parte inferior do pistão está voltada para fora). O ângulo entre os dois cilindros é de 180 graus, mas é essencialmente diferente do motor tipo V de 180 graus. Os motores horizontalmente opostos são semelhantes aos motores em linha, pois não compartilham um virabrequim (ou seja, um pistão está conectado apenas a um virabrequim) e a direção do movimento dos pistões opostos é oposta, mas o V de 180 graus tipo de motor é exatamente o oposto. As vantagens do motor oposto horizontalmente são que ele pode compensar bem as vibrações e fazer o motor funcionar mais suavemente; o centro de gravidade é baixo e a frente do carro pode ser projetada mais baixa para atender aos requisitos aerodinâmicos; a direção do eixo de saída de potência é consistente com a direção do eixo de transmissão e a transmissão de energia é de maior eficiência. Desvantagens: A estrutura é complexa e a manutenção é inconveniente; o processo de produção é exigente e o custo de produção é alto. Entre os carros de marcas conhecidas, apenas Porsche e Subaru ainda insistem em usar motores opostos horizontalmente.
● Por que o motor fornece energia continuamente?
A razão pela qual o motor pode fornecer potência continuamente é devido à operação cíclica ordenada dos quatro tempos de admissão, compressão, potência e escape no cilindro.
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Durante o curso de admissão, quando o pistão se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior no cilindro, a válvula de admissão abre, a válvula de escape fecha e o ar fresco e a mistura de gasolina são sugados para dentro do cilindro.
Durante o curso de compressão, as válvulas de admissão e escape são fechadas e o pistão se move do ponto morto inferior para o ponto morto superior, comprimindo o gás misturado até o topo do cilindro para aumentar a temperatura do gás misturado e se preparar para o curso de potência .
Durante o curso de potência, a vela de ignição acende o gás comprimido e o gás misturado "explode" no cilindro para gerar uma pressão enorme, empurrando o pistão do ponto morto superior para o ponto morto inferior e empurrando o virabrequim para girar através da biela .
Durante o curso de exaustão, o pistão se move do ponto morto inferior para o ponto morto superior. Neste momento, a válvula de admissão fecha e a válvula de escape abre, e os gases de escape queimados são descarregados do cilindro através do coletor de escape.
● A potência do motor vem de explosões
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A potência que o motor pode gerar vem, na verdade, da “força explosiva” no cilindro. Na câmara de combustão do cilindro selado, a vela de ignição acende uma certa proporção da mistura de gasolina e ar instantaneamente no momento certo, o que produzirá uma enorme força explosiva. A parte superior da câmara de combustão é fixa e a enorme pressão força o pistão a se mover para baixo. , empurrando o virabrequim através da biela e, em seguida, transmite a potência às rodas motrizes por meio de uma série de mecanismos e, finalmente, dirige o carro.
● As velas de ignição são mestres na "detonação"
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Se você deseja que a “explosão” no cilindro seja mais poderosa, a ignição oportuna é muito importante, e a vela de ignição no cilindro desempenha o papel de “detonação”. Na verdade, o princípio da ignição por vela de ignição é um tanto semelhante ao do raio. A cabeça da vela possui um eletrodo central e um eletrodo lateral (em relação a duas nuvens com íons de polaridade oposta). Existe uma pequena lacuna (chamada lacuna de ignição) entre os dois eletrodos. Quando energizado, pode produzir faíscas elétricas de até mais de 10,000 volts, que podem "detonar" instantaneamente a mistura de gás no cilindro.
●A válvula de admissão é maior que a válvula de escape
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Para "explodir" continuamente no cilindro, novo combustível deve ser continuamente introduzido e os gases de escape devem ser descarregados a tempo. As válvulas de admissão e escape desempenham um papel importante neste processo. As válvulas de admissão e escape são controladas por cames para realizar as duas ações de “abertura” e “fechamento” em tempo hábil. Por que as válvulas de admissão que você vê são sempre maiores que as válvulas de escape? Como o ar de admissão é geralmente sugado por vácuo e a exaustão é comprimida para expulsar os gases de exaustão, a exaustão é relativamente mais fácil do que a admissão. Para que mais ar fresco participe da combustão, a válvula de admissão precisa ser maior para obter mais entrada de ar.
● O número de válvulas não deve ser muito grande
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Se o motor tiver múltiplas válvulas, o volume de entrada de ar é grande em altas velocidades, o escapamento é limpo e o desempenho do motor é melhor (semelhante a uma sala de cinema, se houver muitas portas será muito mais fácil entrar e fora). No entanto, o projeto de múltiplas válvulas é mais complicado, especialmente o método de acionamento da válvula, a estrutura da câmara de combustão e a posição da vela de ignição, que precisam ser cuidadosamente organizados. Isso requer alto processo de produção, alto custo de fabricação e difícil manutenção posterior. Portanto, o número de válvulas não deve ser muito grande. Os motores comuns têm 4 válvulas por cilindro (2 entradas e 2 saídas).
