Desde principiantes hasta principiantes, aquí están las ventajas y desventajas de los distintos motores del mercado.
Motor es un término general. En el ámbito profesional, se puede denominar motor de combustión interna. Según la diferencia de combustible, se puede dividir a grandes rasgos en motor de gasolina y motor diésel.
Podemos comenzar con una imagen. El motor principal La parte de trabajo tiene un inyector de combustible Generalmente, los vehículos con inyección múltiple están equipados con un inyector de combustible en el colector de admisión, que mezcla combustible y aire inyectando combustible en él; es responsable de controlar la apertura y el cierre de la válvula para permitir que el aire entre y salga del cilindro. El balancín es el componente de conexión entre el árbol de levas y la válvula controla la apertura y el cierre de los colectores de admisión y escape; permitiendo que el aire entre o salga del cilindro.
El conjunto se llama cilindro. El número o estructura del cilindro depende del diseño del OEM. Por ejemplo, hay L4, V6, L6, V8, etc. El número representa el número de. cilindros, y L o V representa la disposición de los cilindros. ¿Es lineal o en forma de V?
El pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo para realizar trabajo, mientras que la biela y el cigüeñal convierten el movimiento lineal del pistón en fuerza de rotación. El pistón está conectado al cigüeñal a través de la biela, y el cigüeñal sirve. como componente principal de la potencia del motor. El cigüeñal conecta todos los pistones dentro del motor, de modo que el trabajo generado por todos los pistones se transfiere al cigüeñal.
Bujía, la bujía es el componente que enciende la mezcla. El artículo analiza principalmente los motores de cuatro tiempos, y a continuación continuaremos hablando de los de dos tiempos. La mayoría de los comentarios posteriores se basan en motores de cuatro tiempos.
Admisión, si es un motor de inyección múltiple, la carrera de admisión es para succionar la mezcla del colector de admisión hacia el cilindro. El árbol de levas hará que la válvula de admisión se abra (la leva actúa sobre el balancín, que actúa sobre la válvula y comprime el resorte sobre ella. Después de que el árbol de levas sale del balancín, la válvula se cierra debido a la acción del resorte). Cuando se abre la válvula de admisión, el pistón se mueve hacia abajo, de modo que la mezcla ingresa al cilindro.
Compresión (Comprimir), una vez finalizada la carrera de succión, el pistón llega al punto muerto inferior. Durante el proceso de compresión, la válvula de admisión y la válvula de escape no se abren. Luego el pistón se mueve hacia arriba y la mezcla. en el cilindro está comprimido.
Para trabajo (Power), una vez finalizada la carrera de compresión, el pistón llega al punto muerto superior, la bujía se enciende, enciende la mezcla, la llama se extenderá gradualmente y el pistón será empujado por el mezcla expandida después del encendido y se volverá a abrir hacia abajo.
Escape (Escape), una vez completada la carrera de potencia, el pistón alcanza el punto muerto inferior y los gases de escape quemados deben descargarse del cilindro. Esta es la carrera de escape. , el árbol de levas empujará el balancín, abrirá la válvula de escape, el pistón se moverá hacia arriba, empujando los gases de escape quemados fuera del cilindro a través de la válvula de escape.
Por supuesto, todos los trazos anteriores se basan en el ciclo de Otto y no incluyen el ciclo de Atkinson ni el ciclo de Miller.
La principal diferencia entre un motor de gasolina y un motor diésel es que el motor diésel inyecta combustible en el cilindro sólo después de la carrera de compresión. La gasolina tiene ciertas propiedades antiexplosión. Por ejemplo, 92# y 95#. Hay estándares para medir las marcas antiexplosión de la gasolina, mientras que los motores diésel son diferentes.
La diferencia entre un motor diesel y un motor de gasolina es que en un motor diesel, solo entra aire al cilindro durante la carrera de succión, y no se mezcla gasolina con él luego, durante la carrera de compresión, el pistón; se mueve hacia arriba como un motor de gasolina, y en la bujía del motor de gasolina es reemplazada por un inyector de combustible. Dado que no hay combustible en el cilindro durante la compresión, la relación de compresión puede ser mayor que la de un motor de gasolina, como por ejemplo. 15:1 (los motores de gasolina comunes generalmente son de alrededor de 10:1. Por supuesto, los motores de gasolina actuales pueden pasar Miller Loops y otros medios afirman lograr relaciones de compresión más altas).
Una relación de compresión más alta significa una presión más alta, lo que también significa una temperatura más alta. A medida que la presión y la temperatura aumentan, el aire al final de la carrera de compresión está muy caliente, lo que hace que el diesel se inyecte. se enciende, y la carrera de potencia y la carrera de escape posteriores serán las mismas que las de un motor de gasolina.
La relación de compresión está directamente relacionada con el ahorro de combustible. En teoría, cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será la eficiencia del combustible. Por lo tanto, un motor diésel con una relación de compresión alta tendrá, en teoría, mejor combustible que un motor de gasolina. . Economía.
Además, los motores diésel de alta relación de compresión tienen otra ventaja. Cuando quieres modificar un motor diésel, como sustituir una turbina más grande, un sobrealimentador, etc., lo único de lo que debes preocuparte es del. pregunta de resistencia mecanica. Pero para un motor de gasolina, asumiendo que la relación de compresión es 15:1, durante la compresión, la mezcla puede comenzar a quemarse antes de que se encienda la bujía, causando problemas como golpes y vibraciones. Sin embargo, un motor diésel solo comprime aire, por lo que esta situación no ocurre. no existe.
El motor rotativo es una forma de motor diferente al motor de pistón. Fue inventado por el alemán Wankel, por lo que el motor rotativo también se llama motor Wankel.
Como puede ver en la imagen, hay una cámara en el medio del motor rotativo con un rotor triangular en su interior. La estructura del motor rotativo es bastante simple y consta de una pared lateral frontal, una cámara de rotor, una pared lateral intermedia, una cámara de rotor y una pared lateral trasera (porque un motor rotativo general consta de dos cámaras de rotor, que pueden ser entendido como dos cilindros).
El más famoso es el motor rotativo 13B de Mazda. Este motor se utiliza en los famosos modelos RX7, RX8 y otros. Tomemos el motor 13B como ejemplo para presentar el motor rotativo.
El rotor es equivalente al pistón del motor de pistón; el eje excéntrico es equivalente al cigüeñal del motor de pistón, que conecta los dos rotores para girar alrededor del eje excéntrico para generar potencia.
El proceso de trabajo del motor rotativo se puede ver claramente desde la cámara del rotor. Del mismo modo, el motor rotativo también es un motor de cuatro tiempos. Hay entradas de aire a los lados de la cámara del rotor. Cuando el rotor gira y barre a través de ellas, se crea un vacío para aspirar aire. Cabe señalar que las entradas de aire están en ambos lados del rotor, es decir, en. Tanto las paredes laterales delanteras como las traseras. Sí, también hay paredes laterales en el medio, por lo que el aire entrará por ambos lados al mismo tiempo.
Como se puede ver desde el costado, hay dos orificios redondos en el costado de la cámara del rotor. Estos dos orificios redondos son donde se instalan las bujías porque la cámara de combustión es muy larga cuando el rotor. gira, es necesario sumar la velocidad de combustión de la mezcla, por lo que se utilizan dos bujías. A medida que el rotor gira, los gases de escape quemados se descargarán por el orificio de escape, completando cuatro carreras.
Lo que hay que saber es que los ciclos de las diferentes etapas en la cámara del rotor ocurren al mismo tiempo (el rotor tiene tres lados y los tres lados tienen diferentes carreras al mismo tiempo). Además, hay otra fase del rotor y el tercer rotor A tiene una diferencia de 180 grados y los rotores en las dos cámaras del rotor están en estados opuestos (también se puede ver desde el eje excéntrico lo que está equilibrado en el eje). También se equilibra al girar. Si hay una desviación, se producirá un desequilibrio, seguido de una vibración. Dado que los dos rotores están separados por 180 grados, habrá un momento de cabeceo antes y después del eje excéntrico. Dado que el eje excéntrico gira en cualquier momento y las fuerzas perpendiculares al eje están equilibradas, la vibración del motor será muy alta. Pequeño y muy alto.