Análise do princípio da válvula variável do motor
Já aprendemos sobre a estrutura básica e a fonte de energia do motor. Na verdade, a velocidade real de funcionamento do motor não é estática, mas como uma pessoa correndo, às vezes rápida e às vezes suave, por isso é especialmente importante ajustar seu próprio ritmo respiratório. Vamos dar uma olhada em como o motor “respira”.
● Função da árvore de cames
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Simplificando, uma árvore de cames é uma haste de metal com vários cames em forma de disco. Qual o papel desta haste de metal no funcionamento do motor? É o principal responsável pela abertura e fechamento das válvulas de admissão e escape. A árvore de cames continua a girar acionada pelo virabrequim, e o came pressiona continuamente a válvula (balancim ou biela), controlando assim a abertura e o fechamento da válvula de admissão e da válvula de escape.
●O que significam OHV, OHC, SOHC e DOHC?
As letras SOHC e DOHC são frequentemente vistas na carcaça do motor. O que essas letras significam? OHV refere-se à válvula suspensa e à árvore de cames inferior, o que significa que a árvore de cames está disposta na parte inferior do cilindro e as válvulas estão dispostas na parte superior do cilindro. OHC refere-se à árvore de cames à cabeça, ou seja, a árvore de cames está disposta na parte superior do cilindro.
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Se houver apenas uma árvore de cames no topo do cilindro responsável por abrir e fechar as válvulas de admissão e escape ao mesmo tempo, ela é chamada de árvore de cames à cabeça única (SOHC). Se houver duas árvores de cames na parte superior do cilindro responsáveis por abrir e fechar as válvulas de admissão e escape, é chamada de árvore de cames dupla à cabeça (DOHC).
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O came da árvore de cames inferior e o balancim da válvula precisam ser conectados por uma biela de metal. O came levanta a biela e empurra o balancim para abrir e fechar a válvula. No entanto, uma velocidade de rotação excessivamente alta pode facilmente causar a quebra da haste ejetora, portanto, esse projeto é usado principalmente em motores com grande cilindrada, baixa velocidade de rotação e busca de grande saída de torque. A árvore de cames à cabeça pode omitir a haste, o que simplifica o mecanismo de transmissão da árvore de cames para a válvula e é mais adequada para o desempenho de potência do motor em alta velocidade. A árvore de cames à cabeça é amplamente utilizada.
● O papel do mecanismo de distribuição de gás
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O trem de válvulas inclui principalmente trem de engrenagem de distribuição, eixo de comando, componentes de transmissão de válvula (válvulas, bielas, balancins, etc.). Sua principal função é abrir e fechar oportunamente as válvulas de admissão e escape de cada cilindro de acordo com as condições de funcionamento do motor. , de modo que o gás fresco misturado possa encher o cilindro a tempo e os gases de escape possam ser descarregados do cilindro a tempo.
● O que é o sincronismo das válvulas? Por que o tempo é necessário?
O chamado tempo de válvula pode ser entendido simplesmente como o momento em que a válvula abre e fecha. Teoricamente, durante o curso de admissão, quando o pistão se move do ponto morto superior para o ponto morto inferior, a válvula de admissão abre e a válvula de escape fecha; durante o curso de exaustão, quando o pistão se move do ponto morto inferior para o ponto morto superior, a válvula de admissão fecha e a válvula de escape abre.
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Então, por que precisamos chegar na hora certa? Na verdade, na operação real do motor, para aumentar a quantidade de entrada de ar no cilindro, a válvula de admissão precisa ser aberta antecipadamente e fechada posteriormente; da mesma forma, para descarregar os gases de escape no limpador de cilindros, a válvula de escape também precisa ser aberta antecipadamente e fechada posteriormente. Atrasar o desligamento para garantir a operação eficiente do motor.
●O que são tempo variável de válvula e elevação variável de válvula?
Quando o motor gira em alta velocidade, o tempo de sucção e exaustão de cada cilindro em um ciclo de trabalho é muito curto. Para alcançar alta eficiência de carga, o tempo de sucção e exaustão do cilindro deve ser estendido, o que é um requisito. Aumente o ângulo de sobreposição da válvula; quando o motor está em baixa velocidade, um ângulo excessivo de sobreposição da válvula fará com que os gases de escape fluam facilmente para trás e o volume de admissão diminuirá, resultando em marcha lenta instável do motor e baixo torque em baixa velocidade.
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É difícil que o sincronismo fixo das válvulas atenda às necessidades de altas e baixas velocidades do motor ao mesmo tempo, então surgiu o sincronismo variável das válvulas. O sincronismo variável da válvula pode ser ajustado de acordo com as diferentes velocidades do motor e condições de trabalho, para que o motor possa atingir a eficiência ideal de admissão e exaustão em altas e baixas velocidades.
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A essência que afeta a potência do motor está, na verdade, relacionada à quantidade de oxigênio que entra no cilindro por unidade de tempo. O sistema de distribuição de válvula variável só pode alterar o tempo de abertura e fechamento da válvula, mas não pode alterar a quantidade de entrada de ar por unidade de tempo. O tempo de válvula variável Lift pode atender a essa demanda. Se a válvula do motor for considerada uma “porta” da casa, o sincronismo da válvula pode ser entendido como o momento em que a “porta” se abre, e a elevação da válvula é equivalente ao tamanho da abertura da “porta”.