Como se puede ver en la imagen, además de los orificios mencionados anteriormente, la cámara del rotor también tiene un orificio de aceite para inyectar aceite desde aquí para lubricar varias tiras de sellado del pistón. El motor puede inyectar aceite debajo del pistón para lubricar los anillos del pistón. Debido a su estructura, el motor rotativo requiere un inyector de aceite para inyectar aceite. La bomba de aceite está conectada a cada inyector de combustible. Básicamente, la bomba de aceite está controlada por el acelerador. Cuando el conductor pisa el acelerador, la bomba de aceite comenzará a inyectar aceite, por lo que el motor rotativo está diseñado para quemar aceite.
Otro desafío del motor rotativo es el problema del sellado. Es necesario asegurar el sellado entre cada cámara para lograr una buena eficiencia. Para lograr el propósito del sellado, el motor rotativo tendrá sellos de borde y. Sellos de diamante. El sello se instala en la punta del rotor triangular y se comprime mediante un resorte, de modo que pueda encajar en la pared interior del rotor en cualquier momento. Al mismo tiempo, se fija con un sello de esquina para mantener el sellado. cuando el rotor gira. Lo mismo ocurre con los sellos laterales. Los resortes hacen que los sellos laterales encajen estrechamente con el interior de la cámara del rotor. Finalmente, está el anillo de aceite, que también requiere un resorte para mantener un sello hermético.
Al mismo tiempo, habrá diferentes orificios de perforación en el rotor. Después de fabricar el rotor, los ingenieros colocarán el rotor en la máquina equilibradora dinámica para ver dónde está desequilibrado y luego de acuerdo con ellos. Las instrucciones lo hacen más equilibrado, por lo que cada rotor puede tener diferentes agujeros.
La ranura de proceso en el costado del rotor aumenta el desplazamiento del rotor al cortar parte del material en el rotor.
En primer lugar, el motor rotativo tiene muy pocas piezas. Precisamente por su diseño sencillo, es más fiable.
En segundo lugar, el motor rotativo no tiene movimiento alternativo. Todo el movimiento es rotación. Una de las desventajas del motor alternativo es la existencia de piezas alternativas que tendrán un efecto de suspensión de válvula a altas velocidades. situación (debido a la alta velocidad, la válvula no puede seguir el movimiento de la leva al cerrar, lo que resulta en una reducción de la eficiencia del motor, bajas emisiones e incluso daños al motor) y el motor rotativo puede alcanzar velocidades muy altas porque tiene sin piezas alternativas.
En tercer lugar, la salida de potencia es suave, porque cada rotor tendrá una carrera de potencia por cada revolución del eje excéntrico (un motor de pistón solo tiene una carrera de potencia después de 2 revoluciones).
En cuarto lugar, la estructura es compacta, ya que se omiten muchas piezas innecesarias y no hay movimiento alternativo, el motor rotativo es bastante compacto. Esto genera alta potencia en un paquete pequeño y liviano al tiempo que crea más espacio para la disposición del motor.
En primer lugar, debido a problemas de diseño, la eficiencia térmica del motor rotativo es baja. Al mismo tiempo, la relación de compresión relativamente baja también es un problema del motor rotativo, que está determinada por la forma de la cámara de combustión del motor rotativo. Después de que la bujía enciende la mezcla, el rotor gira y la llama comienza a arder. Sin embargo, la forma de la cámara de combustión comienza a agrandarse gradualmente y la distancia de propagación es muy larga. Al mismo tiempo, todo el petróleo y el gas. debe quemarse por completo a medida que la cámara de combustión se expande, se vuelve más difícil encender toda la mezcla. Luego, después de abrir el puerto de escape, parte del gas mezclado que no se ha quemado por completo se descargará directamente del motor. Es por eso que a menudo se pueden ver llamas saliendo del escape de los vehículos con motor rotativo. No hay llama durante el golpe de potencia. Puede quemar todo el combustible de forma limpia, por lo que su eficiencia térmica es baja, la economía de combustible no es buena y las emisiones también son relativamente bajas.
En segundo lugar, el problema del sellado. Dado que cada cámara es responsable de una carrera diferente, y no queremos que el gas pueda pasar a través de la cámara a voluntad, cada carrera dejará de tener sentido, por lo que hay sellos de diamante, anillos de aceite y sellos de borde para sellar el rotor. impedir la canalización del gas. Pero la dificultad es que dado que un lado de la cámara del rotor está succionando y el otro lado está trabajando, la carrera de potencia será mayor que la temperatura de succión, lo que resultará en una gran diferencia de temperatura entre los dos. El metal en diferentes lugares se expande de manera diferente. , por lo que es muy difícil mantener el sellado, por lo que se escapará una cierta cantidad de gas.
En tercer lugar, las malas emisiones. Como se mencionó anteriormente, cuando un motor rotativo se quema, se inyectará una cierta cantidad de aceite en la cámara del rotor para ayudar a sellar y lubricar todos los bordes y evitar el desgaste. Por lo tanto, los propietarios de automóviles deben verificar periódicamente la cantidad de aceite y agregar aceite. para garantizar que el aceite esté en un nivel normal. Cuando el petróleo interviene en la combustión, las emisiones se reducen.
En cuarto lugar, el bajo consumo de combustible. Al comparar el motor rotativo con el motor de pistón tradicional, encontrará que la economía de combustible del motor rotativo es realmente pobre y, al mismo tiempo, la potencia no ha mejorado mucho. Tomemos como ejemplo el motor del Mazda RX-8. El consumo promedio de combustible del automóvil por cada 100 kilómetros es de 12,8 litros, pero la potencia del motor es de solo 235 caballos de fuerza. El motor Mercedes-Benz A45 AMG2.0T tiene 381 caballos de fuerza y el consumo de combustible. cada 100 kilómetros es de aproximadamente 12,11 litros. Se puede ver que el rendimiento del consumo de combustible del motor rotativo es muy malo.
HEMI es una abreviatura. A principios de 1900, la parte superior del cilindro del motor era plana, lo que se denominaba diseño de cabeza plana. Las ventajas de esto eran el tamaño pequeño y el área de cabeza grande. de la culata semiesférica, que es el origen del nombre HEMI. Minimiza el área de superficie y maximiza el volumen interno. Cuando se quema para realizar trabajo, la superficie interna del cilindro perderá calor. Cuanto menor sea la superficie, menos calor se consume. El calor generado por la combustión se utiliza para realizar el trabajo. y cuanto más calor se pierde, la potencia del motor también es menor, por lo que minimizar la pérdida de calor puede ayudar a mejorar la eficiencia del motor del vehículo.
El objetivo de HEMI es reducir la pérdida de calor y también hacerlo más potente. Además, la bujía HEMI está colocada en la parte superior del hemisferio, lo que mejorará el efecto de combustión del motor.
Sin embargo, la baja relación de compresión es un defecto de los motores HEMI, y la alta relación de compresión es una condición necesaria para los motores eficientes, por lo que los ingenieros modificarán la parte superior del pistón y la harán semiesférica para ajustarse al diseño de la cámara de combustión, pero de esta manera. hará que el pistón sea más pesado y el cigüeñal deberá superar el exceso de peso para generar fuerza adicional durante el funcionamiento. Por lo tanto, este diseño no es un buen diseño. Por lo tanto, mientras la tecnología avanza, los ingenieros continúan mejorando el diseño de los motores HEMI.
La curva en la parte superior del pistón del motor HEMI actual se ha vuelto más plana. La razón principal de esto es la superación: después de que se enciende la bujía, la llama se extiende gradualmente a todos los rincones. Por ejemplo, si la distancia de propagación es larga, tardará más, por lo que una cámara de combustión más compacta mejorará el efecto de combustión.
Las tapas de cilindros de la mayoría de los automóviles actuales tienen un diseño tipo techo. La culata tipo techo parece un triángulo cuando se ve desde un lado. Piénselo. si es un motor HEMI En cuanto a la culata, su parte superior es semiesférica, sería difícil disponer cuatro válvulas, pero el diseño tipo techo es mucho más sencillo. Sólo es necesario dividir las cuatro válvulas en dos filas, una. Cilindro Tener cuatro válvulas proporcionará un mejor flujo de aire de admisión y escape, y el rápido intercambio de aire obviamente ayudará al motor. Otra ventaja del diseño de cumbrera del techo es que puede disponer de un árbol de levas en cabeza. Los motores HEMI utilizan varillas de empuje. El diseño del árbol de levas con varilla de empuje necesita superar más problemas de inercia.