● Sistema de comando de válvulas variável Toyota VVT-i
O sistema de comando de válvulas variável da Toyota tem sido amplamente utilizado. O princípio principal é instalar um mecanismo hidráulico na árvore de cames, e através do controle da ECU, ajustar o tempo de abertura e fechamento da válvula dentro de uma determinada faixa de ângulo, ou Avançar, atrasar ou permanecer o mesmo.
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O rotor externo da engrenagem de distribuição da árvore de cames está conectado à corrente de distribuição (correia) e o rotor interno está conectado à árvore de cames. O rotor externo pode acionar indiretamente o rotor interno através do óleo hidráulico, conseguindo assim um avanço ou atraso angular dentro de uma determinada faixa.
● Sistema de elevação de válvula variável Honda i-VTEC
A estrutura e o princípio de funcionamento do sistema de elevação variável da válvula i-VTEC da Honda não são complicados. Isso pode ser visto como a adição de um terceiro balancim e uma terceira árvore de cames ao original. Como isso altera a elevação da válvula? Pode ser simplesmente entendido que através da separação e integração de três balancins, a comutação das árvores de cames de alto e baixo ângulo é conseguida, alterando assim a elevação da válvula.
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Quando o motor está sob carga baixa, os três balancins ficam separados. Os balancins em ambos os lados do came de baixo ângulo controlam a abertura e o fechamento da válvula, e a elevação da válvula é pequena. Quando o motor está sob alta carga, os três balancins são combinados em um e a elevação da válvula é pequena. O came angular aciona o balancim intermediário e possui uma grande elevação da válvula.
● Sistema de elevação de válvula variável BMW Valvetronic
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O sistema de elevação de válvula variável Valvetronic da BMW altera principalmente a elevação da válvula adicionando componentes como eixos excêntricos, servo motores e hastes intermediárias ao seu mecanismo de válvula. Quando o motor funciona, o mecanismo de engrenagem helicoidal aciona o eixo excêntrico para girar e, em seguida, empurra a válvula através da haste intermediária e do balancim. O excêntrico gira em diferentes ângulos e a árvore de cames empurra a válvula através da haste intermediária e do balancim para produzir diferentes elevações, controlando assim a elevação da válvula.
● Sistema de elevação de válvula variável Audi AVS
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O sistema de elevação variável da válvula AVS da Audi altera principalmente a elevação da válvula, trocando dois conjuntos de cames com alturas diferentes na árvore de cames. Seu princípio é muito semelhante ao i-VTEC da Honda, exceto que o sistema AVS é instalado na árvore de cames. A bucha com ranhura em espiral na árvore de cames é usada para mover a árvore de cames para a esquerda e para a direita, alternando assim os cames altos e baixos na árvore de cames.
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Quando o motor está sob carga elevada, o acionador eletromagnético move a árvore de cames para a direita e muda para o came de alto ângulo, aumentando assim a elevação da válvula; quando o motor está sob carga baixa, o acionador eletromagnético move a árvore de cames para a esquerda e muda para o came de ângulo baixo. , para reduzir a elevação da válvula.
Análise do princípio da injeção direta no cilindro do motor
À medida que os requisitos de protecção energética e ambiental se tornam cada vez mais rigorosos, os motores devem continuar a ser actualizados e evoluídos para satisfazer as necessidades das pessoas. Acredito que todos estejam familiarizados com termos como “injeção direta no cilindro”, “combustão estratificada” e “deslocamento variável”. Como eles funcionam? Vamos descobrir juntos abaixo.
● O pistão e o virabrequim são os mais “cansativos”?
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Uma vez iniciado e funcionando, a “cabeça” do pistão estará sujeita a altas temperaturas e altas pressões e continuará a se mover para cima e para baixo em alta velocidade. O ambiente de trabalho é muito duro. Pode-se dizer que o pistão é o “coração” do motor, portanto a precisão da produção do material do pistão tem requisitos muito elevados.
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O virabrequim pisado pelo pistão também é desconfortável, pois precisa girar continuamente em alta velocidade. O virabrequim gira milhares de vezes por minuto e assume a árdua tarefa de acionar a bomba de óleo, o gerador, o compressor de ar condicionado, o eixo de comando e outros mecanismos. É o eixo intermediário da potência do motor, por isso também é relativamente “forte”.
● Como transformar movimento linear em movimento rotacional?
Todos sabemos que o pistão no cilindro se move para cima e para baixo num movimento linear, mas para produzir a força rotacional que impulsiona as rodas para a frente, como é que o movimento linear é convertido em movimento rotacional? Na verdade, isso tem muito a ver com a estrutura do virabrequim. O eixo da biela do virabrequim e o eixo principal não estão na mesma linha reta, mas estão dispostos de forma oposta.
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Este princípio de movimento realmente me segue