El motor HEMI actual tendrá dos bujías. La razón es que si solo se usa una bujía, es difícil cumplir con los estrictos requisitos de emisiones, por lo tanto, con dos bujías, habrá dos. Puntos de ignición, que serán mejores que un punto de ignición. La llama se propaga más rápido y arde más rápido.
En general, la característica principal del motor HEMI es que tiene una cámara de combustión semiesférica.
La principal diferencia entre un motor de dos tiempos y uno de cuatro tiempos es que cada revolución del cigüeñal de un motor de dos tiempos Sólo se enciende una, mientras que en un motor de cuatro tiempos se dispara cada dos revoluciones del cigüeñal. Con base en lo anterior, podemos conocer el principio de funcionamiento de un motor de cuatro tiempos. Para un motor de dos tiempos, combina cuatro tiempos, pero el pistón solo sube y baja una vez, es decir, el. carrera de compresión, llega al punto muerto superior Simplemente se enciende cuando el pistón baja, el trabajo, la succión y el escape se completarán en este paso.
Los motores de dos tiempos no tienen válvulas ni árboles de levas para controlar las válvulas. Los orificios del motor son equivalentes a las válvulas de admisión y escape. Este orificio es controlado por el pistón. El orificio de escape se abrirá primero y se producirá la combustión. El gas detrás se descarga cuando el pistón continúa moviéndose hacia abajo, comprimirá el gas en el cárter y la mezcla de aceite y gas en el cárter. la entrada de aire se abrirá, por lo que la mezcla de aceite y gas ingresará al cilindro y luego el pistón se moverá hacia arriba, comprimiendo la mezcla de aceite y aire inhalada hacia arriba cuando el pistón comience a moverse hacia arriba, a medida que aumenta la presión en el cárter. debajo se hace más pequeño, se abrirá una pequeña válvula unidireccional al lado del cárter, permitiendo que la mezcla de aceite y aire ingrese al cárter de abajo.
Vale la pena señalar que la entrada de aire y el puerto de escape se abrirán al mismo tiempo. Aunque los ingenieros utilizan ciertos medios para evitar que los gases inflamables fluyan directamente al escape, esto no puede evitar por completo esta situación. Un método es la eliminación de bucles y otro consiste en diseñar un escape especial para generar presión y devolverla. Cuando parte de la mezcla de combustible y gas llega al puerto de escape, el gas quemado en la parte delantera se expandirá en la cámara de expansión y luego rebotará, de modo que la mezcla de combustible y gas no quemado pueda enviarse de regreso al cilindro para comprimirse y quemado.
Además, un motor de dos tiempos tendrá una mezcla de aceite y gas en el cárter, que contiene un cigüeñal y una biela, mientras que el cárter de un motor de cuatro tiempos está cerrado y contiene aceite de motor. , por lo que el efecto de lubricación es mejor. Bueno, los motores de cuatro tiempos también duran más. El cárter de un motor de dos tiempos es una mezcla de aceite y aire, por lo que es necesario agregar aceite a la gasolina para lubricar las partes móviles del cárter. Agregar aceite significa que las emisiones del motor de dos tiempos serán muy bajas. Este es también un motor de dos tiempos.
El motor, o motor de combustión interna, es una de las herramientas más importantes que impulsa el progreso humano. Comprender mejor esta herramienta nos ayudará a comprender mejor el mundo y tu coche. Si lo piensas detenidamente, encontrarás la belleza del motor de combustión interna.
El anterior es el primer artículo de la serie sobre la enseñanza de la ciencia de los motores. Puede que a los amigos que lean esto también les gusten los principios mecánicos. Si tiene algo que decir, puede dejar un mensaje a continuación. uno por uno y realizar mejoras.
Este artículo proviene del autor de Autohome Chejiahao y no representa los puntos de vista ni las posiciones de Autohome.